Vauhtipyörä ja kytkin

Kaksimassavauhtipyörän ominaisuudet

• Ajomukavuus
• Vaimentaa värinää
• Vähentää melua
• Mahdollistaa ajamisen pienillä kierroksilla
• Säästää polttoainetta
• Vähentää kampiakselin ja vaihteiston rasitusta

Vauhtipyörä

Vauhtipyörä on komponentti jolla tasoitetaan moottorin pyörintää. Moottorin toimintatavasta johtuen kaikissa polttomoottoreissa käytetään jonkinlaista massahitauteen perustuvaa tapaa jolla työtahdin lyhyttä pulssia vaimennetaan ja saadaan pyörintäliike tasaisen jatkuvaksi. Autoissa vauhtipyörä on rakennettu vaihteiston ja moottorin väliin ja se myös yhdistää kytkimen välityksellä moottorin vaihteistoon.iinteä ja 2-massa. Kiinteää vauhtipyörää on käytetty moottorin keksimisestä lähtien mutta 2-massapyörät yleistyivät vasta -90 luvulla. Nykyään niitä on käytössä lähes kaikissa keveissä diesel ja bensiinimoottoreissa.

Henkilöauton vauhtipyörä painaa noin 10kg. Pyörivä massa vaimentaa moottorin vääntömomenttipulssia mutta ei riittävästi, lisäksi tarvitaan joustava liitos moottorin ja vaihteiston väliseen voimansiirtoon. Ilman joustoa vaihteiston ja voimansiirron hammaspyörät ottaisivat vastaan vaimennettunakin voimakkaan pulssimaisen kuorman. Seurauksena voimansiirron ennenaikainen kuluminen ja karkea käyntiääni.

Kiinteä 1-osainen/massainen vauhtipyörä:

Kiinteä vauhtipyörä on nimensä mukaisesti yhdestä kappaleesta valmistettu.
Vauhtipyörän joustoelementti on kytkinlevyssä. Kytkinlevyn keskiö on asennettu kitkapintoihin kierrejousien välityksellä. Moottorin vääntömomentti välittyy näiden jousien kautta levyn keskiöön ja siitä vaihteistoon. Kiinteän vauhtipyörän massahitautta on siis koko vauhtipyörä mukaan lukien kytkimen komponentit poislukien kytkinlevyn kevyt keskiosa. Jousien vahvuus, jousivakio ja lukumäärä on sovitettu moottorikohtaisesti niin että joustovara sekä vaimennus ovat riittävät maksimi vääntömomentilla. Jousia on samassa levyssä erityyppisiä jotta vääntövärähtely ja joustovaikutus saataisiin paremmin toteutettua.

2-massavauhtipyörä: DMF (Dual Mass Flywheel)

Pyrkimys pienempään voimansiirron kuormitukseen ja ajomukavuuteen sekä moottorin kevyempään rakenteeseen on pakottanut valmistajia etsimään ratkaisua jossa pienempi pyörivä massa yhdistyy suurempaan kykyyn poistaa vääntömomentin värähtelyä. Erityisesti nykyaikaisten dieseleiden matala käyttökelpoisen vääntömomentin kierrosluku aiheuttaa voimakkaan momenttivärähtelyn. 

Ratkaisu ongelmaan on rakenne jossa inertiamassaa lisätään myös jousitetun massan puolelle. 2-massavauhtipyörä koostuu kahdesta kappaleesta jotka liikkuvat toisiinsa nähden ja välissä käytetään vaimentavaa rakennetta. Vauhtipyörän sisään sijoitettu vaimenninjärjestelmä on hyvin tarkkaan säädetty moottorin ominaisuuksille ja sen vaimennusteho on parempi kuin 1-osaisessa vauhtipyörässä. Joissakin rakenteissa myös kytkinlevy on jousitettu.

Ohjelmointi, tehonlisäys ja 2-massavauhtipyörä:

Koska 2-massavauhtipyörä on tehtaalla tarkkaan säädetty moottorityypin ominaisuuksia vastaavaksi on ohjelmointityössä otettava huomioon rakenteen rajallinen kyky siirtää suurempaa vääntömomenttia, ja erityisesti vääntövärähtelyä. Moottorin vääntömomenttia lisättäessä vauhtipyörän joustoliike pitenee, samalla myös momenttipulssin voimakkuus kasvaa. Tästä syystä rajoittavaksi tekijäksi tulee ensimmäisenä joustoliikkeen pituus. Joustovaran loppuessa kytkimeen ja voimansiirtoon kohdistuu iskumainen kuorma, joka aiheuttaa resonanssia voimansiirrossa. Resonanssi voi olla selvästi kuuluvaa jyrinää tai huomaamatonta, riippuen kuinka paljon kytkinlevy antaa periksi ja luistaa iskumaisen kuormituksen voimasta. Pitempään jatkuva vauhtipyörän pohjaaminen aiheuttaa kytkimen luistamisen ja vauhtipyörän sekä kytkimen osien rikkoontumisen. Ongelmallisin kierrosluku vauhtipyörälle on 1500-2500rpm jolle myös dieselmoottorin paras vääntömomentti asettuu. Se kuinka paljon vääntömomenttia voidaan eri malleissa lisätä on paljolti kokemusperäistä tietoa. Kytkimen, vauhtipyörän ja vaihdelaatikon rikkoutuminen on mahdollista virheellisellä ohjelmoinnilla.