Torsionsdämpfer Schwungrad

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Die Zweimassenschwinge (ZMS) ist Teil des Antriebsstrangs von modernen Fahrzeugen (Pkw, Busse, Nutzfahrzeuge) und reduziert Torsionsschwingungen. In Viertakt-Kolbenmotoren kommt es durch die zeitliche Abfolge der vier Zyklen (Ansaugen, Komprimieren, Betätigen, Auswerfen) in Verbindung mit der Zündreihenfolge der Einzelzylinder zu Rotationsunregelmäßigkeiten der Motorwelle und des (angeschlossenen) Motorschwungs. Weil ein Triebstrang aufgrund seiner Trägheit und Steifigkeit eine drehschwingungsfähige Struktur (mit charakteristischer Eigenfrequenz) ist, kommt es durch die vom Antrieb eingebrachten Rotationsunregelmäßigkeiten unweigerlich zu Torsionsschwingungen.

In der Vergangenheit wurden zur Reduktion von Torsionsschwingungen nur Verbindungen mit Torsionsdämpfern eingesetzt. Im Jahr 1985 brachte LuK das erste Zweimassenschwungrad in den Handel. Die herkömmliche Masse eines Brennkraftmotors setzt sich aus den Bestandteilen Kurbeltrieb, Schwungrad und Schaltkupplung zusammen, während ein zweimassiges Schwungrad in eine Primärschwungmasse (motorseitig) und eine Sekundärschwungmasse (getriebeseitig) unterteilt ist, die über Federdämpfereinheiten untereinander gekoppelt sind.

Kernstück dieser Zweimassenschwungräder sind so genannte Kurvenfedern, die aufgrund ihrer extremen Baulänge im Gegensatz zu Kupplungsfedern die entstehenden Vibrationen wesentlich besser dämpfen. Während in der ersten Gerätegeneration vier Bügelfedern mit je ca. 80° eingebaut wurden, kommen in den jüngeren Gerätegenerationen in der Regel zwei Bügelfedern oder zwei Federsätze (= gegenläufig gewundene Federn) von je ca. 170 zum Einbau.

Werden Motoren ohne zweimassenschwingende Räder durch schwingungskritische Geschwindigkeiten angetrieben, können die Schwingungsamplituden erhöht werden. Sie können das gesundheitsschädliche Rasseln des Getriebes hervorrufen sowie die Karosserie über die Lager der Motoren- und Antriebskomponenten in Schwingung versetzen, die sich als Brummen, Summen, Heulen usw. in den Innenraum ausbreiten können.

Bei dem ZMS wird die herkömmliche Masse des Schwungrads in die primäre und die sekundäre Masse des Schwungrads untergliedert. Der Schwingungsdämpfer (meist eine Mischung aus Gleitlager und (in Fett) montierten Schraubenfedern) stellt eine drehweiche Verbindung zwischen den beiden Schwungrädern her. Der Schwungrad mit zwei Massen ist aus:: Die Eigenfrequenz des ZMS wird durch eine zielgerichtete "sanfte" Feinabstimmung der Federelemente, die die beiden Schwungräder untereinander verknüpfen, erheblich unter die Leerdrehzahl des Triebwerks und die spannenden Triebwerksordnungen verschoben.

Dies führt zu einer drehschwingungstechnischen Entkopplung des Antriebes. Der DMF wird dann im sogenannten superkritischen Status gefahren und fungiert als mechanisches Tiefpassfilter: Die Rotationsunregelmäßigkeiten des Antriebs werden vom DMF "verschluckt" oder nur sehr schwach durchgelassen. So wird der Resonanzbereich erst beim Anlassen des Triebwerks durchfahren.

Dies ist besonders deshalb von Bedeutung, weil die Drehresonanz keine Entkopplung von Drehschwingungen ist, sondern eine verstärkte. Weil der Einsatz in diesem Geschwindigkeitsbereich zur Zerstörung des ZMS führt, haben viele Motorsteuergeräte eine spezielle Abschaltfunktion eingebaut. 1 ] Das liegt an den Fliehkräften, die dazu beitragen, dass die Spiralfedern gegen ihre Außenlager gedrückt werden.

Folgende positiven Auswirkungen ergeben sich durch die Drehschwingungsentkopplung: Zu Beginn des Jahres 2007 hat der Autozulieferer Valeo eine Variante zum DMF erarbeitet. Dies ist ein Vier-Komponenten-Kit aus einem starren Schwungrad, einer eigens entwickelten Kupplungslamelle mit einem dem DMF ähnlichen Drehmechanismus sowie einer Druckplatte und einem Auslöser.