Zweimassenschwungrad

Der Verbrennungsmotor ist alles andere als perfekt und die Kopplung mit dem Getriebe über eine Kupplung schafft zusätzliche Probleme, die Konstrukteure seit Jahren zu lösen versuchen. Und man muss zugeben, dass sie dies immer effektiver tun.

Änderungen in der Beschleunigung der Kolben, die sowohl aus der Zugabe oder dem Einlassen von Gas durch den Fahrer als auch aus der Fehlzündung selbst resultieren, sowie Änderungen in der Bewegungsrichtung der Kolben führen zu Änderungen der Motordrehzahl. . Dies wiederum verursacht Vibrationen, die von der Kurbelwelle über das Schwungrad, die Kupplung und die Welle auf das Getriebe übertragen werden. Dort tragen sie zur Verzahnung bei. Das damit einhergehende Geräusch wird als Rasselgeräusch bezeichnet. Vibrationen vom Motor verursachen auch Körpererschütterungen. Alles in allem verringert sich der Reisekomfort.

Das Phänomen der Übertragung von Vibrationen von der Kurbelwelle auf die aufeinanderfolgenden Elemente des Antriebssystems ist resonanter Natur. Dies bedeutet, dass die Intensität dieser Schwingungen in einem bestimmten Drehzahlbereich auftritt. Dabei kommt es auf die rotierenden Massen von Motor und Getriebe bzw. deren Trägheitsmomente an. Je größer das Trägheitsmoment der rotierenden Massen des Getriebes ist, desto geringer ist die Drehzahl, bei der eine unerwünschte Resonanzerscheinung auftritt. Leider liegt bei einer klassischen Getriebelösung ein viel größerer Anteil der rotierenden Massen auf der Motorseite.

Schalldämpfer im Schild

Trotz dieser Schwierigkeiten haben Konstrukteure seit langem einen Weg gefunden, die freie Übertragung von Vibrationen vom Motor auf das Getriebe zu verhindern. Dazu ist die Kupplungsscheibe mit einem Torsionsschwingungsdämpfer ausgestattet. Es besteht aus Torsions- und Reibungselementen. Zu ersteren gehören die Antriebs- und Gegenscheibe sowie Schraubenfedern, die in den entsprechenden Aussparungen im Scheibenkörper angeordnet sind. Durch Variation der Größe der Aussparungen und Federn können unterschiedliche Schwingungsdämpfungseigenschaften erzielt werden. Die Reibungselemente haben die Aufgabe, ein übermäßiges Schwingen des Schwingungsdämpfers zu verhindern. Der erforderliche Reibungskoeffizient zwischen den Arbeitsflächen wird durch den Einsatz von Reibringen, beispielsweise aus einem geeigneten Kunststoff, erreicht.

Der Schwingungsdämpfer in der Kupplungsscheibe wurde im Laufe der Jahre mehrfach weiterentwickelt. Derzeit inkl. zweistufiger Schwingungsdämpfer mit separatem Vordämpfer und zweistufiger Schwingungsdämpfer mit integriertem Vordämpfer und variabler Reibung.

Die Schwingungsdämpfung an der Kupplungsscheibe ist nicht voll wirksam. Resonanzen und Begleitgeräusche treten im Leerlaufdrehzahlbereich oder etwas darüber auf. Um es zu beseitigen, sollten Sie das Trägheitsmoment der beweglichen Teile des Getriebes mit Hilfe eines zusätzlichen Schwungrades auf der Getriebewelle entsprechend erhöhen. Allerdings würde eine solche Lösung zu erheblichen Schaltproblemen führen, da aufgrund der zusätzlichen rotierenden Masse dieses Rades mit hoher Trägheit eine Synchronisierung erforderlich wäre.

Zweimassenschwungrad

Eine viel bessere Lösung wäre, die Masse des Schwungrads in zwei Teile zu teilen. Einer ist fest mit der Kurbelwelle verbunden, der andere ist über die Kupplungsscheibe mit den rotierenden Teilen des Getriebes verbunden. So entstand ein Zweimassenschwungrad, wodurch ohne Erhöhung der Gesamtmasse des Schwungrads einerseits eine Erhöhung der Trägheitsmomente der rotierenden Massen des Getriebes erreicht wurde und andererseits eine Verringerung des Trägheitsmoments der rotierenden Teile des Motors. Dadurch ergaben sich auf beiden Seiten nahezu gleiche Trägheitsmomente. Geändert wurde auch die Position des Schwingungsdämpfers, der von der Kupplungsscheibe zwischen die Teile des Schwungrades verlegt wurde. Dadurch kann der Dämpfer bei Lenkwinkeln bis zu 60 Grad arbeiten (an der Kupplungsscheibe sind es unter 20 Grad).

Durch den Einsatz eines Zweimassenschwungrads war es möglich, den Bereich der Resonanzschwingungen unterhalb der Leerlaufdrehzahl und damit über den Betriebsbereich des Motors hinaus zu verschieben. Das Zweimassenschwungrad eliminiert nicht nur Resonanzschwingungen und die damit einhergehenden charakteristischen Getriebegeräusche, sondern erleichtert auch das Schalten und erhöht die Lebensdauer der Synchronisierungen. Es ermöglicht auch eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs um einige Prozent (ca. 5).

Für Juniorklassen

Der Quereinbau des Motors und der begrenzte Platz im Motorraum machen den Einsatz eines Zweimassenschwungrads anstelle eines herkömmlichen Schwungrads schwierig oder sogar unmöglich. Mit der von LuK entwickelten DFC (Damped Flywheel Clutch) können Sie die Vorteile eines Zweimassenschwungrads auch in kleinen und mittleren Fahrzeugen nutzen. Durch die Kombination von Schwungrad, Druckplatte und Kupplungsscheibe in einer Einheit ist die DFC-Kupplung so geräumig wie eine klassische Kupplung. Darüber hinaus erfordert die DFC-Kupplungsbaugruppe keine Zentrierung der Kupplungsscheibe.

Anforderungen, Haltbarkeit und Kosten

Ein spezielles Zweimassenschwungrad ist für einen bestimmten Motor und ein bestimmtes Getriebe ausgelegt. Aus diesem Grund kann es nicht in andere Fahrzeugtypen eingebaut werden. In diesem Fall erhöht sich nicht nur die Geräuschentwicklung des Getriebes, sondern es kann auch zur Zerstörung des Schwungrads selbst kommen. Hersteller verbieten außerdem die Zerlegung des Zweimassenschwungrads in Einzelteile. Jede Behandlung zur Reparatur reibender Oberflächen, jede „Modifikation“ des Rades ist ebenfalls nicht akzeptabel.

Wenn es um die Haltbarkeit eines Zweimassenschwungrads geht, ist das eine heikle Angelegenheit, denn wie lange es hält, hängt von vielen Faktoren ab, darunter dem Zustand des Motors, dem Fahrstil und der Art des Motors. Allerdings gibt es Meinungen, dass sie mindestens so lange halten sollte wie die Kupplungsscheibe. Es gibt auch solche technischen Empfehlungen, dass neben dem Kupplungssatz auch das Zweimassenschwungrad ausgetauscht werden sollte. Dies erhöht natürlich die Kosten für den Austausch, da ein Zweimassenrad nicht billig ist. Bei einem BMW E90 320d (163 km) beträgt der Preis für das Original-Serienrad beispielsweise 3738 PLN, während der Austausch 1423 PLN kostet.