Zanim sprzęgiełka zostały dodane do konstrukcji koła pasowego, alternatory miały znacznie niższą wydajność, 60 amperów było już dużo. Obecnie, przy większej liczbie układów elektronicznych w samochodzie, 60 A to mniej niż minimalna wydajność alternatora. Spowodowało to konieczność zastosowania wolnych kół pasowych alternatora, aby chronić pasek przed przedwczesnym zużyciem na skutek poślizgu. Poniżej dokładnie wyjaśniamy, jak to działa.
Okres eksploatacji paska napędu pomocniczego
Drgania skrętne są nieuniknione, gdy ruch posuwisto-zwrotny tłoków silnika spalinowego jest zamieniany na obrót wału korbowego Ponadto częstotliwość obrotów stale się zmienia w zależności od trybów pracy silnika oraz od tego, czy silnik jest uruchamiany, czy zatrzymywany. Nierównomierność sił wynikająca z tych dwóch czynników skraca żywotność paska napędu pomocniczego. Ponadto jednostki napędzane paskiem mają własną bezwładność. W rezultacie nie mogą one natychmiast zsynchronizować obrotów z obrotami koła pasowego wału korbowego, co powoduje dodatkowe naprężenia. Przy każdej zmianie prędkości paska nawet najmniejszy poślizg powoduje jego zużycie.
W szczególności dotyczy to nowoczesnych samochodów z dużą liczbą urządzeń zużywających energię elektryczną, gdzie alternator jest bardzo duży, a jego wirnik charakteryzuje się znaczną bezwładnością. Taka kombinacja prowadzi do następujących zjawisk:
- duże obciążenia paska, zarówno przy uruchamianiu silnika, jak i zwiększaniu prędkości obrotowej;
- nierównomierne ruchy oraz ślizganie się paska na kole pasowym alternatora.
Zjawisko to przyspiesza zużycie zarówno paska napędowego, jak i innych elementów napędu.
Wolne koło pasowe alternatora
Aby zminimalizować te problemy, inżynierowie opracowali i wdrożyli sprzęgło jednokierunkowe w konstrukcji wolnego koła alternatora (OAP). Umożliwia swobodne obracanie się wirnika alternatora, gdy silnik zwalnia lub zatrzymuje się. Każdy, kto kiedykolwiek jeździł na rowerze, zna ten efekt. Po zatrzymaniu pedałów tylne koło nie blokuje się, ale obraca swobodnie dzięki podobnemu mechanizmowi na tylnej osi.
Zastanówmy się nad najpopularniejszym wariantem tego mechanizmu. Dla uproszczenia, możemy odwzorować konstrukcję wolnego koła alternatora w postaci dwóch pierścieni: pierścień wewnętrzny i zewnętrzny. Pierścień wewnętrzny jest zamocowany do wału alternatora. Pierścień zewnętrzny nie jest zamocowany do wału alternatora, lecz łączy się z paskiem napędowym. Pomiędzy obiema częściami, w specjalnych zagłębieniach w pierścieniu wewnętrznym znajdują się wałki. Wgłębienia mają nieregularny profil. Jeśli prędkość pierścienia zewnętrznego przekroczy prędkość pierścienia wewnętrznego, wałki obrócą się na zewnątrz, do miejsca, w którym ich szczeliny są głębsze i zostaną pochwycone pomiędzy dwoma pierścieniami. Powoduje to zablokowanie obu pierścieni i przeniesienie momentu obrotowego z paska na wał wirnika alternatora. Gdy silnik zwalnia wirnik zaczyna obracać się bezwładnie, co powoduje powrót rolek do głębszych części szczelin. W tym momencie nie są już one zaciśnięte między dwoma pierścieniami, więc pierścień wewnętrzny może się swobodnie obracać, a rolki obracają się względem pierścienia zewnętrznego, zmniejszając poślizg paska.
Mechanizm wolnego koła pasowego alternatora
- Pierścień wewnętrzny
- Rolka
- Pierścień zewnętrzny
Sprzęgiełko alternatora
Przy uruchamianiu silnika i gwałtownym wzroście prędkości obrotowej na ratunek może przyjechać inny mechanizm, a mianowicie sprzęgiełko alternatora (OAD). Posiada wszystkie wyżej opisane właściwości oraz sprężynę lub tłumik elastomerowy. W pierwotnej budowie sprzęgiełka alternatora pierścień wewnętrzny może obracać się tylko swobodnie względem pierścienia zewnętrznego, patrząc do przodu. Obecność dodatkowego tłumika umożliwia niewielki swobodny obrót pierścienia wewnętrznego w przeciwnym kierunku. Umożliwia to synchronizację prędkości obrotowej alternatora z prędkością paska podczas rozruchu, a także w przypadku nagłego wzrostu prędkości obrotowej silnika.
Wymiana sprzęgiełka wolnego koła alternatora
Ze względu na swoje właściwości, które wydłużają żywotność komponentów napędu pomocniczego, samo sprzęgło jednokierunkowe ulega naturalnemu zużyciu i należy je od czasu do czasu wymieniać. Żywotność wolnego koła alternatora w naturalny sposób zależy od warunków eksploatacji, ale po 100 000 kilometrów prawdopodobieństwo awarii znacznie wzrasta. Przeoczenie oznak nieprawidłowego działania sprzęgiełka alternatora podczas diagnostyki lub regularnych przeglądów spowoduje przedwczesną awarię paska oraz innych chronionych zespołów. Dlatego w odpowiedniej sekcji portalu GatesTechZone opisano różne symptomy takich usterek oraz odpowiednie metody diagnostyki wolnych kół pasowych i sprzęgiełek alternatora.
Obecnie coraz większa ilość samochodów jest wyposażona w wolne koła pasowe alternatora. Należy pamiętać, że różne typy kół pasowych nie są wzajemnie wymienne. Dla każdego modelu należy dobrać odpowiedni produkt z katalogu. Tutaj pojawia się nasz katalog online GatesAutoCat.