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.

El volante bimasa (Double Mass

Flywheel DMF)

En los motores de pistón alternativo a bajas

revoluciones se produce 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.

ConstrucciónUn 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 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

tr avés 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.

Versión brida

Brida rígida

En esta forma de construcción, la

brida rígida se encuentra unida al

disco de inercia secundario por

medio de remaches.

Para un mejor aislamiento de las

vibraciones, las aspas de la brida

están construidas según distintas

simetrías. La forma más sencilla es

la brida simétrica, en la que las

partes de tracción y de empuje

tienen la misma estructura. De

este modo la aplicación de fuerzas

en los muelles curvados se realiza

tanto en la parte exterior como en

la interior de las espiras

terminales.

Brida con amortiguador

interiorLa función principal del volante

bimasa consiste en lograr la

mejor separación posible entre

el cambio de marchas y el motor

en lo que se refiere al

aislamiento técnico de las

vibraciones. Con objeto de cubrir

los valores cada vez más altos del

par motor con el mismo espacio

de construcción, las curvas

características de los muelles

curvos también tienen

forzosamente una pendiente cada vez mayor, lo cual

conduce a un empeoramiento del aislamiento de las

vibraciones. Sin embargo, por medio de una

amortiguación interior libre de fricción se ha

conseguido mejorar el aislamiento. La brida y las chapas

laterales tienen en el interior aberturas que sirven de

asiento a los muelles de compresión.

El buen aislamiento a las vibraciones que proporciona

el volante bimasa con amortiguación interior se

mantiene hasta el régimen más alto de revoluciones.

En los regímenes altos de revoluciones, la fuerza

centrífuga hace que los muelles curvados experimenten

un gran empuje hacia fuera contra la guía de

deslizamiento y las espiras se bloquean. Como

resultado de ello, el muelle curvo adquiere una

estructura rígida y el efecto elástico se pierde en parte.

Con objeto de poder seguir garantizando una buena

eficacia de los muelles, en la brida se montan muelles

de compresión rectos. Debido a su menor masa y a su

distribución en un círculo de menor radio, estos muelles

están sujetos a una fuerza centrífuga también

claramente menor. Además, el rozamiento en las

aberturas o ventanas de los muelles se reduce aún más

debido a la curvatura convexa del borde superior. De

esta forma, la fricción y el índice de elasticidad eficaz ya

no crecen cuando aumentan las revoluciones

Brida con acoplamiento de resbalamiento

A diferencia de la brida rígida, el tercer tipo de brida no se encuentra firmemente remachado al disco de inercia secundario. En esta versión, la brida está diseñada como diafragma. Dos chapas de retención se encargan de ajustar la posición de ese resorte de disco en el borde. El resultado en sección transversal es, por tanto, una sujeción en forma de horquilla. El par motor se transmite con seguridad debido a la fricción entre esa sujeción y el plato elástico (la 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 curvadosCon 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:

Fricción elevada cuando el ángulo de torsión es grande (arranque) y fricción baja cuando dicho ángulo se reduce (tracción).

Índice de elasticidad bajo gracias a un aprovechamiento bueno y flexible del espacio de montaje disponible. Se puede integrar una amortiguación tope.

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:

muelles standard muelles de dos fases, ya sea como diversas versiones de muelles en paralelo o bien en versión de muelles en

serie muelles de amortiguación

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

Muelle individual La forma más sencilla del muelle curvado es el muelle individual standard.

Muelle de una fase en paralelo Los muelles standard actuales son los llamados muelles paralelos de 1 fase. Se componen de un muelle exterior y uno interior, ambos con una longitud casi igual. Los dos muelles se conectan en paralelo. Las curvas características individuales de los dos muelles se suman formando una curva característica propia del juego de muelles.

Muelle de dos fases en paralelo En el caso de los muelles de dos fases en paralelo también hay dos muelles curvos, uno dentro del otro, pero el muelle interior es más corto con objeto de que actúe más tarde. La curva característica del muelle exterior está adaptada al incremento necesario cuando se arranca el motor. Aquí sólo interviene el muelle exterior más blando, de forma que el margen problemático de frecuencias de resonancia se pueda pasar con mayor rapidez. Cuando el par motor aumenta, llegando hasta el valor máximo, también actúa el muelle interior. En esta segunda fase, el muelle exterior y el interior trabajan conjuntamente. La colaboración de ambos muelles puede garantizar así un buen aislamiento acústico en todos los regímenes de

revoluciones.

Muelle curvado de tres fases

Este muelle curvado se compone de un muelle exterior y dos muelles interiores de distinta característica elástica conectados en serie. Aquí se utilizan conjuntamente los dos conceptos de muelle en paralelo y muelle en serie con objeto de poder garantizar una compensación torsional óptima para cada valor del par motor.

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.

LUK