A lendkerék szerepe a belső égésű motorban

Sok kézi sebességváltós autótulaj számára szitokszóvá vált a lendkerék, ugyanis az utóbbi időszakban kimondottan költségessé vált a cseréje, ráadásul gyakran kellemetlenül hamar rákényszerül a felhasználó.

Feladatát tekintve azonban sokan nincsenek tisztában azzal, hogy valójában miért is kerül beépítésre a belső égésű motorok főtengelyének végére. Az alábbi cikkben betekintést adunk a lendkerék működésébe, létjogosultságába, és rávilágítunk, hogy hogyan lehet egy jobb lendkerék mégis rosszabb.

Szerepe, kialakítása és igénybevétele

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. Ezt az ingadozást hivatott egy megengedhető tartományon belül tartani egy megfelelő tehetetlenségi nyomatékú és lendítőtömegű lendkerék.

Általános esetben kijelenthetjük, hogy a fenti feladat a lendkerék fő funkciója, azt viszont nem, hogy az egyetlen. Megemlítendő, hogy a lendkerék magában foglalja a tengelykapcsoló-szerkezetet is, valamint a peremén helyezik el az indító-fogaskoszorút, melynek segítségével a motor beindítható.

Ennek ellenére a lenderék méretezésénél, melynek során megállapítják a végleges méretét és tömegét, mindenekelőtt az első említett funkciót, a fordulatszámkiegyenlítést veszik figyelembe.

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. Ez természetesen a gyakorlatban nem valósítható meg 100%-ban, hiszen akkor a lendkerék nem állhatna fizikai kapcsolatban a főtengellyel.

A valóságban tehát az ideálishoz képest mindig nehezebb a lendkerék a felerősítés és a tengelykapcsoló tárcsa súrlódó felületét befogadó terület miatt, melyek ugyan szintén növelik a tehetetlenséget, de jóval kisebb sugáron, így aztán kevésbe hasznosul a tömegük.

Fontos azonban megjegyezni, hogy a nagyobb motor nem feltétlenül igényel nagyobb lendkereket. 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. Ráadásul mivel ezek az elemek együtt forognak, azok tömegeit szintén bele kell számítani a tehetetlenségi nyomatékba.

Különleges kialakítású a „lendkerék”, ha a nyomatékátadás hidrodinamikus tengelykapcsolón keresztül valósul meg. Mivel ebben az esetben a hidrodinamikus szivattyú háza és lapátozása az együtt forgó hidraulikus folyadékkal szolgáltatja a lendítőtömeget, nagyobb fordulatszámú motorok esetén a lendkerék elhagyható.

Az indító fogaszkoszorút kisebb motorok esetén felsajtolják, nagyobbaknál pedig felcsavarozzák a lendkerékre.

Az alkatrész igénybevétele változatos. Az egyik általános jelenség a tengelykapcsoló működtetése, azaz csúsztatása közben keletkező hőterhelés. Ezt rendszerint a jármű elindulása vagy a tengelykapcsoló helytelen beállítása, kopása okozhatja. Mivel a lenderék zárt helyen van, mely valamilyen öntött- vagy lemezház, kedvezőtlen a hűtése, ezért a keletkező hő hatására eldeformálódhat, berepedezhet. Ez természetesen kerülendő, hiszen ha a kuplung betétjének felfekvőfelülete nem sík, az a kontaktfelület csökkenését, egyúttal a felületi nyomás növekedését eredményezi, ami a várható élettartam drasztikus visszaesését vonja maga után. Ez az oka annak, hogy túl vékony, tárcsaszerű lendkereket akkor sem alkalmazhatnak a gyártók, ha az dinamikai megközelítésből egyébként tökéletesen megfelelne. A tengelykapcsoló működése miatt ugyanis nem megengedhető, hogy a lendkerék membránlemez módjára vetemedjen.

A kettős tömegű vagy kéttömegű lendkerék

Ma már kijelenthető, hogy az a néhány kézi sebességváltóval még kapható új jármű, mely a piacon hozzáférhető, nem alkalmaz egytömegű, klasszikus lendkereket. Ennek az az oka, hogy egy újításnak köszönhetően sikerült elérni, hogy ugyanazt a tehetetlenségi nyomatékot a fenti megoldásnál is kisebb tömeggel érjék el.

A kettőstömegű 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. Ennek eredményeként a két lenderék-rész egymáshoz képest jelentős szögben képes elfordulni.

A második lendkerékhez csatlakozik a tengelykapcsoló, és a hajtás további egységei (sebességváltó, kardántengely, stb.).

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. Ennek az az előny, hogy a motor már az alapjárata alatt is nyugodtan, nagyobb vibráció nélkül képes járni.

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. Ennek a végeredménye az, hogy a két tömegnek és a rugóknak köszönhetően az első lendkerék rezgési amplitúdójának csak a töredéke jelenik meg a másodikon, ami aztán csak ezt adja át a hajtásláncnak.

Meghibásodás

A hatékonyabb, ám bonyolultabb rendszerű kettőstömegű lendkeréknek megvannak a hátrányai is. Míg az egytömegű lendkerék gyakorlatilag gondozásmentesen képes akár az autó teljes élettartamán át működni, a kettőstömegű lendkerék szinte garantáltan cserére szorul majd az autó futása során.

A meghibásodás számos okból eredhet, a nem megfelelő kenéstől az erőltetett kuplunghasználaton át a motor egyenetlen járásáig. A hibajelenség ennek ellenére valamelyest szerencsés, ugyanis a kettőstömegű lendkerék mindig hallható jelet ad működés közben, mielőtt eléri élettartama végét. A halk koppanások egyre gyakoribbakká válnak, majd megjelenik a csörömpölés és a vibráció, melyek már egyértelmű utalások a szükséges szervizlátogatásra.