Az autó lendkerék: működése, típusai és karbantartása
A lendkerék, ez az alapvető, mégis sokszor alábecsült autóalkatrész kulcsfontosságú szerepet játszik minden belső égésű motor működésében. Feladata, hogy a motor ütemes működése közben keletkező forgatónyomaték ingadozásainak csökkentése és a forgás kiegyenlítése, azaz a motor járását simábbá tegye.
Bármennyi hengerből is áll a belső égésű motor, a munkafolyamata periodikus jelleggel ismétlődik, tehát a forgattyústengely nyomatéka nem egyenletes minden időpillanatban. Ebből az következne, hogy a nyomatékhegyek és -völgyek okán a fordulatszám folyamatosan ugrálna. Általános esetben kijelenthetjük, hogy a fenti feladat a lendkerék fő funkciója, azt viszont nem, hogy az egyetlen.
A belsőégésű motorokban a hengerekben nem egyenletesen keletkezik az energia, amit aztán forgó mozgássá alakítva a kerekek irányába szeretnénk eljuttatni. A lökésszerűen érkező energia-impulzusok egyenetlenségét ”simítja ki” az eredetileg egy tömbből álló lendkerék, amely egy nagy tömegű forgó tárgyként a főtengely végén tompítja az erőváltozások hatásait. Nevében a „lend” gyök is az eltárolt lendületre utal.
A Hagyományos Lendkerék
Felépítés és Funkció
A lendkerék egy nagy, nehéz fémlemez vagy korong, ami a motor főtengelyének végére van szerelve. Funkcióját tekintve a szakaszosan üzemelő belsőégésű motor járása során keletkező egyenetlen főtengely szögsebességből egy viszonylag egyenletes szögsebességet hozzon létre. A lendkerék tehát gyakorlatilag egy energiatároló, mely a motorból egyenetlenül - főleg a gyújtások utáni égési csúcsnyomás során - távozó mozgási, illetve forgási energiát felveszi, majd a sűrítési ütemben leadja. Szerepe tehát kísértetiesen hasonló a kondenzátoréhoz egy Graetz híd alapú egyenirányító kapcsolásban. Nélküle nagyon magas csúcsok és minimális energiájú pillanatok váltanák egymást.
A méretezés során az a cél, hogy minél kisebb tömeg mellett minél nagyobb tehetetlenségi nyomatékot érjenek el. Ideális esetben a lendkerék úgy nézne ki, hogy az alkatrész teljes tömegét a legnagyobb sugara menti kerületen helyeznénk el, akár egy gyűrű. Fontos azonban megjegyezni, hogy a nagyobb motor nem feltétlenül igényel nagyobb lendkereket. Különösen igaz ez egy háromhengeres dízelmotorra, míg egy soros hathengeres, vagy V10-es motor egy viszonylag kis lendkerékkel is vígan elketyeg. A hathengeres négyütemű motorok forgattyús hajtóművének már olyan nagy poláris tehetetlenségi nyomatéka van, hogy a motor már lendítőkerék nélkül is képes lenne üzemelni. Praktikus okokból azonban itt is megtaláljuk, mert kézi sebességváltó esetén erre van felerősítve az indítást elősegítő fogaskoszorú és a felületeket összeszorító nyomólap, valamint a tengelykapcsolóház.
Chevrolet Aveo: Tapasztalatok és Értékelés
A személygépjárművek a 90-es évek végéig, kétezres évek elejéig hagyományos lendkerékkel voltak szerelve. Amikor még legtöbb dízel autóban elégnek érezte mindenki 50-70 lóerőt, nem is volt semmi baj, hisz a normál acél lendkerék és a hagyományos rugós középaggyal rendelkező kuplung tárcsa vígan ellátta feladatát.
A lendkerék méretének jelentősége
Képzeljünk el két szélsőséges esetet. Mi történik, ha az autóban egyáltalán nincsen lendkerék, se egytömegű se kéttömegű. Ez persze szigorúan nézve nem történhet meg, mert a főtengely saját tömege már lendkeréknek számít, de a tehetetlenségi nyomatéka jóval kisebb, mint a nagy átmérőjű lendkeréké. Ilyen esetben a motor könnyen felpörög (tegyük fel, hogy elindul egyáltalán), rövid a reakcióideje, de mindezek ellenére igencsak kellemetlen élmény volna egy ilyen autóval közlekedni, sőt már az elindulás is gondot okozna az erős rángatás miatt, nem beszélve a borzasztó alapjáratról. Lendkerék nélkül irgalmatlanul nagy terhelés jutna a teljes hajtásláncra a gyújtások utáni és a sűrítések előtti pillanatokban. A zajokról pedig már ne is beszéljünk.
Nézzük meg a másik végletet, tegyük be egy malomkövet a lendkerék helyére. Ebben az esetben a motor nagyon simán jár, semmi rángatást sem érzünk, a fordulatszám ingadozás gyakorlatilag nulla. Igen ám, de mi történik, ha gázt adunk? A motornak gyorsításkor nem csak az autót, hanem a teljes hajtásláncot is fel kell gyorsítania, amiben ott van a malomkő. Egy kifejezetten lomhán gyorsító autót kaptunk, mely ráadásul igen nehéz is. Ahhoz, hogy dolgokat mozgásba hozzunk, energiára van szükség, amit üzemanyagból nyerünk. Ha nagyobbak ezek a dolgok, akkor praktikusan több energiára. Így amellett, hogy igen lassan érjük el a kívánt sebességet, a fogyasztásunk is nőni fog valamelyest.
A mérnököknek tehát meg kell találni azt a lendkerék méretet, amivel az autó elfogadhatóan simán jár, de mindez még nem megy a tömeg, a menetdinamika, a méret és a fogyasztás kárára.
A Kettőstömegű Lendkerék
Miért van rá szükség?
A járműtechnika fejlődésének és az egyre kifinomultabb felhasználói igények miatt a járműgyártók egyre csendesebb, rezgésmentesebb járáskultúrájú motorok fejlesztésére törekedtek. A kis rezonanciával járó motor kellemetlen rezgései kisebb mértékben jutnak be a jármű utasterébe, így az autó hosszú távon is képes biztosítani a sofőr számára a csendes működést. A modern motorok már alacsonyabb fordulatszámon is képesek jól működni. Nyomatékgörbéjük laposabb, így a motor működési zajszintje jóval alacsonyabb lehet. Aerodinamikai és akusztikai szakemberek hadai dolgoznak azon, hogy a szélzaj minél jelentéktelenebb, a hangszigetelés minél eredményesebb legyen. A súlycsökkentés és a motor hatékonyságának fokozása is fontos szemponttá lépett elő. Az öt- és hatsebességes váltók elterjedése szintén hozzájárult ahhoz, hogy a menetzaj nagyságrendekkel alacsonyabb, mint néhány évtizeddel ezelőtt. Az így elkényeztetett sofőr és utasai egyre kevésbé fogadják el a beszűrődő háttérzajokat. Ennek a technológiai fejlődésnek a válasza lett a kettőstömegű lendkerék.
Felépítés és Működési Elv
A kettőstömegű lendkerék egy továbbfejlesztett változata a hagyományos lendkeréknek. Két fő részből áll: egy elsődleges és egy másodlagos tömegből, amelyek rugók és csillapítók segítségével vannak összekapcsolva. A kettőstömegű / kéttömegű lendkerék, angolul DMF (Dual Mass Flywheel), németül ZMS (Zweimassen-Schwungrad) feladata, hogy csökkentse az erőátvitel terhelését és a motor torziós rezgéseit. Ez úgy valósítják meg, hogy a lendkerék két félből tevődik össze, az egyik fél a motor főtengelyével van közvetlen kapcsolatban, a másik fél a kuplungtárcsával van összeköttetésben. A kettős tömegű lendkerék esetében a lendkerék testet két részre osztják, melyek közül az egyik a motor forgattyústengelyére van felerősítve, a másik pedig ívben hajlított, a lendkerék síkjába, egy tórusz alakú horonyba ágyazott rugók segítségével csatlakozik az elsőhöz.
A két fél lendkerék között különböző ellenállású rugórendszer található, ami mindig az adott motorhoz van hangolva, így egymáshoz képest képesek elfordulni, így a régi rugós aggyal rendelkező kuplung tárcsákra már nincs szükség. A megoldás célja kettős. Az egyik, hogy a motor és a hajtáslánc torziós lengési rendszerét dinamikai szempontból elhangolja, mégpedig úgy, hogy az elsődleges rezonanciafrekvenciája, azaz a primer kritikus fordulatszáma az alapjárati fordulatszám alá csökkenjen. Ugyanakkor az ívben elhelyezett rugók a két lendkerék egymáshoz képest történő elfordulása során összenyomódnak, ennélfogva súrlódnak a horony palástján, így a motor minden üzemállapotában csillapítják a hajtáslánc torziós lengéseit. Ez az az alkatrész, amely a motorban keletkező rezgések csillapítását szolgálja.
Kettőstömegű lendkerék ford focus mk3 2013
Előnyei és a Fogyasztás
A kettőstömegű lendkerék jelentősen javítja a vezetési kényelmet, mivel minimalizálja a motor vibrációinak továbbadását a váltó felé és a kabinba. Kettős tömegű lendkerékkel kevesebb a rezgés, a vibráció, ennek következtében alacsonyabb a zajszint is az utastérben. A másik tényező pedig az emissziócsökkentés. A mai modern turbós motorok működésük jellemzően alacsonyabb fordulatszámon üzemelnek és nagyobb belső energia-csúcsokat kell, hogy elviseljenek, mint a régi szívómotorok, tehát a motor járási egyenetlenségeit már nem csak a kényelem, de az erőátviteli egységek kímélése érdekében is hasznos jobban kiegyenlíteni.
A mérnöki fejlesztés során az is fontos szempont, hogy minél kisebb súlyú alkatrészeket használjanak. A fent bemutatott mérnöki kihívás megoldásában jön a képbe a kéttömegű lendkerék. Tegyük fel, hogy a piac és konkurencia kutatásból megállapított főtengely szögsebesség ingadozás mértéke már 1000 fordulat/perctől x. Az autóban ez az érték tehát nem lehet nagyobb, mint x, különben bizony senki sem viszi haza a szalonból a kocsit. Fontos megemlíteni, hogy ezt az x értéket a downsizing aranykorában egyre nehezebb - nem nevetségesen nagy méretű lendkerekekkel - betartani. Tegyük fel tehát, hogy ez az x érték elérhető egy 12 kg-os egytömegű lendkerék használatával. Ugyanakkor ugyanez a cél elérhető egy összesen 8 kg-os kéttömegű lendkerék használatával is. Az rögtön feltűnik, hogy a második esetben az autó teljes élete során 4 kg-al kevesebb súlyt cipel, azonban ennél sokkal fontosabb, hogy ez 4 kg forgó tömeg, melyet bizony gyakran fel kell gyorsítani és ehhez bizony több üzemanyagra van szükség. Akár 10-15% fogyasztáscsökkenésről is beszélhetünk, de ez igen erősen függ az üzemállapottól.
Azt persze senki ne gondolja, hogy ha a gyárilag egytömegű lendkerékkel szerelt autójába valahogy sikerül beleépítenie egy kéttömegűt, akkor a fogyasztása hirtelen 10%-kal csökken. Gandhi óta tudjuk, hogy minden összefügg mindennel, kiváltképp igaz ez egy mai autó hajtásláncára. Az említett alacsonyabb fogyasztás csak akkor érhető el, ha az autó teljes hajtáslánca annak megfelelően lett megtervezve, hogy abba majd egy kéttömegű lendkerék fog kerülni, és ennek megfelelően lett méretezve a főtengely, a hajtórudak, a kuplung, a váltó és a féltengelyek.
Minden a Modell Autó Webáruházról
| Jellemző | Hagyományos lendkerék | Kettőstömegű lendkerék |
|---|---|---|
| Felépítés | Egyetlen masszív fémkorong | Két fő részből áll, rugók és csillapítók kötik össze |
| Elsődleges funkció | Forgatónyomaték ingadozások csillapítása | Forgatónyomaték és torziós rezgések csillapítása |
| Komfort | Kevésbé hatékony a rezgések szűrésében | Jelentősen javítja a vezetési kényelmet, minimalizálja a vibrációkat |
| Zajszint | Magasabb lehet a motorzaj | Alacsonyabb zajszint az utastérben |
| Élettartam | Általában hosszabb, ritkábban igényel cserét | Kb. 150-300 ezer km, használattól függően |
| Költség (gyártás/csere) | Alacsonyabb | Magasabb |
| Fogyasztás (példa) | Kisség magasabb (12 kg-os lendkerékkel) | Akár 10-15% csökkenés (8 kg-os lendkerékkel) |
A Kettőstömegű Lendkerék Hibái és Karbantartása
A meghibásodás okai és jelei
Az amúgy zseniális műszaki megoldás hátránya, hogy el tud romlani. Precíz, javíthatatlan egységről van szó. A hatékonyabb, ám bonyolultabb rendszerű kettőstömegű lendkeréknek megvannak a hátrányai is. Az egyik fő hátránya a magasabb költség mind a gyártás, mind a karbantartás szempontjából. Sajnos, azt viszont el kell fogadni, hogy legtöbb kettőstömegű lendkerekes autóban előbb, vagy utóbb bekövetkezik a lendkerék hibája kb. 150-300 ezer km között.
A meghibásodás számos okból eredhet, a nem megfelelő kenéstől az erőltetett kuplunghasználaton át a motor egyenetlen járásáig. A kettőstömegű lendkerék kenését szolgáló kenőanyag idővel veszít kenőképességéből, ezért a lendkerékbe épített mechanika idővel elhasználódik. A kettőstömegű lendkerekek meghibásodását nem kívánt rezgések okozzák, ami sokszor a befecskendező rendszer hibájából fakad. Ezért is van az, hogy a statisztikák azt mutatják, hogy legtöbb lendkerék probléma a PD TDI motorokkal van, hisz legtöbbször itt jelentkezik a hengerek egyenetlen járásából adódó plusz rezonancia. Az elhasználódott befecskendező szelepek nem megfelelően porlasztják az égéstérbe az üzemanyagot, ettől a motor járása egyenetlen lesz, ami hosszútávon plusz terhelésnek veti alá a kéttömegű lendkereket.
Nagy általánosságban elmondható, hogy azon autókban, melyben teljesítményt növelnek, a kettőstömegű lendkerekek sokkal hamarabb tönkremennek. Kiváltképp ha ezt a teljesítménynövelést olyan szakbarbárok végzik, akiket legkevésbé érdekel, hogy ilyenkor sokkal nagyobb rezonancia keletkezik a motorban.
A meghibásodás jelei a jármű motorjának járásán, az utastérbe érezhető nagyobb rezonanciáról ismerhetjük fel. A hibajelenség ennek ellenére valamelyest szerencsés, ugyanis a kettőstömegű lendkerék mindig hallható jelet ad működés közben, mielőtt eléri élettartama végét. Fontos, hogy a kettős tömegű lendkerék hiba jeleire oda kell figyelnünk és a jeleit sem szabad félvállról vennünk!
- Zajok: Ha fémes zajt hallunk, az a probléma jele lehet. A kettőstömegű lendkerék meghibásodásának jele, ha leállításkor erős koppanás hallatszik.
- Rezgések: Alacsony fordulatról való gyorsításnál beremegett az egész kasztni (kb. 1500-2300 ig).
- Kuplung problémák: A motor működését is befolyásolhatja.
- Elszíneződés, zsírszivárgás: Hőmérséklet miatt elszíneződik, zsírszivárgásokat szokott előfordulni.
Amennyiben a fenti jeleket észleljük, akkor autónkat el kell vinni szerelőhöz. Fontos, hogy a problémával kapcsolatban, jó, ha azt minél előbb jelezzük egy szerelőnek. Ilyen esetben költségessége ellenére érdemes mihamarabb kicserélni a terméket, mert további károkat is okozhat mind a motorban és váltóban is.
Az élettartamot befolyásoló tényezők
A kettőstömegű lendkerék tervezett élettartama akár 2-300 ezer kilométer, vagy még több, de ezt rövidíti a városi használat, a gyakori indítózás, sok sebességváltás, sok alapjáraton járatás. Az autópályán használt kocsik jóval tovább bírják, mint a városban gyötört autók.
Mind a LUK, mind a SACHS szakemberei ugyan azt hangoztatják: a kettőstömegű lendkerekek sokkal hamarabb tönkremennek, ha pl. vezetéskor a gyors kigyorsításokat részesítjük előnyben, de ugyancsak nem használ, ha autók fordulatszáma sokszor inkább az alapjárat közeli tartományban van. A legrosszabbra a taxisok számíthatnak, hisz ők indítják be legtöbbször autójukat, és az önindító vagyis maga az indítás folyamata igen csak megviseli a kettőstömegű lendkereküket. A legtovább azon autósok lendkereke bírja, akik sokszor a 110-130 km/órás tartományban használják autójukat, ami egy dízel autó esetében 2000-3000 1/perc fordulatot jelent. A kéttömegű lendkerék élettartamát jelentősen rövidíti az alacsony fordulatról történő nagy gyorsítás, a motor erőltetése. A kettőstömegű lendkerék élettartama a befecskendező rendszer megfelelő állapotban tartásával is meghosszabbítható.
Javítás és csere
Ha pedig elromlik, „beáll” az alkatrész, gyorsan ki kell cserélni, mert a motort, a kuplungot és a váltót is terheli és hamar nagy károkat tud okozni, ha elmarad a javítás. A lendkerék cseréje nem egyszerű feladat, az autóból ki kell szerelni a lendereket. Biztos, ha az egész procedúrát inkább szakemberre bízzuk! A javítás teljes költsége egy átlagos kompakt vagy középkategóriás kocsinál is minimum 2-300 ezer forint - de simán lehet ennek a duplája is, főleg, ha márkaszervizben és gyári alkatrésszel oldanánk meg a javítást. Ha összevetjük a végén egy több százezres tételre is számíthatunk.
A lendkerék cseréjekor, ajánlott a kuplung készletet is kicserélni, hisz ezen alkatrészek együtt kopnak. Mindenféleképp olyan szervizt válasszon, ahol ezen komoly munkálatokhoz megvannak a szükséges szerszámok és persze a szaktudás. Alkatrész minősége: utángyártott alkatrészt is vásárolhatunk meg hozzá. Garancia: ez lehet az egyik alapfelvétele is a garancia érvényesítéséhez.
Lendkerék Választása és Használtautó-vásárlás
Benzines vagy dízel autó - Hol van KTL?
A kettős tömegű lendkerék (KTL) egy olyan alkatrész, amely a motor és a sebességváltó között helyezkedik el. A „benzines vagy dízelt vegyek kérdés” korántsem egyszerű és abszolút csak nézőpont kérdése. A modern benzines közvetlen befecskendezésű motornak szintén hasonló mértékű a korom-kibocsátása, ezért vezették be 2018-ban az új benzines autóknál szintén a részecskeszűrőt (GPF). Turbo-benzinmotor esetében már körülbelül ugyanannyi drága, bonyolult alkatrész van, mint a dízel társaiban (kettős tömegű lendkerék, turbó, drága befecskendezőrendszer, sok szenzor, stb…).
A benzines motoroknál még ma is kevésbé elterjedt ez a technika, de azért ezeknél is érdemes utánanézni az interneten vagy utánakérdezni egy márkaszerviznél. Fontos, hogy a megfelelő felhasználásra megfelelő motorú autót válasszunk.
Mely autókban nincs KTL?
Aki nem szeretne még csak gondolni se erre a gonosz alkatrészre, vegyen olyan kocsit, amelyben nincs ilyen. Több mint ötvenéves találmányról van szó, de csak 2002-től terjedt el igazán és még ma sem teljesen általános a használata. Sőt: hagyományos automata váltós kocsikban eleve nincs ilyen, ott a hidrodinamikus nyomatékváltó kezeli le a motor rezgéseit-erőcsúcsait. Különleges kialakítású a „lendkerék”, ha a nyomatékátadás hidrodinamikus tengelykapcsolón keresztül valósul meg.
Vannak azonban kivételek is, amelyek felvetik a kérdést: ha nekik sikerült kihagyni ezt a drágán javítható és erősen véges élettartamú alkatrészt, másnak miért nem? Ilyen a Kia és a Hyundai 1,6 literes dízelmotorja, vagy a PSA-csoport számos autóba beszerelt 1.6 HDI-jének néhány változata, vagy a Renault-féle 1.5 dCi korábbi kisebb teljesítményű példányai. Ma már kijelenthető, hogy az a néhány kézi sebességváltóval még kapható új jármű, mely a piacon hozzáférhető, nem alkalmaz egytömegű, klasszikus lendkereket.
Használtautó-vásárláskor mire figyeljünk?
A kettős tömegű lendkerék állapotának felmérése vásárláskor csak arra szorítkozhat, hogy motorleállításkor odafigyelünk, hallható-e csattanás a kuplung felől, illetve hogy alapjáraton remeg-zörög-e a lábunk alatt a kuplung. Viszont van egy rossz hírünk: lehet, hogy azért nincs se zörgés, se csattanás, mert korábban a tulaj a tönkrement és drága alkatrészt egy fix lendkerékre cserélte. Bizony, ilyen megoldás is létezik, sokkal olcsóbban, mint amennyibe a rendes csere kerül, de tudni kell, hogy ha kivesszük a rendszerből a kettős tömegű lendkerék csillapító hatását, gyorsan tönkremegy a kuplung, sőt: a váltó és a motortartó bakok elhasználódása is hamar bekövetkezik, de a motor is károsodhat.
A hazai használtpiac legnépszerűbb modelljei közül kiemelkedően kényesek a PD-TDI motoros Volkswagen-csoportos kocsik, ezeknél a kemény járású motor a tapasztalatok szerint sokkal hamarabb megöli a kettős tömegű lendkereket, mint a későbbi közös nyomócsöves TDI-k.
A Kettőstömegű Lendkerék Fejlesztései
A kéttömegű lendkerekek fejlesztése a mai napig folyik. Egy bevált módszer a hatékonyság további növelésére az úgynevezett lengésfojtó inga kéttömegű lendkerékbe való integrálása, amely gyakorlatilag pár, görgőkön mozogni képes tömeget jelent. Ezek a tömegek viszont olyan különleges módon vannak a görgők segítségével rögzítve, hogy a lendkerék forgás közbeni szögsebesség lengése során változtatni képesek a tömegközéppontjuk távolságát a forgástengelytől, így mozgási energiát tudnak helyzeti energiává alakítani és vice versa. Erre a megoldásra igencsak büszkék lehetnünk, mert a szombathelyi Schaeffler gyár épp az elmúlt napokban gyártotta le a tízmilliomodik lengésfojtó ingáját.
Amikor egy autógyártó eldönti, hogy egy vagy kéttömegű esetleg lengésfojtó ingával ellátott kéttömegű lendkereket választ, a döntéshozatali mátrixában szerepel a fogyasztás mellett egy rakás további szempont, a károsanyag kibocsátás, az alkatrész bekerülési költség, a jármű össztömeg, a menetdinamika, a zaj és rezgés-szint stb. A tapasztalat azt mutatja, hogy a gyártónál a legtöbb esetben a mérleg nyelve a kéttömegű lendkerék felé billen. Egy dologban azonban biztosak lehetünk. A szempontok között egyáltalán nem szerepel az, hogy mennyire érinti anyagilag érzékenyen az autó harmadik-negyedik tulajdonosát a lendkerék csere költsége.
tags: #modell #auto #lendkerek #információ