فهرست مطالب
فلایویل یا چرخ طیار یکی از مهم‌ترین قطعات مورد استفاده در سیستم انتقال نیروی خودرو است که در ظاهر، تنها وظیفه اتصال سیستم استارت به میلنگ پیشرانه برای روشن شدن موتور را بر عهده دارد، اما این موضوع احتمالا ساده‌ترین و پیش پا افتاده‌ترین علت استفاده از فلایویل در پیشرانه است.
در نتیجه با ما همراه شوید تا از اهمیت نقش‌های مختلفی که فلایویل در پیشرانه‌های احتراق داخلی پیستونی بازی می‌کند، آگاه شوید.
فلایویل چیست؟
فلایویل یک قطعه نسبتا سنگین‌وزن و معمولا از جنس چدن و در برخی موارد فولاد و آلومینیوم است که واسط میان پیشرانه و سیستم انتقال نیرو یا گیربکس به حساب می‌آید. یکی از مهم‌ترین کاربردهای این قطعه، اتصال دنده استارت به میل‌لنگ است تا با کمک موتور استارت، روشن شدن و آغاز به کار پیشرانه ممکن شود. اما موضوع تنها بخش کوچکی از کاربری فلایویل در پیشرانه‌های احتراق داخلی است.
بر اساس تعریف، فلایویل یک وزنه دورانی است که انرژی جنبشی را در خود ذخیره کرده تا بعدا مورد استفاده قرار دهد. اما این که این انرژی از کجا آمده و چگونه بعدها مورد استفاده قرار می‌گیرد، در کاربردهای مختلف فلایویل بررسی خواهیم کرد.
ازاین‌رو می‌توان فلایویل را به خازن الکتریکی در علوم مهندسی برق تشبیه کرد. با این تفاوت که انرژی ذخیره‌شده در فلایویل از نوع انرژی کنتیک (kinetic / انرژی جنبشی) است و نه انرژی الکتریکی. در نتیجه فلایویل یک خازن مکانیکی است.
محل قرارگیری فلایویل
فلایویل بر اساس نوع طراحی پیشرانه، بخصوص در خودروهای تولید انبوه روزمره، درست در انتهای میلنگ و جلوی گیربکس قرار می‌گیرد.
به این ترتیب که اولین قطعه‌ای که در مسیر سیستم انتقال نیرو بر روی پیشرانه نصب می‌شود، فلایویل است.
وظایف فلایویل
فلایویل این وظایف را در خودرو بر عهده دارد.
اتصال استارت موتور
اگر فلایویل را از نزدیک دیده باشید، شاهد حضور یک چرخ‌دنده بزرگ در محیط بیرونی آن هستید. وظیفه این دنده بزرگ که معمولا یک حلقه دنده‌دار مجزا از ساختار فلایویل است و به کمک پرس یا پیچ و مهره بر روی فلایویل نصب می‌شود، آن است که دنده موتور استارت را به میلنگ متصل کند. زمانی که استارت زده می‌شود، دنده استارت با دنده‌های روی حلقه فلایویل اتصال برقرار کرده و ازآن‌جایی که فلایویل مستقیما به میلنگ متصل است، موتور را به دوران انداخته و فرایند استارت و روشن زدن پیشرانه را ممکن می‌کند.
بالانس ضربات احتراق
پیشرانه‌های پیستونی رفت و برگشتی احتراق داخلی، مستقل از حجم موتور خودرو و تعداد سیلندر، فقط و فقط در هنگام احتراق تک تک پیستون‌ها گشتاور تولید می‌کنند. به این معنا که در هر لحظه از زمان، وظیفه تولید گشتاور تنها بر عهده پیستونی است که در نوبت احتراق قرار دارد. در این مرحله سایر پیستون‌ها یا در حال مکش هستند، یا تراکم یا تخلیه. در نتیجه سایر پیستون‌ها در آن واحد از زمان هیچ نقشی در تولید گشتاور ایفا نمی‌کنند.
در نتیجه تولید گشتاور در این دست پیشرانه‌ها به صورت آنی و ضربانی است. هر قدر هم که پیشرانه دارای طراحی دقیق و مهندسی‌شده باشد، باز هم نمی‌توان جلوی بروز این ضربات طبیعی را گرفت. در نتیجه برای رفع حالت پالس مانند (ضربانی) مراحل تولید گشتاور به هنگام احتراق هر پیستون، از فلایویل استفاده می‌شود تا گشتاور تولیدشده در تلاش برای به چرخش درآوردن وزن قابل توجه فلایویل، کمی نرم و یکنواخت شود.
کمک به تکمیل مراحل احتراق
این که گفتیم در هر لحظه از زمان تنها یکی از پیستون‌ها در حال تولید گشتاور است و سایر پیستون‌ها نقشی در گشتاور تولیدی در آن لحظه ندارند، به این معنا است که بار دورانی قعات متحرک پیشرانه در هر مرحله از احتراق تنها بر عهده یکی از پیستون‌ها قرار دارد.
اما زمانی که احتراق یک پیستون با تولید گشتاور موجب دوران وزن قابل توجه فلایویل شود، این انرژی جنبشی ذخیره‌شده در فلایویل به صورت گشتاور (نیروی دورانی) به سایر پیستون‌ها کمک می‌کند تا مراحل مکش، تراکم یا تخلیه که هیچ دخلی در تولید گشتاور ندارند را پشت سر گذاشته و آماده نوبت احتراق خود شوند.
اتصال موتور به سیستم انتقال نیرو
دیگر وظیفه بارز و مهم فلایویل، اتصال میلنگ پیشرانه برای انتقال گشتاور به سیستم انتقال نیرو یا همان گیربکس است. این اتصال در خودروهای دنده دستی به کمک دیسک و صفحه کلاچ انجام گرفته اما در پیشرانه‌های اتوماتیک قالبا از طریق توربین یا مبدل گشتاور (انتقال نیرو هیدرولیکی) انجام می‌شود.
تعیین موقعیت میلنگ
در بسیاری از خودروهای مدرن امروزی، تعیین زمان احتراق و پاشش سوخت از طریق سنسور موقعیت میلنگ انجام می‌گیرد. در بسیاری از خودروها، این سنسور روی فلایویل قرار دارد.
انواع فلایویل
فلایویل در خودروهای مختلف بر حسب طراحی فنی و کاربری نهایی، دارای چند نمونه مختلف است که در ادامه به معرفی و مقایسه آنها می‌پردازیم.
فلایویل معمولی
رایج‌ترین و ارزان‌قیمت‌ترین نوع این قطعه، نمونه فلایویل یکپارچه (Solid Flywheel) یا فلایویل تک‌وزن (Single Mass Flywheel)، به اختصار SMF یا SMFW است.
این فلایویل تقریبا در تمامی خودروهای دنده دستی موجود در بازار ایران سوار شده و یک قطعه سنگین وزن دایره‌ای تراش خورده یک پارچه است که تعمیرات و جایگزینی آن کاری نسبتا ساده و بدون دردسر است.
فلایویل دو وزن
نمونه پیشرفته‌تر فلایویل تک‌وزن، نمونه دوتکه یا دووزن (Dual Mass Flywheel) یا به اختصار DMF یا DMFW به حساب می‌آید. این نمونه فلایویل از دو فلایویل یکپارچه جدا از هم تشکیل شده است که به کمک مجموعه‌ای از فنرهای شعاعی به یکدیگر متصل شده‌اند.
مزیت این فلایویل آن است که بالانس وزنی و ذخیره انرژی جنبشی ضربانی گشتاور پیشرانه نه فقط به کمک اینرسی (لختی) فلایویل، بلکه به کمک ضریب سختی فنرهای به کار رفته در ان انجام می‌گیرد.
به دلیل حضور دو سیستم ذخیره‌کننده انرژی جنبشی و متوازن‌کننده ضربات، پیشرانه‌های مجهز به فلایویل‌های دو وزن به مراتب نرم‌تر و بی‌صداتر عملکرده و دارای لرزش بسیار کمتری در کابین هستند و توانایی بیشتری در پذیرش و خنثی‌سازی ضربات ناگهانی وارد بر سیستم انتقال نیروی خودرو دارند.
فلایویل سبک
وجود قطعه‌ای سنگین‌وزن نظیر فلایویل بر انتهای میلنگ، اگرچه موجب کارکرد روان و نرم پیشرانه می‌شود، اما به دلیل داشتن اینرسی یا لختی (مقاومت جسم در برابر حرکت) بسیار زیاد، واکنش پیشرانه به پدال گاز را تا حد بسیار زیادی کند ساخته و از افزایش سریع دور موتور جلوگیری می‌کند.
این موضوع در خودروهای اسپرت خیابانی یا مسابقه‌ای که نیاز دارند، هرچه سریع‌تر شتاب بگیرند، یک نکته منفی به حساب می‌آید. در نتیجه، این دست خودروها از فلایویل‌های تک وزن یا دو وزنی استفاده می‌کنند که یا از متریال کم‌جرم نظیر آلومینیوم ساخته شده یا به شیوه‌ای مهندسی‌شده فرایند سبک‌سازی را پشت سر گذاشته و به صورت کلی جرم کمتری دارند.
فلایویل‌های سبک ممکن است تا بیش از ۵۰ درصد از فلایویل‌های استاندارد سبک‌تر باشند. در نتیجه پیشرانه این دست خودروها تمایل بیشتری به افزایش دور موتور دارند و بسیار سریع‌تر شتاب می‌گیرند، اما از سوی دیگر، عملکرد پیشرانه در دورهای پایین با لرزه بیشتر همراه است که این ایراد را معمولا با کمک دسته موتورهای مخصوص برطرف می‌کنند.
فلکس پلیت
فلایویل در ایران یک نام کلی است که به‌صورت عمومی به تمامی خانواده فلایویل‌ها اطلاق می‌شود. اما خودروهای مجهز به گیربکس‌های اتوماتیک برای اتصال میلنگ به توربین یا همان مبدل گشتاور، از یک نوع فلایویل بخصوص استفاده می‌کنند که در علم تخصصی صنعت خودرو با نام انحصاری فِلِکس پِلیت (Flex Plate) شناخته می‌شود.
این قطعه هرچند شبیه به فلایویل است، اما از دیدگاه طراحی فنی، وزن و ابعاد با فلایویل رایج گیربکس‌های دستی تفاوت‌های بارز دارد.
مقایسه فلایویل با فلکس پلیت
حالا بیایید بررسی کنیم که چرا گیربکس‌های دستی و اتوماتیک از دو نوع فلایویل کاملا متمایز بهره می‌گیرند و تفاوت اصلی میان این دو در چیست.
فلایویل و فلکس پلیت از دیدگاه شیوه نصب بر روی میلنگ و نحوه برقراری ارتباط میان موتور استارت و پیشرانه کاملا یکسان عمل می‌کنند، اما می‌توان تاکید کرد که شباهت‌های میان این دو قطعه در همین نقطه به پایان می‌رسد.
از دیدگاه تمایز، فلکس پلیت از فلایویل به مراتب نازک‌تر و بسیار سبک‌تر است. به این ترتیب که اگر وزن یک فلایویل تک وزن رایج بین ۵ تا ۱۵ کیلوگرم باشد، وزن فلکس پلیت از یک تا ۳ کیلوگرم تجاوز نمی‌کند. اما دلیل این تمایز اساسی در چیست؟
در گیربکس دستی، فلایویل بخش مهمی از سیستم انتقال نیرو و مجموعه دیسک و صفحه کلاچ است. به این ترتیب که با قرارگیری صفحه کلاچ در میان دیسک و فلایویل، یک سمت صفحه کلاچ با ایجاد اصطکاک بر روی دیسک و طرف دیگر با ایجاد اصطکاک بر روی فلایویل، گشتاور تولیدی موتور را به گیربکس منتقل می‌کند و از خرابی گیربکس دستی جلوگیری می‌کند. در نتیجه فلایویل باید کمی ضخیم باشد تا در برابر حرارت ایجادشده به دلیل اصطکاک بسیار زیاد صفحه کلاچ مقاومت کند. همچنین داشتن ضخامت این مزیت را به همراه دارد که در صورت آسیب دیدن فلایویل، می‌توان آن را به شیوه تراشکاری تا چند مرحله تعمیر کرد.
اما در گیربکس اتوماتیک، فلکس پلیت تنها میلنگ را به توربین متصل می‌کند. از آن‌جایی که انتقال گشتاور در توربین یا مبدل گشتاور به شیوه هیدرولیکی انجام می‌گیرد و خبری از دیسک و صفحه نیست، فلکس پلیت برای برقراری بالانس دورانی و ذخیره انرژی جنبشی مجموعه دورانی پیشرانه نیازی به داشتن اینرسی و وزن بالا ندارد چرا که گشتاور ضربانی پیشرانه در اتصال سیالی (روغن گیربکس) درون توربین دفع می‌شود. ازاین‌رو فلکس پلیت می‌تواند طراحی به مراتب ساده‌تر و وزن بسیار کمتری داشته باشد و احتمال خرابی گیربکس اتوماتیک تا حد قابل توجهی کاهش یابد.
خرابی فلایویل
فلایویل هم همانند هر قطعه دیگر در خودرو، دارای عمر مفید مشخص، تعداد محدود دفعات تعمیر و ایرادهای رایج است که معمولا در خودروهای دست دوم و کارکرده به چشم می‌خورد. در ادامه به بررسی این ایرادهای رایج می‌پردازیم تا بدانید که به هنگام خرید خودرو دست دوم، بازدید چه نکاتی را به مکانیک و کارشناس فنی منتخب خود گوشزد کنید.
شکستن دنده فلایویل
یکی از رایج‌ترین اتفاقات در مورد فلایویل، شکستن یک یا چند دندانه از دنده‌های حلقه بیرونی فلاویل است که با دنده استارت ارتباط برقرار می‌کند.
زمانی که تایمینگ (Timming/زمان دقیق جرقه) در پیشرانه درست تنظیم نباشد یا پیشرانه در هنگام قرارگیری در دنده استارت بخورد یا این که به هنگام روشن بودن پیشرانه اقدام به استارت زدن بکنید، ممکن است دنده استارت یا دنده فلایویل شکسته یا لب‌پر شود. شکستن یک دنده از دنده‌های متعدد فلایویل شاید چندان مهم و محسوس نباشد، اما ممکن است منجر به استارت نخوردن یا قفل کردن استارت شود. همچنین اگر بیش از یک دنده در مجاورت یکدیگر شکسته باشند، ممکن است دنده استارت با دنده فلایویل درگیر نشده و هرز بچرخد.
تاب برداشتن
نیم کلاچ کردن مکرر، حرکت با وزن زیاد در سربالایی، حرکت منقطع در سربالایی، شتاب‌گیری ناگهانی، استفاده از دنده اشتباه یا معکوس دادن به دنده نامناسب می‌تواند فشار اصطکاکی بسیار شدیدی بر فلایویل وارد آورد. داغ شدن بیش از حد فلایویل می‌تواند موجب تغییر سطح صیقلی فلایویل شده یا حتی بر اثر حرارت بسیار زیاد، رنگ آن را تغییر دهد.
این اتفاق در موارد نادر (زمانی که فشار بسیار نامتعارف باشد) یا این که به هنگام داغ بودن فلایویل رطوبت به مجموعه دیسک و صفحه نفوذ کند (مثلا عبور از یک چاله آب)، تاب برداشتن فلایویل و دیسک حتمی خواهد بود. در این حالت، سطوح صفحه کلاچ ارتباط هماهنگ و موازی با فلایویل و صفحه بر قرار نمی‌کند و خودرو درآستانه حرکت به شدت به لرزه خواهد افتاد.
پله کردن یا ترک برداشتن
اصطلاح پله کردن به زمانی گفته می‌شود که فلایویل (یا دیسک)، مدت زمان زیادی بر روی خودرو نصب بوده و تعمیر (تراشکاری مجدد) یا تعویض نشده است. در نتیجه محل اتصال صفحه کلاچ به فلایویل رفته‌رفته خورده شده و فرو می‌رود. همچنین بروز حرارت زیاد بر اثر عادت‌های اشتباه رانندگی، در دراز مدت موجب ترک خوردن سطح فلایویل و ایجاد پله‌های شعاعی می‌شود که خود را به صورت لرزه در آستانه حرکت خودرو (در لحظه نیم کلاچ) به نمایش می‌گذارد.
ترک خوردن فلکس پلیت
همان‌طور که گفتیم، فلکس پلیت بسیار باریک‌تر و بسیار سبک‌تر از فلایویل است. در نتیجه بروز فشار زیاد و متوالی در گذر زمان می‌تواند موجب خستگی فلز و بروز ترک در راستای شعاع فلکس پلیت شود. این ترک معمولا خود را به صورت صدای تق تق پیوسته و هماهنگ با دور موتور به نمایش می‌گذارد که معمولا به هنگام شتاب‌گیری خودرو تشدید می‌شود.
اگر ترک ترمیم نشده یا فلکس پلیت تعویض نشود، ابعاد ترک بر اثر فشار وارده بزرگ‌تر شده و ممکن است به شکستن کامل فلکس پلیت منجر شود که می‌تواند با آسیب‌های جدی‌تر به توربین، گلدانی و گیربکس منجر شود.
از دست رفتن خاصیت فنری
داغ شدن مکرر و بیش از حد فلایویل در نمونه دو وزن (DMF) می‌تواند در دراز مدت به از دست رفتن ضریب سختی فنرهای ضربه‌گیر داخل آن منجر شود. برهم خوردن توازن ضرایب این فنرها کارکرد صحیح فلایویل را مختل کرده و بر لرزه‌های طبیعی پیشرانه می‌افزاید.
استفاده و نگهداری صحیح از فلایویل
طول عمر مفید فلایویل بسیار بالا است و اگر به درستی از این قطعه استفاده کنید، می‌توانید در هر بار تعویض صفحه کلاچ، تنها در صورت نیاز نسبت به ترمیم و تراشکاری سطح آن اقدام کنید. استفاده صحیح از فلایویل مستقیما به استفاده درست از گیربکس و مجموعه کلاچ خودرو باز می‌گردد.
برداشتن پا از روی پدال کلاچ
به هنگام حرکت، هیچگاه به منظور استراحت پای خود را بر روی پدال کلاچ نگذارید. این کار نه‌تنها به شکل خیره‌کننده‌ای از عمر مفید بلبرینک کلاچ می‌کاهد، بلکه می‌تواند موجب اتصال ناقص صفحه کلاچ با دیسک و فلایویل شده و سایش غیر استاندارد این قطعات را به شکل خیره‌کننده‌ای افزایش می‌دهد.
عدم حرکت در نیم کلاچ
تلاش کنید تا در آستانه حرکت، یک بار و به شیوه اصولی نیم کلاچ کنید. از گاز دادن مکرر و افزایش بیش از حد دور موتور به هنگام نیم کلاچ خودداری کرده و پس از آغاز حرکت خودرو، سریعا پدال کلاچ را آزاد کنید. همچنین تا زمانی که خودرو به حالت توقف مطلق نزدیک نشد، از گرفتن پدال کلاچ خودداری کنید.
دنده معکوس صحیح
دادن دنده معکوس سنگین (دنده‌ای که در تناسب با دور موتور) نباشد می‌تواند برای یک لحظه کوتاه، فشار بسیار زیادی بر مجموعه دیسک و صفحه آورده و موجب لغزش صفحه کلاچ بر روی فلایویل و دیسک شود. این مهم باعث افزایش سیکل حرارتی و پله کردن فلایویل می‌شود.
نتیجه گیری
همان‌طور که دریافتید، فلایویل قطعه‌ای ساده اما با عملکردی بسیار موثر و نسبتا پیچیده است که حضور آن تاثیر شگرفی بر صحت عملکرد کلی پیشرانه دارد. این قطعه به ظاهر ساده و کم هزینه اگر به درستی استفاده شود، طول عمر مفید بسیار بالایی خواهد داشت، اما در صورت بروز لرزه به هنگام حرکت، ضعیف شدن توانایی‌های حرکتی خودرو یا بروز صداهای غیر عادی بخصوص به هنگام نیم کلاچ کردن، باید نسبت به بررسی دقیق این قطعه اقدام کنید. خصوصا اگر قصد فروش ماشین دست دوم خود را دارید.
نویسنده: شهاب انیسی
سوال های متداول
- علت شکستن دنده فلایویل چیست؟
رایج‌ترین دلیل، استارت زدن اشتباه به هنگام روشن بودن پیشرانه است که موجب برخورد شدید دنده استارت با دنده فلایویل می‌شود.
- علائم بالانس نبودن فلایویل چیست؟
لرزه در پدال کلاچ و اتاق خودرو مخصوصا به هنگام آغاز حرکت و نیم کلاچ، از مهم‌ترین علائم تاب برداشتن و برهم خوردن بالانس فلایویل است.
- آیا فلایویل قابل تعمیر است؟
از دیدگاه اصولی بله. فلایویل قابلت تراشکاری برای بازیابی سطح صیقلی خود را دارد. اما توصیه می‌شود که در صورت بروز ترک‌های شدید یا پله کردن قابل توجه، این قطعه با نمونه سالم تعویض شود. در صورت نیاز به جوشکاری، این کار باید کاملا اصولی و با متریال جوش مناسب انجام شود تا استحکام و انسجام این قطعه تحت تاثیر قرار نگیرد.
