Jak działa koło dwumasowe?

Kilkadziesiąt lat temu niemal wszystkie samochody wyposażone były w sztywne koła zamachowe. Ciągły rozwój motoryzacji zmusił jednak konstruktorów samochodów do wynalezienia i zastosowania innowacji w postaci kół zamachowych dwumasowych. Głównym powodem wdrożenia takiej technologii była konieczność tłumienia wibracji i drgań generowanych przez jednostki napędowe. Problem narastał, bowiem moment obrotowy stale rósł. Mówiąc prościej – silniki stawały się coraz mocniejsze, a konstrukcje układów napędowych ze sztywnym kołem zamachowym niezdolne były przenieść generowane przez siebie chwilowe obciążenia. Przyczyna leżała w budowie – rolę tłumików drgań w sztywnych kołach zamachowych pełnią sprężyny tarcz sprzęgłowych.

Koło zamachowe dwumasowe rozwiązuje te problemy we współczesnych, mocnych jednostkach napędowych, w jakie wyposażone są nowoczesne samochody. Niemal każdy wyprodukowany w ciągu ostatnich kilkunastu lat silnik diesla jest wyposażony w zamachowe koło dwumasowe. To samo dotyczy dziś także znaczącego odsetka aut z silnikami benzynowymi.

Koło dwumasowe – zasada działania

Główną przesłanką do powstania kół dwumasowych była rosnąca moc silników. Dotychczas, tłumiki drgań skrętnych umieszczone były wyłącznie w tarczy sprzęgła. Ten element odgrywał podwójną rolę. Oprócz podstawowej, czyli przenoszenia momentu obrotowego z silnika na skrzynię biegów – nie mniej ważną, jaką jest tłumienie drgań. Zdolności tarczy sprzęgła do spełniania tych dwóch zadań były ograniczone. W pewnym momencie inżynierowie dotarli do pewnej granicy – tradycyjne tarcze nie były w stanie przenieść więcej mocy. Tłumienie drgań skrętnych też przestało być wystarczające. Rozpowszechnione na początku XXI wieku turbodoładowane silniki mają pewną cechę, która wpływa negatywnie na wytrzymałość układu napędowego. Moc przez nie rozwijana jest bardzo gwałtownie. Jest to bardzo przyjemne dla kierowców, ponieważ auto sprawia wrażenie bardzo dynamicznego. Jednakże przed inżynierami to rozwiązanie stawia nowe wyzwania. W celu ograniczenia wpływu tego "strzału" momentu obrotowego na układ napędowy opracowano koła dwumasowe.

Innowacja opracowana przez firmę Schaeffler (właściciel marki LuK) ma przede wszystkim dwie podstawowe zalety. Pierwsza to znacząca rozbudowa tłumików drgań względem tradycyjnej tarczy sprzęgła. Koło dwumasowe to po prostu większy element, który może zmieścić w swojej konstrukcji znacznie większe sprężyny. W konsekwencji drgania są skuteczniej tłumione. Dwie masy, które mogą poruszać się względem siebie, oddzielają też w pewnym sensie silnik od skrzyni biegów. Dzięki temu na nadwozie samochodu przenoszone są znacznie mniejsze drgania, a co ważniejsze, chroniona jest skrzynia biegów, półosie, przeguby i inne elementy przeniesienia napędu. Zasada działania dwumasy opiera się więc na modyfikacji tłumików drgań oraz pewnej niezależności względem siebie dwóch elementów.

Jak działa dwumasa

Tarcza sprzęgła, którą "pozbawiono" tłumików drgań jest zdolna przenosić znacznie większy moment obrotowy. Tarcza bez sprężynek, zwana "sztywną" jest bardzo lekkim i prostym w budowie elementem. Taka tarcza może współpracować wyłącznie z kołem dwumasowym, ale jej zdolność do przenoszenia momentu obrotowego jest prawie nieograniczona.

Należy pamiętać, że w niektórych autach zastosowano również rozwiązanie, gdzie tłumiki drgań skrętnych są zdublowane. Występują zarówno w kole dwumasowym, jak i w tarczy sprzęgła. Najczęściej takie rozwiązanie można znaleźć w bardzo mocnych autach. Czasem jednak są inne przesłanki ku zastosowaniu tego typu rozwiązania.

Jak działa koło dwumasowe

Dwumasowe koło zamachowe wpływa pozytywnie na płynność pracy silnika, sprawia, że gwałtowny wzrost momentu obrotowego współczesnych jednostek napędowych nie powoduje  skutków ubocznych, które mogłyby być odczuwalne przez pasażerów samochodu. Ponadto dwumasa niweluje drgania generowane przez układ napędowy podczas pracy w niskim zakresie obrotów silnika. Redukcji ulegają szarpnięcia w momencie, gdy sprzęgło się załącza. Znaczenie koła dwumasowego jest więc bardzo duże, bowiem pozwala ono znacznie wydłużyć żywotność skrzyni biegów oraz jej pojedynczych elementów, w tym synchronizatorów biegów i łożysk. Po zastosowaniu koła dwumasowego mniej obciążony jest również wał korbowy oraz wszystkie elementy przeniesienia napędu za skrzynią biegów. Zastosowanie koła dwumasowego często poprawia reakcję silnika na gaz. Działanie koła dwumasowego oznacza więc nie tylko na zwiększenie płynności jazdy, ale także podwyższenie komfortu podróży i zwiększenie wytrzymałości innych podzespołów pojazdu.

Działanie sprzęgła dwumasowego staje się obecnie niezbędne. Coraz popularniejsze na rynku są samochody z małymi silnikami i dużą mocą. Wynika to z przepisów proekologicznych, które dopuszczają do ruchu wyłącznie samochody emitujące do środowiska niedużo szkodliwych substancji. Jest to nieco dyskusyjne – często podawane w wątpliwość są cykle badawcze stosowane do oceny szkodliwości. Dobrym przykładem, jak mało mają wspólnego z rzeczywistością była słynna afera Volkswagena. Nie zmienia to faktu, że silniki przy tej samej lub większej mocy mają znacznie mniejszą pojemność niż wcześniej. To wpływa negatywnie na ich kulturę pracy. Coraz częściej są to silniki 3-cylindrowe, a jednostki o czterech i więcej cylindrach w niektórych modelach klasy niższej i średniej nie są w ogóle stosowane. Podczas pracy takie silniki wytwarzają spore drgania, co wynika z trudności z ich wyważeniem. Klienci nie godzą się na takie zachowanie samochodu. Aby złagodzić efekty pracy jednostki napędowej o małej liczbie cylindrów, konieczne jest zastosowanie koła zamachowego dwumasowego.

Dwumasa – jak działa?

Zasada działania koła dwumasowego opiera się na dwóch fazach. Pierwsza faza dotyczy działania miękkich sprężyn w tłumiku drgań – gwarantuje płynną pracę podczas uruchamiania i gaszenia silnika. W drugiej fazie twarde sprężyny niwelują drgania skrętne generowane podczas jazdy w różnych zakresach obrotów.

Koło dwumasowe pozwala na oszczędność paliwa, gdyż w niskim zakresie obrotów pracy silnika zapewnia prawidłowe działanie układu napędowego. Siła potrzebna do zmiany biegu jest mniejsza, co przyspiesza ten proces. Dzięki zastosowaniu koła dwumasowego podnosi się komfort jazdy, gdyż dwumasa zapewnia bardzo dobre tłumienie drgań powstających przy gwałtownych zmianach obciążenia układu napędowego, biorących się z nagłego skoku momentu obrotowego. Dwumasowe koło zamachowe przyczynia się również do tłumienia hałasu jednostki napędowej. Koło dwumasowe można zastosować w dwóch typach sprzęgła – ciągnionym (pull), jak i pchanym (push).

Niestety, z racji swojej skomplikowanej budowy koło dwumasowe jest elementem, który ulega częstym awariom. Trzeba przy tym zwrócić uwagę, że na koło dwumasowe działają bardzo duże siły, przez co element ten po prostu musi prędzej czy później ulec awarii. Jednak w teorii nie powinno się to zdarzyć przed około 150-200 tysiącami przejechanych kilometrów. Praktyka pokazuje jednak, że wiele aut trafia do warsztatów z uszkodzonymi dwumasami znacznie szybciej. Najczęściej spowodowane jest to nieprawidłowym użytkowaniem oraz stylem jazdy, które narażają dwumasowe koła zamachowe na jeszcze większe obciążenia i prowadzą do znacznego skrócenia jego żywotności.

Uzupełnieniem opisu działania koła dwumasowego jest animacja, którą możemy obejrzeć poniżej:

Działanie koła dwumasowego a żywotność silnika?

Opinia wielu kierowców jest jednoznaczna – koło dwumasowe to problem. Czy jednak to rzeczywiście prawda? Należy pamiętać, że koło dwumasowe oraz sprzęgło są elementami eksploatacyjnymi – podobnie jak opony czy klocki hamulcowe. A więc żaden producent nie przewiduje dożywotniej eksploatacji tych części w samochodach. Okazuje się, że prawidłowo użytkowane koło dwumasowe może posłużyć nawet przez kilkaset tysięcy kilometrów. Szybkość zużycia koła dwumasowego jest różna dla różnych modeli samochodu. W niektórych dwumasa wytrzymuje maksymalnie 150 000 kilometrów, a w niektórych zdarzają się przypadki, gdy na fabrycznym kole dwumasowym uda się przejechać nawet 400 000 kilometrów. W większości przypadków element ten jest naprawdę trwały. Warto tylko przestrzegać kilku zasad:

1. Właściwie używaj sprzęgła. Po prostu obchodź się z nim delikatnie. Puszczaj pedał sprzęgła – zarówno przy ruszaniu jak i przy zmianie biegów płynnie. Nie przedłużaj niepotrzebnie jazdy na półsprzęgle. Gwałtowne naciskanie sprzęgła, czy nawet "strzały ze sprzęgła" również nie będą sprzyjać żywotności koła dwumasowego ani żadnego innego elementu auta.
2. Zapalaj i gaś silnik ze wciśniętym sprzęgłem. Podczas gaszenia i zapalania silnika na koło dwumasowe działają największe siły. Wciskając sprzęgło, rozłączamy dwumasę i skrzynię biegów. Dzięki temu możemy zdecydowanie wydłużyć żywotność koła dwumasowego.
3. Ruszaj delikatnie – ale płynnie. Ostre ruszanie spod świateł nie przysłuży się żywotności żadnej części samochodu. Bardzo dynamiczna jazda powoduje szybsze zużycie tarczy sprzęgła, koła dwumasowego, skrzyni biegów i pozostałych elementów układu. Dodatkowo dużo szybciej zużywają się opony, no i spala się więcej paliwa. Jest to nie tylko dotkliwe dla portfela, ale również otaczającej nas przyrody. Należy pamiętać również o tym, że płynna i rozsądna jazda jest bezpieczniejsza.
4. Unikaj jazdy na zbyt niskich obrotach. W większości samochodów osobowych z kołem dwumasowym zalecana jest jazda na obrotach silnika ponad 1500 obr./min. Dzięki temu unikniemy przedwczesnego uszkodzenia koła dwumasowego. A zatem przesadny eko-driving wcale nie musi być taki eko.
5. Unikaj jazdy na zbyt wysokich obrotach oraz wkręcania silnika na obroty bez załączonego biegu. Takie zachowanie może wyjątkowo zwiększyć szanse na uszkodzenie koła dwumasowego. Wysokie obroty generują silne drgania, które są szkodliwe dla tego elementu.
6. Nie przesadzaj z hamowaniem silnikiem. Hamowanie silnikiem może doprowadzić do przedwczesnego uszkodzenia sprzęgła, skrzyni biegów i koła dwumasowego. Dlatego warto używać tej metody zmniejszania prędkości z rozsądkiem. Nie doprowadzaj do spadania obrotów poniżej 1500 obr./min.
7. Niezwłocznie diagnozuj wszelkie objawy usterek silnika i układu napędowego. Niektóre objawy – tj. wypadanie zapłonów mogą zostać źle zinterpretowane jako uszkodzone koło dwumasowe. Dlatego warto przeprowadzić kompleksową diagnostykę. Dodatkowo dłuższa jazda z nierówno pracującym silnikiem także może przyczynić się do wcześniejszego uszkodzenia dwumasowego koła zamachowego. Silnik, który nie pracuje idealnie równo, wytwarza drgania, z którymi musi "radzić sobie" koło dwumasowe.

Zasadność stosowania powyższych reguł wynika z tego, jak działa dwumasa. Doświadczenie wielu kierowców potwierdza, że stosowanie tych kilku zasad potrafi wydłużyć bezawaryjną eksploatację nie tylko koła dwumasowego, ale też całego samochodu. Wymiana koła dwumasowego – szczególnie gdy nie jest spodziewana, może rzeczywiście nieprzyjemnie zaskoczyć i obciążyć nasz portfel. Jeśli Twoje auto jest uszkodzone i zdiagnozowano uszkodzone koło dwumasowe, możesz jednak skorzystać z kilku tańszych opcji. Nie polecamy regeneracji kół dwumasowych. Biorąc pod uwagę koszt samej wymiany, który zawsze wiąże się z demontażem skrzyni biegów, nie warto ryzykować niepewnej jakości regeneracji. Na rynku dostępnych jest wielu producentów, oferujących zamienne koła dwumasowe (i inne części sprzęgła) właściwie do wszystkich samochodów. Inną opcją na naprawę auta z uszkodzoną dwumasą jest zamiana koła na sztywne koło zamachowe. Nie w każdym aucie da się przeprowadzić taką operację, jednak zestawów modyfikacyjnych pojawia się na rynku coraz więcej.

Działanie dwumasy a chiptuning

Na koło dwumasowe we współczesnym aucie działają ogromne siły. Przenosi moment obrotowy rzędu kilkuset niutonometrów. Badania wykazały, że w aucie, którego silnik wytwarza 300 Nm, chwilowo na dwumas może działać nawet 600 Nm. Dzieje się tak np. podczas gwałtownego ruszania z miejsca. Układ napędowy jest w stanie poradzić sobie z takimi przeciążeniami. Jednak tylko, gdy auto posiada seryjną moc silnika. Wraz z upowszechnieniem się mocnych silników turbo popularne stały się ich modyfikacje. Zjawisko to jest obecne również w turbodieslach. Na rynku pojawiło się bardzo wielu tunerów, którzy za bardzo niską cenę obiecywali wykorzystanie "pełnego potencjału auta", znaczne podniesienie mocy, często przy spadku spalania. Takie działania określane są jako "poprawianie po fabryce". Auta po chiptuningu faktycznie są znacznie bardziej dynamiczne, jednak jest to tylko jedna strona medalu. To, co tunerzy określają jako "niewykorzystane rezerwy silnika", zostało zaprojektowane przez producentów nie bez powodu. Okazuje się, że auta ze zwiększoną mocą zużywają się znacznie szybciej. Podzespołem, który jako pierwszy odczuwa wzmożoną eksploatację, jest często układ napędowy.

Działanie dwumasy w tuningowanym 1,9 TDI

Rozważmy przypadek chiptuningu silnika 1.9 TDI o mocy 130 KM, występującego w wielu autach koncernu Volkswagen. Tunerzy gwarantują w tym przypadek podniesienie mocy do ok. 190 KM i 480 Nm bez większych nakładów, jedynie modyfikując sterownik silnika. Seryjnie ten silnik generuje 285 Nm. O ile wzrost 60 koni mechanicznych nie jest jeszcze taki straszny, to przyrost 200 Nm jest zjawiskiem, z którym seryjne sprzęgło sobie nie poradzi. Koło dwumasowe zostaje wystawione na niemal dwukrotnie większe obciążenia niż te, do których zostało zaprojektowane. Przy generowanych przez silnik 480 Nm, na dwumasie mamy nawet ponad 900 Nm. Nic dziwnego, że już po kilku tysiącach kilometrów jazdy ze zwiększoną mocą koło zamachowe będzie wymagać wymiany. Jest też duże prawdopodobieństwo, że zacznie ślizgać się sprzęgło. Krótko mówiąc – kierowcę czekają duże wydatki, o czym najczęściej nie wspominają tunerzy.

Co więcej, użytkownik takiego auta staje przed bardzo dużym problemem. O ile sprzęgło można wzmocnić, to na rynku nie występują żadne wzmacniane koła dwumasowe. Można kupić seryjne koło i liczyć się z tym, że wytrzyma ono ekstremalnie mały przebieg i nie ma na nie żadnej gwarancji. Wszystkie części układu napędowego dostępne w sklepach, czy hurtowniach są projektowane wyłącznie do seryjnej mocy danego silnika. Zwiększona moc odciska tak duże piętno na częściach, że w toku reklamacji producent bez problemu to wychwytuje i z miejsca odrzuca wszelkie roszczenia.

Chiptuning często zlecają kierowcy rodzinnych aut z silnikami diesla, kuszeni wizją tego, że niewielkim kosztem auto będzie jeździć dużo lepiej. Gdy pojawia się problem zbyt słabego sprzęgła i koła dwumasowego, nie ma dobrego rozwiązania. Do tego typu aut nikt nie produkuje dostosowanych do wyższej mocy sportowych sprzęgieł. Seryjny dwumas może "umrzeć" w takich sytuacjach już po kilku tysiącach kilometrów.

Planując tuning swojego samochodu, należy zawsze dokładnie przeanalizować całą sytuację. Kierowca musi liczyć się z tym, że wiele elementów trzeba będzie wymienić na nowe, mocniejsze. Trzeba również sprawdzić, czy do danego samochodu takie części są w ogóle dostępne.

Podnoszenie parametrów auta nigdy nie jest tanie, bezproblemowe i zawsze niesie ze sobą ryzyko. Nie ma możliwości "poprawienia fabryki" minimalnym kosztem, a jeśli decydujemy się na takie działanie, jest duża szansa, że w przyszłości koszty naprawy auta będą kolosalne.

Najpopularniejsze części w naszym sklepie

Zestaw sprzęgła z kołem dwumasowym LuK 600 0149 00

1 779 zł

Zestaw sprzęgła z kołem dwumasowym LuK 600 0158 00

1 779 zł

Zestaw sprzęgła z kołem dwumasowym LuK 600 0016 00

1 149 zł

Sprzęgła dwumasowe – analiza rynku

Obserwując rynek sprzęgieł i kół dwumasowych w Polsce, można dojść do wniosku, że najczęściej sprzedają się elementy do samochodów bardzo popularnych na drogach. Da się jednak też zauważyć inne ciekawe prawidłowości.

Pod względem sprzedaży przodują auta koncernu VW. Audi, Škody czy Seaty to na naszych drogach bardzo popularny widok, a koła dwumasowe i sprzęgła w tych autach nie wykazują się zbyt dużą wytrzymałością. Może to wynikać zarówno ze sposobu użytkowania tych aut, jak i dość dużych mocy osiąganych przez ich silniki. Po drugiej stronie jest BMW. Mimo że również tych aut jest mnóstwo na polskich drogach, części do nich sprzedają się rzadziej. Znane są przypadki, gdy koło dwumasowe w BMW wytrzymuje nawet 400 000 km od nowości, chociaż najczęściej dzieje się tak w autach użytkowanych na długich trasach.

Obecnie w sprzedaży sprzęgieł z kołami dwumasowymi dominują auta z silnikami turbodiesla. Rośnie sprzedaż zestawów do „benzyniaków” i przewidywana jest bardzo dynamiczny wzrost w tym segmencie. Obecnie niemal każdy nowy samochód z mocnym silnikiem benzynowym ma koło dwumasowe. Są marki, jak BMW czy Mercedes, które od wielu lat wszystkie auta wypuszczają z dwumasami. Niektórzy producenci odchodzą zupełnie od diesli na rzecz benzyn z turbodoładowaniem, z których niemal wszystkie współpracują z kołami dwumasowymi.

Nasze Bestsellery

Zestaw sprzęgła z kołem dwumasowym LuK 415 0898 10

3 329 zł

Zestaw sprzęgła z kołem dwumasowym LuK 415 0422 10

2 829 zł

Zestaw sprzęgła z kołem dwumasowym SACHS 2290 602 004

1 079 zł

Jeszcze innym segmentem sprzedaży są koła dwumasowe do skrzyń automatycznych. Nowoczesne konstrukcje dwusprzęgłowe korzystają z dobrodziejstw działania dwumasy. Automatyczne skrzynie biegów w nowoczesnych samochodach zapewniają lepsze przyspieszenie niż skrzynie manualne. Na razie wytrzymałość dwumas w autach z dwusprzęgłowymi skrzyniami biegów jest dość niska, więc i takie elementy często się sprzedają. Podobnie w skrzyniach zautomatyzowanych – zestawy sprzęgła i koła zamachowego to dość często poszukiwane części zamienne.

Czytaj także:

Ile wytrzymuje dwumasa
Objawy zużycia koła dwumasowego
Wymiana koła dwumasowego
Regeneracja koła dwumasowego
Jak sprawdzić koło dwumasowe?
Cena koła dwumasowego
Koło zamachowe – zasada działania

Sprawdź nasze hity sprzedaży

Zestaw sprzęgła VALEO 858001

729 zł

Zestaw sprzęgła z kołem dwumasowym LuK 415 0672 10

3 959 zł

Zestaw sprzęgła z kołem dwumasowym LuK 600 0006 00

1 289 zł