Technika: Dvouhmotový setrvačník

Když porovnáte současné automobily s těmi vyráběnými před dvaceti lety, budou ty dnešní větší, lépe vybavené, mnohem bezpečnější, s výkonnějšími motory, nižšími emisemi a také tišší při jízdě. A právě na výrazném snížení hlučnosti se velkou měrou podílí dvouhmotový setrvačník. Klasický pevný setrvačník je s trochou nadsázky pouhým kusem železa s drážkami pro zasunutí pastorku startéru. Naproti tomu dělený setrvačník je konstrukčně mnohem složitější a bohužel také choulostivější. To jistě dobře zná řada vozů s moderními vznětovými motory.

Možná to překvapí, ale myšlenka dvouhmotového setrvačníku a jeho použití v osobním voze se datuje už do poloviny osmdesátých let. Prvního nasazení se dočkal na vozech vyšší třídy, jmenovitě BMW 524td (řada E28) a také Opel Omega A se zážehovým řadovým šestiválcem objemu tři litry. I později se dělený setrvačník používal a také používá ve spojení se zážehovými motory, nicméně diesely značně převládají.

Za ta léta se jeho konstrukce vyvíjela. Jak, to nejlépe ukazuje obrázek firmy LUK, předního dodavatele této součástky v prvovýrobě pro výrobce automobilů.

Boj s vibracemi

Jak už napovídá název, hmota setrvačníku je v tomto případě rozdělena do dvou samostatných celků. První část, které se také říká primární, je součástí klikového hřídele, přičemž jejím úkolem je zvyšovat jeho hmotnostní moment setrvačnosti. Druhá část setrvačníku (sekundární) naopak zvyšuje hmotnostní moment setrvačnosti převodovky.

Obě hmotné části jsou navzájem spojeny pružinami, které mají potlačovat vznikající chvění a hluk. Hlavním cílem je posunout oblast kmitání převodového ústrojí způsobené frekvencí vlastních kmitů (tzv. rezonancí) do oblasti nižších otáček. Za normálních okolností, tedy při použití pevného setrvačníku, se oblast rezonance nachází obyčejně mezi 1200 až 2400 otáčkami za minutu. Při použití dvouhmotového setrvačníku ale mnohem níže, řekněme lehce nad volnoběžnými otáčkami.

Dva jsou víc než jeden

Jak už víte z úvodu, dvouhmotový setrvačník se skládá ze dvou pružně spojených částí. Primární část setrvačníku, tedy ta spojená s klikovým hřídelem motoru, je obyčejně složena ze dvou svařených plechových dílů. Ve vzniklém prostoru je umístěna již zmíněná soustava pružin a navíc je tato dutina vyplněna mazivem, které odděluje membrána.

Sekundární část je uložena v primární části setrvačníku a to prostřednictvím kuličkového ložiska. Hnací síla (točivý moment) se přenáší z primární části na sekundární soustavou pružin.

Ve štítu sekundární části je normálně uložena spojka tak, jak je to obvyklé u pevného setrvačníku. Tím, že torzní kmitání tlumí setrvačník, obejde se lamela (třecí kotouč) spojky bez jinak nezbytných takzvaných tangenciálních pružin. Ty za normálních okolností přebírají funkci tlumiče torzních kmitů, přičemž jejich druhým úkolem je tlumit záběr spojky. I to je v tomto případě úkolem děleného setrvačníku a jeho pružinového systému.

Primární část setrvačníku má poněkud nižší hmotnost než sekundární. To by za normálních okolností zvyšovalo nerovnoměrnost chodu klikového hřídele a vedlo by k jeho nepříjemnému kmitání. Aby se toto potlačilo, musí být použit ještě dodatečný tlumič torzních kmitů. Nachází se na opačné straně klikového hřídele a obyčejně bývá integrovaný do spodní řemenice pohonu příslušenství.

Ta je v daném případě rozdělena na dvě části spojené pryžovou tlumicí vložkou, jež je navíc často zdvojená. Větší část je blíže náboji řemenice, menší se nachází v blízkosti jejího obvodu. Dodatečně je zde navíc vložená kluzná plocha.

Je docela drahý

Dvouhmotový setrvačník je jedna z těch součástí automobilu, která podléhá opotřebení - leckomu vydrží déle, jinému kratší dobu. Životnost dost ovlivňuje způsob používání vozu. Pokud někdo jezdí převážně po dálnici, patrně se s omezenou životností setrvačníku potýkat nebude. Kdo jezdí převážně po městě, tomu se může setrvačník odporoučet do věčných lovišť klidně po pár desítkách tisíc kilometrů.

Druhým kritériem majícím vliv na životnost je citlivost a vnímavost řidiče vůči stroji. Asi nejvíce setrvačníku škodí extrémně nízké otáčky při zařazeném převodu. K tomu většinou dochází, pokud někdo brzdí tak dlouho, až otáčky motoru klesnou do blízkosti volnoběhu. V tu chvíli vůz jakoby povolí a začne se ozývat podivný dunivý zvuk. U automobilů s karburátorem by za takových okolností motor zhasnul, čemuž by předcházely u vznětových motorů ukrutné vibrace a rány, doznívající v uložení hnacího ústrojí.

Současná auta s elektronicky řízeným vstřikováním sama udržují motor v otáčkách těsně nad volnoběhem, pokud je zařazený převod a vůz se zároveň pohybuje.

Hodně motorů se v minulosti potýkalo s omezenou životností setrvačníku také vinou pochybení výrobce, respektive jeho dodavatele. Příkladem jsou některé motory PSA HDi či Volkswagen TDI.

V každém případě je výměna setrvačníku docela nákladná, nicméně vždycky záleží na značce vozu, daném modelu a pohonné jednotce. Někde stojí přes 30.000 korun, jinde může být třeba za patnáct tisíc. Obyčejně se ale setrvačník mění dohromady se spojkou, takže výsledná oprava může klidně vyjít s prací u některých aut i na 45.000 korun.

Ekonomické řešení?

Zmíněná částka je docela značná i pro majitele vozů střední třídy. Již před lety se proto výrobci spojek a dvouhmotových setrvačníků rozhodli nabídnout ekonomickou opravnou sadu, která zahrnovala klasický pevný setrvačník spolu se sadou spojky. Její lamela (třecí kotouč) byl v tomto případě opatřen výše zmíněnými tangenciálními pružinami. V konečném důsledku jste mohli tímto řešením dost podstatně ušetřit. Tehdy výrobci spojek a setrvačníků většinou uváděli jako negativum pouze mírné zvýšení hluku, nicméně později se ukázalo, že záporů je více.

Audi a LED osvětlení: Diody, kam se podíváš

Agregáty s dvouhmotovými setrvačníky jsou většinou spojeny s moderními převodovkami s jehlovými ložisky hřídelů. V okamžiku, kdy někdo nahradil dvouhmotový setrvačník klasickým pevným, došlo obvykle po čase k poškození zmíněných ložisek. Následná oprava vyšla dráže, než kdyby dotyčný uplatnil při původní opravě dvouhmotový setrvačník. Dnes se tak od popsaného „ekonomického“ způsobu opravy upouští.

Může i nemusí

I na moderních automobilech se vznětovými motory lze čas od času narazit na verze, které dvouhmotový setrvačník nepoužívají. Většinou se jedná o vozy nižších tříd se staršími typy převodovek. Třeba současný Peugeot 208 s turbodieselem 1.4 HDi dvouhmotový setrvačník nepoužívá, zatímco jednotka 1.6 HDI jej má vždy ve spojení se šestistupňovou převodovkou typu MC. Pokud je použita ve spojení s 1.6 HDi pětistupňová skříň BE starší konstrukce, postačí vozu věčný pevný setrvačník.

Někdy může být rozdíl dokonce pouze ve verzi motoru jako takového, roli může hrát v tomto případě použití filtru pevných částic. Při jeho vypalování totiž vzniká zvýšený hluk a vibrace, takže výrobce vozu ve snaze zajistit požadovaný akustický komfort a zároveň ochránit převodové ústrojí může dvouhmotový setrvačník použít. Přitom u stejného motoru bez filtru pevných částic být nemusí.

Zda má vámi vyhlédnutý automobil dvouhmotový setrvačník, lze s určitostí zjistit jenom po zadání VIN čísla vozu do servisního systému výrobce vozidla.