Jedną z licznych wad silnika tłokowego jest trudność w jego wyrównoważeniu, zarówno statycznym, jak i dynamicznym. W praktyce nawet teoretycznie nie da się całkowicie wytłumić drgań skrętnych generowanych przez silnik i przekazywanych dalej na cały układ napędowy. Drgania te powodujące grzechotanie skrzyni biegów, drgania nadwozia i hałas, należało jakoś zmniejszyć, co realizowano tzw. tłumikiem drgań montowanym w tarczy sprzęgłowej. W latach 80. tłumiki tego rodzaju osiągnęły granice swoich możliwości – pojawiło się dwumasowe koło zamachowe (DKZ).

Silniki nowych generacji miały coraz wyższe drgania, co było spowodowane zmianami konstrukcyjnymi, a także działaniami mającymi zmniejszyć zużycie paliwa, czyli oficjalnie – emisję toksycznych związków. Jednostki napędowe zaczęto wykonywać z tzw. materiałów lekkich (stopy aluminium/ magnezu), które gorzej tłumią drgania niż wcześniej stosowane żeliwo. Kolejne pomysły, jak zmniejszanie liczby cylindrów (z czterech do trzech) i stosowanie tzw. downsizingu silników z bezpośrednim wtryskiem, w których z małej pojemności skokowej uzyskuje się znaczną moc maksymalną, jeszcze pogorszyło sytuację. Silniki takie wymagają zastosowania skrzyń biegów o dużej liczbie przełożeń, w których należy szczególnie dokładnie wytłumić drgania rezonansowe występujące na biegu jałowym i przy niskich prędkościach obrotowych. Co więcej, zaczęto lansować jazdę na wysokim biegu z niskimi obrotami (EcoDriving), co powoduje przeciążenia w układzie napędowym. Częste zbliżanie się do częstotliwości drgań układu tłumika w DKZ w zakresie poniżej 25 Hz (gdzie przy sztywności układu wynoszącej w dzisiejszych konstrukcjach pomiędzy 3 Nm/° a 9 Nm/°, zaczyna dochodzić do silnego wychylenia sprężyn i nadmiernego ich obciążania), na dłuższą metę może wydatnie skrócić żywotność DKZ. Tak więc konstrukcja DKZ musiała ulec komplikacji. W pierwszych DKZ stosowano sprężyny łukowe, w kolejnych rozwiązaniach dodawano kolejne stopnie tłumienia, np. przez sprężyny śrubowe. Głównym celem stosowania DKZ jest przesunięcie częstotliwości rezonansowych w zakres poniżej obrotów biegu jałowego, które w klasycznym układzie występują pomiędzy 1200 a 2400 obr./min. Częstotliwość rezonansowa występuje wówczas, gdy wzrasta amplituda drgań układu. DKZ montowane jest do wału korbowego silnika i przez sprzęgło łączy się ze skrzynią biegów. DKZ składa się z dwóch niezależnych mas (pierwotnej i wtórnej), połączonych systemem sprężyn i tłumików, dzięki którym masy te mogą przemieszczać się względem siebie.
Istnieje kilku producentów DKZ, dlatego do danego modelu pojazdu z konkretnym silnikiem możemy spotkać nieco odmienne konstrukcje DKZ. Wynika to z ochrony patentowej konkretnych rozwiązań i wymogów danego pojazdu. Inne są DKZ dla pojazdów z silnikiem benzynowym i Diesla, gdyż te jednostki napędowe mają rożny zakres częstotliwości drgań. Ponadto istnieją specjalne rozwiązania DKZ dla manualnych i automatycznych skrzyń biegów. W zasadzie mechanik nie musi wiedzieć, jak zbudowane jest DKZ. Ale dzięki tej wiedzy będzie pamiętał, żeby podczas montażu koła obchodzić się z nim delikatnie.

Główne elementy typowego DKZ:
• masa pierwotna – wraz z wieńcem rozrusznika jest trwale mocowana do walu korbowego silnika; wykonana ze stali lub z żeliwa. W zależności od producenta DKZ wieniec zębaty może być przyspawany lub wciśnięty na gorąco;
• system tłumienia – składa się z zestawu sprężyn łukowych o rożnej długości i charakterystyce tłumienia osadzonych w prowadnicach (ślizgach) wypełnionych specjalnym smarem. W zależności od przeznaczenia do konkretnego modelu auta stosuje się rożne kombinacje sprężyn łukowych i śrubowych. Przykłady:
– układ jednostopniowy: pojedyncza sprężyna łukowa lub sprężyny wewnętrzne i wewnętrzne pracują równolegle,
– układ dwustopniowy: dwie sprężyny łukowe jedna w drugiej, przy czym wewnętrzna jest krótsza,
– układ trójstopniowy: w sprężynie zewnętrznej znajdują się dwie sprężyny wewnętrzne;
• tarcza zabierakowa – przenosi moment obrotowy z masy pierwotnej przez sprężyny łukowe na masę wtórną. Montowana na wtórnym kole zamachowym. Tarcze mogą mieć rożną budowę, w zależności od producenta i wykonania;
• podkładki cierne – służą do zmniejszenia odchylenia kątowego masy pierwotnej i wtórnej w czasie uruchamiania silnika, stosowane w niektórych rozwiązaniach;
• łożysko – umożliwia wzajemny obrót mas. W zależności od producenta i zastosowania mogą wystąpić: łożysko kulkowe lub w nowszych generacjach niektórych producentów – łożysko ślizgowe;
• masa wtórna – przekazuje moment obrotowy z silnika do sprzęgła przykręconego do masy wtórnej. Wiele tarcz sprzęgłowych nie ma tłumika drgań, ale nie jest to regułą.

Ryszard Polit
Pełny artykuł przeczytają Państwo w wydaniu 2/2019 „Auto Moto Serwisu”