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El Volante Bimasa

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El volante bimasa (Double Mass Flywheel DMF)
En los motores de pistón alternativo a bajas revoluciones se producen vibraciones giratorias en el cigüeñal y en el volante de inercia a causa de la falta de continuidad en el desarrollo de la combustión.
El volante bimasa evita que estas vibraciones giratorias se transmitan a la vía motriz y ocasionen así oscilaciones de resonancia.
Las oscilaciones de resonancia se muestran exteriormente en forma de ruidos molestos. Los ruidos y las oscilaciones así generados, unidos al traqueteo del cambio de marchas, al retemblor de la
carrocería y a las vibraciones causadas por la carga alternativa del motor, tienen como consecuencia una pérdida de confort acústico y de comodidad de conducción.
Los principales fabricante de volantes bimasa son LuK y Sachs.


Misión
El Volante Bimasa es el responsable de eliminar las vibraciones de la cadena cinemática, evitando resonancias no deseadas y asegurando un elevado confort de marcha. La clave se encuentra en las dos masas divididas. Mientras una de ellas (masa primaria) gira de forma solidaria al motor, la otra masa (secundaria) gira de modo amortiguado y uniforme a la transmisión, estando unidas mediante un sistema de amortiguación que permite una oscilación de gran ángulo entre ambas masas del volante. Las vibraciones provocadas por el movimiento rotatorio del motor son amortiguadas de esta forma. En la figura inferior se ve como en un motor que monta un embrague convencional, todas las vibraciones producidas por el motor son transmitidas a la caja de cambios y con ello a la transmisión, cosa que no ocurre en el segundo caso cuando el motor monta un volante bimasa.

 

En la figura inferior se puede ver la complejidad del volante bimasa con respecto al embrague convencional.

 

Construcción
Un volante bimasa standard de dos masas se compone de las masa de inercia primaria (1) y secundaria (6).
Las dos masas de inercia desacopladas están unidad entre sí por un sistema de muelles/amortiguación y se encuentran alojadas de forma giratoria una contra otra por medio de un rodamiento radial rígido
o de un cojinete - casquillo de fricción (2).
La masa de inercia primaria con corona de arranque (7) asignado al motor está firmemente atornillada al cigüeñal. Junto con la tapa del primario (5), rodea un espacio hueco que forma el canal del muelle.
El sistema de resortes/amortiguación se compone de los muelles curvos (3), que se encuentran en guías deslizantes en el canal de muelles y cumplen los requisitos de un amortiguador torsional “ideal” con un trabajo mínimo. Las guías deslizantes garantizan una buena conducción y la carga de grasa que llena el canal de muelles reduce la fricción entre aquellas y los muelles curvos.

La transmisión del par motor se realiza por medio de la brida (4). La brida, que está dimensionada como resorte de plato, inserta sus aletas entre los muelles curvos. Se encuentra situada (con unión por fricción) entre los discos de fricción y de apoyo remachados en la parte secundaria. La fuerza del resorte de plato (brida) está dimensionada de forma que el momento de fricción sea claramente superior al par motor máximo. La masa de inercia secundaria aumenta el momento de inercia en la parte del cambio de marchas. El disco está provisto de ranuras de ventilación para una mejor evacuación del calor. Dado que el sistema elástico-amortiguador se encuentra en el volante bimasa, se utiliza, frecuentemente, como disco de embrague una versión rígida sin amortiguador torsional.

 

Elementos del volante bimasa

Masa de inercia primaria
El disco de inercia primario está unido al cigüeñal del motor. Su momento de inercia forma una misma unidad con el cigüeñal. En comparación con un volante de inercia convencional, la masa de inercia primaria del volante bimasa posee una flexión elástica claramente superior, lo cual tiene como resultado una descarga de trabajo para el cigüeñal. Además, junto con la tapa del primario, forma el canal de los muelles curvados. En general, ese canal se compone de dos partes y se encuentra limitado por los topes de los muelles curvos.
Para el arranque del motor, en el disco de inercia primario se encuentra la corona de arranque, que se monta a presión o bien por soldadura.


Masa de inercia secundaria
La masa de inercia secundaria constituye la conexión del volante bimasa a la cadena cinemática en la parte del cambio de marchas. En colaboración con el embrague, transmite el par de giro modulado procedente del volante bimasa. La carcasa de embrague está atornillada en el borde exterior.
Tras realizarse el proceso de embrague, en el interior del embrague un mecanismo de muelle presiona el disco de embrague contra la superficie de fricción de la masa de inercia secundaria. El par de giro se transmite por fricción. La masa de inercia de la parte secundaria se compone principalmente de la masa de inercia secundaria y la brida. Los muelles curvados reciben el par de giro a través de las aspas de la brida.


 

Cojinete
Asiento del cojinete
El asiento del cojinete se encuentra en la masa de inercia primaria. Se trata de una conexión entre la masa de inercia primaria y la secundaria sobre la que se apoya el peso de este último y del plato del embrague. Al mismo tiempo sirve de apoyo a la fuerza de desembrague que actúa sobre el volante bimasa al desembragar.
El cojinete no sólo permite un giro de las dos masas de inercia, sino también un ligero movimiento de basculación entre ambos (leve tambaleo).
En un volante bimasa se emplean dos tipos diferentes de cojinete.

 

Cojinete de bolas grande
En el disco de inercia primario se monta un buje torneado, que sirve de asiento para un cojinete de bolas grande.

 

Cojinete de bolas pequeño
En la masa de inercia primaria de chapa se ha montado una brida o reborde del buje con el asiento de cojinete (embutido y torneado). El asiento se puede modificar para que sirva a un cojinete de bolas pequeño, como se puede ver aquí, y también a un cojinete de fricción.

 

Cojinete de fricción
El cojinete deslizante o cojinete de fricción se introdujo como desarrollo avanzado del cojinete de bolas en el sistema de alojamiento del volante bimasa.


Brida
La brida sirve para transmitir el par de giro de la masa de inercia primaria a la secundaria por medio de los muelles curvados y, por lo tanto, desde el motor al embrague. Está firmemente unida a la masa de inercia secundaria y sus aspas ( ver flechas) se encuentran en el canal de muelles curvos de la masa de inercia primaria. En el canal de muelles existe espacio suficiente entre los topes de los muelles curvos, por lo que no se impide el giro de la brida.

 

Versiones de brida:




Disco de control de fricción

En algunos volantes de inercia de dos masas existe un sistema adicional de fricción: el disco de control de fricción . Este disco posee un ángulo libre (a), es decir que el efecto de fricción adicional no se produce más que en los ángulos de torsión grandes, actuando entonces como una amortiguación complementaria, por ejemplo en el arranque o en los casos de carga adicional.


Muelles curvados
Con objeto de organizar un aprovechamiento óptimo del espacio de montaje disponible, se monta un muelle helicoidal en forma de semicírculo con un gran número de espiras. Este muelle curvo está instalado en el canal de muelle del volante bimasa, apoyado sobre una guía de deslizamiento. En funcionamiento, las espiras del muelle curvado se deslizan a lo largo de esa guía de deslizamiento creando así una fricción que se utiliza como sistema de amortiguación. Con objeto de prevenir el desgaste del muelle curvo, sus puntos de contacto en el deslizamiento se lubrican con grasa. La configuración óptima de la guía en la que el muelle se desliza permite una reducción considerable del trabajo de fricción. Así, al mejor aislamiento de las vibraciones se añade la ventaja del menor desgaste.

 

Ventajas del muelle curvado:

La gran diversidad en el número de muelles curvos permite preparar sistemas de volante de dos masas para cada tipo de vehículo y cada situación de carga del motor. Los muelles curvos se instalan en diversas versiones y con características diferentes de elasticidad. Se utilizan sobre todo:

En la práctica, los distintos tipos de muelles se utilizan en las combinaciones más diferentes.

 

 

 

El volante bimasa compacto lleva incluido también el embrague, con su plato de presión y disco de fricción como se ve en la figura inferior..

 

Nota: hasta aquí hemos explicado la constitución y funcionamiento del volante bimasa de la marca Luk. Ahora explicamos el volante bimasa de la marca SACHS.


El volante bimasa planetario (DMF) de SACHS
Por cuanto a su estructura, el volante de inercia bimasa con reductora planetaria, si se compara con la versión de la marca LUK (el volante bimasa estudiado anteriormente), se diferencia por incorporar una reductora planetaria, que se caracteriza por un elevado momento de inercia de las masas, que se traduce en una buena calidad en la amortiguación de las vibraciones.
Aparte de ello, monta muelles cortos, colocados en serie con diferentes longitudes y durezas, y guiados a su vez por medio de patines y platillos de material plástico. Eso permite adaptar adecuadamente
el volante de inercia bimasa a la motorización que corresponde y reducir la fricción de los muelles, sobre todo a regímenes superiores y al producirse cargas alternas.

 


En el volante bimasa planetario de SACHS, el engranaje planetario y el amortiguador torsional están incorporados en el volante. Para este propósito, el volante está dividido en masa primaria y secundaria, de ahí el nombre "volante bimasa planetario".

 

El volante bimasa también se puede utilizar en cajas de cambios automaticas, un ejemplo son las cajas de cambio de transmisión continua CVT (Continuously Variable Transmission). La transmisión de fuerza no se trasmite por fricción entre masa secundaria y disco, sino directamente del buje del estriado del disco al eje primario de la caja de cambios.

 

Tambien el volante bimasa se utiliza en las cajas de cambios DSG (Direct Shift Gearbox). Con este nuevo sistema, de doble embrague, los cambios de velocidad son mucho más rapidos y suaves. Se manejan fácilmente, como los de una caja de cambios automática secuencial.
Esta caja cuenta con dos embragues, el primer embrague (K1), mueve las marchas impares y la marcha atrás; el segundo embrague (K2) se encarga de las pares. Esta caja de cambios es equivalente a dos cajas de cambios paralelas que permiten un mayor dinamismo y no existe interrupción alguna en el momento de cambio de velocidad, como una transmisión manual automatizada. Ambos embragues están gestionados por el control inteligente hidráulico y electrónico (Mechatronic).
Los embragues pueden ser multidisco húmedos o monodisco en seco depende de la version de la caja de cambios. La caja DSG puede ser de 6 o 7 velocidades según version.

 

 

A continuación podéis ver dos vídeos donde se explica el funcionamiento y diagnostico del volante bimasa.

Funcionamiento y diagnostico del volante bimasa 1ª Parte
Funcionamiento y diagnostico del volante bimasa 2ª Parte

 


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