Funktionsweise des Drehmomentwandlers erklärt

Funktionsweise des Drehmomentwandlers erklärt

Der Drehmomentwandler ist eine der am wenigsten verstandenen Komponenten in einem Fahrzeug mit Automatikgetriebe. Ich werde versuchen zu erklären, was es tut und wie es tut.

Der Drehmomentwandler hat verschiedene Funktionen.

Wir müssen zuerst verstehen, dass es keine direkte Verbindung zwischen der Kurbelwelle und der Getriebeeingangswelle gibt (außer im Fall eines Wandlers mit Überbrückungstyp, aber darüber werden wir später sprechen). Dies bedeutet, dass die erste Funktion des Wandlers darin besteht, die Kurbelwelle und die Eingangswelle zu verbinden, damit der Motor das Fahrzeug bewegen kann; dies wird durch die Nutzung eines fluidischen Kopplungseffekts erreicht.

Der Drehmomentwandler ersetzt auch die in einem Schaltgetriebe benötigte Kupplung; So kann ein Fahrzeug mit Automatikgetriebe bei eingelegtem Gang zum Stehen kommen, ohne den Motor abzuwürgen.

Der Drehmomentwandler fungiert auch als Drehmomentvervielfacher oder zusätzliches Übersetzungsverhältnis, um das Auto beim Anfahren zu unterstützen. Bei modernen Konvertern liegt dieses theoretische Verhältnis irgendwo zwischen 2:1 und 3:1.

Drehmomentwandler bestehen aus 4 Hauptkomponenten, mit denen wir uns zur Erklärung beschäftigen müssen.

Die erste Komponente, die das Antriebselement ist, wird Laufrad oder "Pumpe" genannt. Er ist direkt mit der Innenseite des Wandlergehäuses verbunden und dreht sich, da der Wandler mit der Flexplate verschraubt ist, immer mit, wenn sich der Motor dreht.

Die nächste Komponente, das Abtriebs- oder Abtriebselement, wird Turbine genannt. Die Eingangswelle des Getriebes ist damit verzahnt. Die Turbine ist physikalisch nicht mit dem Wandlergehäuse verbunden und kann sich völlig unabhängig davon drehen.

Die dritte Komponente ist die Statorbaugruppe; seine Funktion besteht darin, den Flüssigkeitsstrom zwischen dem Laufrad und der Turbine umzuleiten, wodurch der Drehmomentvervielfachungseffekt aus dem Stillstand erreicht wird.

Die letzte Komponente ist die Überbrückungskupplung. Bei Autobahngeschwindigkeiten kann diese Kupplung betätigt werden und stellt eine direkte mechanische Verbindung zwischen Kurbelwelle und Eingangswelle her, was zu einem Wirkungsgrad von 100 % zwischen Motor und Getriebe führt. Die Betätigung dieser Kupplung wird normalerweise durch den Computer des Fahrzeugs gesteuert, der einen Elektromagneten im Getriebe aktiviert.

So funktioniert alles. Der Einfachheit halber werde ich die übliche Analogie von zwei Ventilatoren verwenden, die das Laufrad und die Turbine darstellen. Nehmen wir an, wir haben zwei Ventilatoren, die sich gegenüberstehen und wir schalten nur einen von ihnen ein – der andere Ventilator wird sich bald bewegen.

Der erste Lüfter, der angetrieben wird, kann man sich als Laufrad vorstellen, das mit dem Umrichtergehäuse verbunden ist. Der zweite Lüfter - der "angetriebene" Lüfter kann mit der Turbine verglichen werden, bei der die Eingangswelle verzahnt ist. Wenn Sie den nicht angetriebenen Lüfter (die Turbine) halten würden, könnte sich der angetriebene (das Laufrad) immer noch bewegen - dies erklärt, wie Sie anhalten können, ohne dass der Motor abwürgt.

Stellen Sie sich nun eine dritte Komponente zwischen den beiden vor, die dazu dienen würde, den Luftstrom zu verändern und den angetriebenen Lüfter dazu zu bringen, den nicht angetriebenen Lüfter mit einer Reduzierung der Drehzahl, aber auch mit einer Erhöhung der Kraft (Drehmoment) anzutreiben. Dies ist im Wesentlichen das, was der Stator tut.

An einem bestimmten Punkt (normalerweise etwa 30-40 mph) kann die gleiche Geschwindigkeit zwischen Laufrad und Turbine (unseren beiden Lüftern) erreicht werden. Der Stator, der an einer Freilaufkupplung befestigt ist, beginnt sich nun zusammen mit den anderen beiden Komponenten zu drehen und es kann ein Wirkungsgrad von etwa 90 % zwischen Kurbel und Eingangswelle erreicht werden.

Der verbleibende Schlupf von 10 % zwischen Motor und Getriebe kann eliminiert werden, indem die Eingangswelle mit der Kurbelwelle durch die oben erwähnte Überbrückungskupplung verbunden wird. Dies wird dazu neigen, den Motor zu schleppen, so dass der Computer dies nur in höheren Gängen und bei Autobahngeschwindigkeiten befiehlt, wenn sehr wenig Motorlast vorhanden ist. Die Hauptfunktion dieser Kupplung besteht darin, die Kraftstoffeffizienz zu erhöhen und die vom Drehmomentwandler erzeugte Wärmemenge zu reduzieren.

Ein anderer Begriff, der möglicherweise unbekannt ist, ist der eines Drehmomentwandlers mit "hohem Stall". Ein High-Stall-Wandler unterscheidet sich von einem serienmäßigen Wandler dadurch, dass die Drehzahl angehoben wird, bei der die internen Wandlerkomponenten – das Laufrad, das Leitrad und die Turbine, sich gemeinsam zu drehen beginnen und somit die Drehmomentvervielfachungsphase stoppen und die Kopplungsphase beginnen . Der Punkt, an dem die Motordrehzahl bei stillstehenden Antriebsrädern und vollständig geöffneter Drosselklappe aufhört zu steigen, wird als "Stallgeschwindigkeit" bezeichnet.

Die Idee hinter einem Drehmomentwandler mit höherem Stillstand besteht darin, dem Motor eine freiere Drehzahl bis zum Beginn des Leistungsbandes zu ermöglichen und es dem Fahrzeug daher zu ermöglichen, aus dem Stillstand mit mehr Leistung zu beschleunigen.

Dies wird immer wichtiger, wenn ein Motor modifiziert wird. Motormodifikationen wie Ported Heads, größere Nocken, größere Turbos (in einigen Fällen), größere Einlässe usw. neigen dazu, den Punkt anzuheben, an dem das Leistungsband beginnt. Für eine optimale Leistung muss die Überziehgeschwindigkeit entsprechend erhöht werden, um in Verbindung mit den gegebenen Fahrzeugänderungen optimal zu funktionieren.

Einfach ausgedrückt, für beste Leistung sollte die Überziehgeschwindigkeit zumindest bis zu dem Punkt erhöht werden, an dem die Drehmomentkurve auf ihren Höhepunkt zusteuert. Als Faustregel gilt, dass die Überziehdrehzahl so eingestellt werden sollte, dass sie der Drehzahl entspricht, bei der der Motor mindestens 80 % seines Spitzendrehmoments für ein Straßenfahrzeug erreicht.

Wie Sie sich vorstellen können, wird ein Fahrzeug, das mit 80 % seines Spitzendrehmoments aus dem Stand beschleunigen kann, leicht ein ansonsten identisches Fahrzeug übertreffen, das nur mit 50 % seines verfügbaren Drehmoments starten kann.

Damit ein Leistungs- oder "High-Stall"-Drehmomentwandler maximale Verstärkungen erzielen kann, muss er auf das spezifische Fahrzeug, in dem er installiert wird, konfiguriert werden.

Faktoren wie das Motordrehmoment und die Drehzahl, bei der es am größten ist, Differenzialübersetzung, Fahrzeuggewicht, Nockenwellenkonstruktion, Verdichtungsverhältnis, Art der Saug- oder Saugpumpe und eine Vielzahl anderer Variablen müssen alle berücksichtigt werden. Beachten Sie, dass es sehr unwahrscheinlich ist, dass die von einigen Herstellern verkauften Leistungsdrehmomentwandler vom Typ "von der Stange" für alle Fahrzeuge und ihre besonderen Anforderungen optimiert sind.