Het vliegwiel gebruiken om kinetische energie op te slaan
Om kinetische energie op te slaan, werkt een vliegwiel volgens de natuurkundige wet van de traagheid. Vooral bij langzaam draaiende dieselmotoren, die vaak in de industrie worden gebruikt, worden vliegwielen daarom vaak gebruikt om de gelijkmatige draaiende beweging van de motor tussen twee vermogensslagen te handhaven. Daartoe wordt een deel van de energie die door een krachtstoot wordt opgewekt, tijdelijk in het vliegwiel opgeslagen om het tijdens de daaropvolgende slagen vóór de volgende krachtstoot weer af te geven.
Vliegwielen ter compensatie van ongewenste trillingen in auto's
In dynamische processen, zoals de werking van automotoren, treden onregelmatigheden op als gevolg van onder meer snelheidsschommelingen. Deze zogenaamde rotatie-onregelmatigheid uit zich in trillingen, die akoestisch waarneembaar zijn, bijvoorbeeld als dreunen van de carrosserie, schudden van de motor of het typische ratelen van de versnellingsbak in de vrijloop. In dit geval compenseren vliegwielen, die in auto's tussen de motor en de transmissie zijn gemonteerd, de ongewenste trillingen van de motor, de transmissie en de gehele aandrijflijn. In dit geval heeft de roterende massa van een vliegwiel een zeer stabiliserend effect op de stand van het wiel in de draairichting. Dit stabiliserende effect vloeit voort uit het natuurkundige verschijnsel dat roterende vliegwielen nauwelijks hoekveranderingen van hun as toelaten. Als het vliegwiel vervolgens wordt bevestigd aan een voorwerp, zoals een deel van een auto, wordt het stabiliserende effect van het draaiende vliegwiel overgebracht op het voorwerp. Dat wil zeggen, in een auto, naar de motor, de transmissie, en vervolgens naar alle bijbehorende onderdelen van de aandrijflijn. Aangezien de aandrijflijn met het voertuig is verbonden, wordt de stabiliserende kracht van het draaiende vliegwiel uiteindelijk ook op het gehele lichaam overgebracht.
Moderne vliegwielen met dubbele massa zorgen voor meer comfort
Moderne personenauto's maken steeds meer gebruik van vliegwielen met dubbele massa, die koppelafhankelijke trillingen verminderen en zo zorgen voor een soepeler draaiende motor en tegelijkertijd meer rijcomfort. Dubbelmassa-vliegwielen bestaan uit twee onafhankelijk werkende vliegwielen, waarvan het ene verbonden is door een bus of lager en het andere afzonderlijk werkt via een nauwkeurig afgesteld systeem van veren en andere dempers. In een typische aandrijflijn van een personenauto zijn vliegwielen met dubbele massa in de aandrijflijn gemonteerd tussen de motor en de transmissie. In verband met dit type vliegwiel spreekt men dus ook van een primaire en een secundaire vliegwielmassa, omdat het vliegwiel aan de kant van de transmissie zwaarder is dan het vliegwiel aan de kant van de motor.
Vliegwielen
Moderne voertuigen zijn uitgerust met een vliegwiel met dubbele massa, dat het conventionele vliegwiel heeft vervangen. In principe zijn dit twee vliegwielen. Daarom zijn er veel vragen over dit onderdeel tussen de motor en de transmissie. Hieronder vindt u de belangrijkste antwoorden over het dubbelmassavliegwiel (DMF).
Waarom is een vliegwiel nodig?
In de natuurkunde leren we dat een vliegwiel ook kan worden gebruikt als energieopslagapparaat, omdat het door zijn grote massa zeer traag reageert. Hetzelfde voordeel moet worden gebruikt in de aandrijving van een auto. De verbrandingsmotor werkt in cycli, om precies te zijn als een viertaktmotor. Dit betekent dat de zuiger verschillende keren wordt bewogen totdat de eigenlijke ontsteking plaatsvindt. Dit patroon vermenigvuldigt zich analoog aan het aantal cilinders in een motor.
De noodzaak van het vliegwiel is het best te zien bij een eencilindermotor. De zuiger brengt geen uniforme draaibeweging over op de krukas. Tijdens de zuigerslag wordt een bepaalde hoeveelheid energie gebruikt om de zuiger weer omhoog te duwen. Bijgevolg wordt de roterende beweging zeer ongelijkmatig. Bovendien zijn er centrifugale krachten, omdat de zuiger binnen een rotatiepatroon wordt gedraaid (drijfstang naar krukas met contragewicht). Natuurlijk werken al deze krachten ook op een motor met meerdere cilinders.
Dit veroorzaakt oscillaties en trillingen. Deze worden via de krukas doorgegeven aan de hoofdas van de transmissie en vervolgens aan de tandwielen. Deze trillingen leiden bijgevolg tot schade, de trillingen kunnen ook onaangenaam worden ervaren in het voertuig binnen bepaalde frequentiebereiken (afhankelijk van de snelheid). De massa van een vliegwiel compenseert deze onregelmatigheden en maakt dus ook lagere snelheden mogelijk. De motor loopt soepeler, waardoor de slijtage afneemt.
Waarom een vliegwiel met dubbele massa?
Deze trillingen komen echter niet alleen bij de motor voor. Secundaire trillingen kunnen ook worden waargenomen op de transmissieas. Een vliegwiel met dubbele massa vermindert het massatraagheidsmoment. Door de geïntegreerde veren wordt het reeds genoemde resonantiebereik nog verder verlaagd. Door de twee onderling verbonden vliegwielen worden de trillingen dus ook door de versnellingsbak opgevangen. Zo worden de torsietrillingen volledig losgekoppeld van de aandrijving. Naast de hogere duurzaamheid en het toegenomen rijcomfort door het wegvallen van de onaangename trillingen in anders normale bereiken, is ook een aanzienlijke brandstofbesparing merkbaar door de lagere stationaire toerentallen.
.
Waarom het vliegwiel met dubbele massa vervangen met de koppeling?
Dit brengt ons al bij het nadeel ten opzichte van het conventionele vliegwiel. Door zijn ontwerp is deze constructie van secundair en primair vliegwiel aanzienlijk gevoeliger voor schade. Daarom bevelen voertuigfabrikanten aan de DMF te vervangen wanneer de koppeling beschadigd is. Meestal is het toch andersom: het dubbelmassavliegwiel heeft een defect en de koppeling wordt dan samen met het vliegwiel vervangen.
Hoe merkt u een defect aan het dubbelmassavliegwiel?
Er zijn verschillende situaties die kunnen wijzen op een defect dubbelmassavliegwiel. Deze omvatten een verslechtering van het schakelvermogen (schakelen gaat moeilijker dan gewoonlijk), plotselinge onaangename trillingen en vibraties, een ongewoon geluid uit de omgeving van de koppelingsklok van de versnellingsbak, dat zich kan uitstrekken tot een geratel in de versnellingsbak.
Hoe wordt het dubbelmassavliegwiel gecontroleerd?
Na deze geluiden moet de versnellingsbak worden gedemonteerd voor verdere controle. Nu wordt een visuele inspectie uitgevoerd op lekkende rollagers, sporen van hitte (blauwe verkleuring van staallegeringen) en mechanische schade. Tenslotte wordt de vrijloophoek gecontroleerd. Hiervoor is een gradenwiel nodig.
Voordat de torsie- of trekveren in werking treden, kunnen de twee massa's tegen elkaar worden verdraaid. Met het gradenwiel wordt gecontroleerd of deze verdraaiing nog overeenkomt met de veronderstelde torsie van de veren. Vervolgens wordt de kantelspeling van de twee massaschijven gecontroleerd. De metingen moeten dan worden vergeleken met de gegevens van de fabrikant over de kantelruimte. Bij afwijkingen moet het vliegwiel met dubbele massa worden vervangen.
Conclusie: veel voordelen, maar ook nadelen - dus waarom geen goedkope vliegwielen gebruiken als alternatieve reserveonderdelen?
De koppeling wordt dus weer korter. Samen met de kosten voor het vliegwiel met dubbele massa nemen de totale kosten aanzienlijk toe in vergelijking met de kosten voor conventionele vliegwielen. Uiteindelijk is de noodzaak van deze component echter ook gelegen in de uitlaatgaswaarden, die wettelijk steeds verder moeten worden verbeterd. Sommige dubieuze leveranciers zijn op het idee gekomen om koppelingssets aan te bieden die een vliegwiel uit één stuk bevat en dus goedkoper zijn. Dit wordt echter sterk afgeraden, omdat alles is afgestemd op de twee vliegwielen.
D De massa is niet afgestemd op de prestatiegegevens van de motor. Uiteindelijk kan er duurdere gevolgschade ontstaan dan door het vervangen van de DMF. Wij raden ook goedkope producten af. In de meeste gevallen is de levensduur van dergelijke producten aanzienlijk korter dan die van een hoogwaardig dubbelmassavliegwiel van een merkfabrikant. Overigens moet ook het gebruik van tuningchips worden heroverwogen. De gewijzigde prestatiegegevens komen niet langer overeen met de massa en het berekende traagheidsgedrag van het gebruikte vliegwiel met dubbele massa. Dit kan ook leiden tot aanzienlijke gevolgschade.
Voor- of achterwielaandrijving – welke auto’s komen de winter beter door?
4MATIC – functie en voordelen van vierwielaandrijving van Mercedes-Benz
BMW xDrive vs. sDrive
De aandrijfas – structuur, functie en mogelijke defecten
De koppelingsset - een belangrijk voertuigonderdeel
