Każde z urządzeń pomocniczych z przodu silnika ma inny wpływ na ogólne zachowanie układu pasowego. Element o największym momencie bezwładności, alternator, ma największy wpływ na napęd urządzeń pomocniczych. Aby izolować alternator od drgań skrętnych wału korbowego, firma INA opracowała wolne koło alternatora. Jest ono integralną częścią napędu pasowego montowaną na wałku alternatora.

Nierównomierności obrotów wału korbowego

Suw pracy powoduje przyspieszanie wału korbowego, podczas gdy suwy sprężania i wydechu powodują jego zwalnianie. W silniku czterocylindrowym częstotliwość nieregularności obrotów odpowiada amplitudom składowych częstotliwości drugiego rzędu, tj. dwóm procesom zapłonu na obrót. Stąd, na przykład, prędkość silnika wysokoprężnego o nieregularności obrotowej wynoszącej 40% i średniej prędkości silnika wynoszącej 800 obr./min waha się pomiędzy 640 obr./min i 960 obr./min przy częstotliwości 26,7 Hz.

W zależności od koncepcji napędu urządzeń pomocniczych, jak również poziomu obciążenia silnika i urządzeń pomocniczych z przodu silnika, przyspieszanie i zwalnianie mas może powodować niepożądane reakcje w układzie napędu pasowego. Reakcje te obejmują, na przykład, nadmierny hałas, duże siły na napinaczu i pasku, zwiększone drgania paska oraz przedwczesne jego zużycie.

Budowa wolnego koła alternatora INA

Wolne koło alternatora składa się z następujących elementów: koło pasowe (1), pierścień (2) ze zintegrowanymi łożyskami promieniowymi (3) oraz tuleja wewnętrzna o zmiennym kształcie (4), pierścień wewnętrzny (5) z naciętym wielowpustem (6), uszczelka elastomerowa (7), płytka oporowa z uszczelką wargową (8) i osłona ochronna z tworzywa sztucznego (9). Pierścień wewnętrzny i koło pasowe są obrobione do wymaganego kształtu. Modułowa koncepcja wolnych kół firmy INA pozwala na szybkie dostosowanie produkcji do wymaganej specyfikacji. Dzięki luzowi osiowemu prowadzenie paska jest samoustawne. Zmniejsza to znacząco hałas paska na kole pasowym, ponieważ pasek nie jest sztywno prowadzony na kole napędowym alternatora. Otwór pozwalający na montaż do alternatora jest wykonany w taki sposób, że nie są wymagane żadne zmiany wałka alternatora. Pierścień wewnętrzny jest montowany na wałku za pomocą gwintu drobnozwojowego. Wielowpust (6) ma na celu przenoszenie momentu dokręcenia. Osłona ochronna z przodu zabezpiecza wolne koło przed brudem i rozbryzgami wody. Widoczna powierzchnia koła pasowego jest zabezpieczona powłoką antykorozyjną.

Zasada działania

Efekt wysprzęglania wynika z energii kinetycznej wirnika alternatora wyprzedzającego koło pasowe zwalniane przez pasek i występuje zazwyczaj przy prędkościach obrotowych silnika poniżej 2000 obr./min. Zależy on w dużym stopniu od koncepcji napędu, amplitudy nieregularności obrotów wału korbowego, elastyczności paska, obciążenia elektrycznego alternatora i jego momentu bezwładności. W rezultacie, alternator jest napędzany jedynie podczas ruchu przyspieszającego przy nieregularnych obrotach wału korbowego.

Podczas zmiany biegów, wał alternatora jest także odłączany od zmniejszających się obrotów silnika. Zapobiega to niepożądanym hałasom spowodowanym poślizgiem paska. Pobór mocy powoduje zwalnianie alternatora. W efekcie, różnica prędkości pomiędzy wałkiem alternatora i kołem pasowym ulega niewielkiemu zmniejszeniu w miarę wzrostu obciążenia alternatora. Nie wpływa to jednakże niekorzystnie na efekt optymalizujący osiągany dzięki wolnemu kołu alternatora.