Do czego służy koło dwumasowe?

Dawniej i w prostszych samochodach rolę koła dwumasowego pełniły sprężyny na tarczy sprzęgła, które mają dokładnie to samo zadanie, ale ze względu na konstrukcję również spore ograniczenia. Nie tylko nie są w stanie tak skutecznie tłumić wibracji jak dwumasa, ale też nie wytrzymują tak dużych sił, jakie dziś wytwarzają mocne silniki z dużym momentem obrotowym.

Jednym z ważniejszych aspektów stosowania dwumasowych kół zamachowych to zwiększenie komfortu jazdy na niskich obrotach. Starsi użytkownicy samochodów doskonale pamiętają, że w latach 80. i wczesnych 90. ani silnik Diesla, ani tym bardziej benzynowy, jeśli miał 4 cylindry, nie znosił jazdy na obrotach poniżej 2000. Było to nie tylko trudne ze względu na marną dynamikę, ale też ze względu na duże wibracje.

Przypomnę, że czterosuwowy silnik tylko w jednym suwie wykonuje pracę. Reszta to - w pewnym sensie - jałowe ruchy tłoka i tym samym niepotrzebne drgania. Przy czterech cylindrach są one bardzo duże, jeśli wał korbowy obraca się 1200-1800 razy na minutę. Dlaczego? Ponieważ suw pracy pojawia się stosunkowo rzadko przy niskiej prędkości obrotowej. Dopiero w przypadku jednostek minimum 6-cylindrowych możemy mówić o wzajemnie eliminujących się drganiach, wynikających z suwów pracy.

Wibracje te powodują nie tylko znaczne obniżenie komfortu jazdy, ale także przynoszą negatywne skutki dla skrzyni biegów, która musi je przyjąć. Jednak współczesne silniki, zwłaszcza diesle i turbobenzynowe, są budowane tak, by efektywnie pracować właśnie w niskim zakresie prędkości obrotowych.

Generują wysoki moment obrotowy już poniżej 2000 obr./min. Współczesny silnik z turbosprężarką osiąga w tym przedziale swoje maksimum momentu. Dzięki temu można przyspieszać całkiem sprawnie w zakresie 1200-1800 obr./min – tak dieslem, jak i benzyniakiem. Obecnie nie ma większej różnicy pomiędzy tymi dwoma rodzajami silników. Co to daje? Oczywiście niskie zużycie paliwa. A to jest głównym celem budowania takich jednostek, bowiem niskie zużycie paliwa przekłada się na niską emisję CO2, a przecież to jest obecnie jedyny istotny cel dla producentów popularnych samochodów.

Aby silnik mógł pracować w ekstremalnie niskim przedziale obrotów, bez negatywnych skutków dla pasażerów samochodu oraz układu napędowego, w układzie sprzęgła musi być koło dwumasowe, które skutecznie tłumi drgania. Nie odczuwamy ich nie dlatego, że to silniki są tak wspaniałe, lecz dzięki kołu dwumasowemu. I to samo można powiedzieć o skrzyniach biegów, które nie psują się tylko dlatego, że w układzie przeniesienia napędu z silnika jest koło dwumasowe.

Warto podkreślić dwa fakty. Słabsze silniki mają już nie cztery, a trzy cylindry, co generuje jeszcze większe wibracje. Drugim jest to, że nawet te duże silniki wielocylindrowe są obecnie dobrze wyważone, ale ogromny moment obrotowy, dostępny przy niskiej prędkości obrotowej, mógłby zniszczyć skrzynię biegów bardzo szybko, zwłaszcza przy gwałtownym ruszaniu czy chwilowej zmianie prędkości. Tym bardziej że takie jednostki są zdolne do pracy w jeszcze niższym przedziale obrotów.

Koło dwumasowe spełnia więc jedną z dwóch ról lub obie na raz. Niweluje duże drgania małych silników pracujących na niskich obrotach lub/i chroni układ napędowy przed wysokim momentem obrotowym, również dostępnym na niskich obrotach, przenosząc go płynnie z silnika na skrzynię biegów.

Jest to o tyle istotne, że współczesne samochody - jako całość - budowane są jako maszyny niskooporowe, by korzystnie wpłynąć na obniżenie zużycia paliwa. Jednym z podzespołów, który generuje duże opory, jest układ przeniesienia napędu, w tym skrzynia biegów. Dlatego też buduje się przekładnie z lekkich (czyt. cieńszych) elementów, osadzonych nierzadko na delikatnych, ale też niskooporowych łożyskach. Stosuje się do tego oleje o niskiej lepkości.

To wszystko sprawia, że współczesna skrzynia biegów jest sama w sobie dość delikatną konstrukcją. Co więcej, projektowaną z myślą o zastosowaniu z kołem dwumasowym. Gdyby więc wyjąć je z samochodu i zastąpić klasycznym kołem sztywnym, należałoby się spodziewać nie tylko znacznego pogorszenia komfortu, ale także szybkiego zniszczenia skrzyni biegów. Można to jednak zrobić w niektórych przypadkach i po zastosowaniu pewnych modyfikacji. Szerzej opisałem to w kolejnym artykule na temat koła dwumasowego.

Sztywne koło zamachowe zamiast dwumasy – czy warto?