Funktionsweise von Drehmomentwandlern

Antike Darstellung des Adaptergetriebegetriebes. ilbusca / Getty Images

Wenn Sie über Schaltgetriebe gelesen haben, wissen Sie, dass ein Motor über eine Kupplung mit einem Getriebe verbunden ist. Ohne diese Verbindung wäre ein Auto nicht in der Lage, vollständig zum Stillstand zu kommen, ohne den Motor abzustellen. Aber Autos mit einem automatische Übertragung Keine Kupplung haben, die das Getriebe vom Motor trennt. Stattdessen verwenden sie ein erstaunliches Gerät namens a Drehmomentwandler. Es mag nicht viel aussehen, aber es gibt einige sehr interessante Dinge im Inneren.

- In diesem Artikel erfahren Sie, warum Autos mit Automatikgetriebe einen Drehmomentwandler benötigen, wie ein Drehmomentwandler funktioniert und welche Vorteile und Mängel er hat.

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Inhalt

1. Die Grundlagen
2. In einem Drehmomentwandler
3. Der Stator
4. Vorteile und Schwachstellen

Der Drehmomentwandler befindet sich zwischen Motor und Getriebe.

Genau wie Fahrzeuge mit Schaltgetriebe müssen Fahrzeuge mit Automatikgetriebe den Motor drehen lassen, während die Räder und Gänge des Getriebes zum Stillstand kommen. Fahrzeuge mit Schaltgetriebe verwenden eine Kupplung, die den Motor vollständig vom Getriebe trennt. Autos mit Automatikgetriebe verwenden einen Drehmomentwandler.

Ein Drehmomentwandler ist eine Art von Flüssigkeitskupplung, Dadurch kann der Motor unabhängig vom Getriebe etwas durchdrehen. Wenn sich der Motor langsam dreht, z. B. wenn das Fahrzeug an einer Ampel im Leerlauf läuft, ist das durch den Drehmomentwandler übertragene Drehmoment sehr gering, sodass für das Halten des Fahrzeugs nur ein geringer Druck auf das Bremspedal erforderlich ist.

Wenn Sie bei angehaltenem Auto auf das Gaspedal treten würden, müssten Sie stärker auf die Bremse drücken, damit sich das Auto nicht bewegt. Dies liegt daran, dass der Motor beim Gasgeben schneller wird und mehr Flüssigkeit in den Drehmomentwandler pumpt, wodurch mehr Drehmoment auf die Räder übertragen wird.

Die Teile eines Drehmomentwandlers (von links nach rechts): Turbine, Stator, Pumpe

Wie in der folgenden Abbildung gezeigt, befinden sich im sehr starken Gehäuse des Drehmomentwandlers vier Komponenten:

• Pumpe
• Turbine
• Stator
• Übertragungsflüssigkeit

Das Gehäuse des Drehmomentwandlers ist mit dem Schwungrad des Motors verschraubt, so dass er sich mit jeder Drehzahl dreht, mit der der Motor läuft. Das Flossen Die Pumpe des Drehmomentwandlers ist am Gehäuse angebracht, sodass sie sich ebenfalls mit der gleichen Drehzahl wie der Motor drehen. Der folgende Ausschnitt zeigt, wie alles im Drehmomentwandler angeschlossen ist.

Wie die Teile des Drehmomentwandlers mit dem Getriebe und dem Motor verbunden sind

Das Pumpe In einem Drehmomentwandler befindet sich eine Art Kreiselpumpe. Während des Schleuderns wird Flüssigkeit nach außen geschleudert, ähnlich wie der Schleudergang einer Waschmaschine Wasser und Kleidung nach außen in die Waschwanne schleudert. Wenn Flüssigkeit nach außen geschleudert wird, entsteht ein Vakuum, das in der Mitte mehr Flüssigkeit ansaugt.

Der Pumpenteil des Drehmomentwandlers ist am Gehäuse befestigt.

Die Flüssigkeit tritt dann in die Schaufeln des Turbine, welches mit dem Getriebe verbunden ist. Die Turbine bewirkt, dass sich das Getriebe dreht, was Ihr Auto im Grunde bewegt. In der folgenden Grafik sehen Sie, dass die Schaufeln der Turbine gekrümmt sind. Dies bedeutet, dass das Fluid, das von außen in die Turbine eintritt, die Richtung ändern muss, bevor es die Mitte der Turbine verlässt. Es ist das Richtungswechsel Dadurch dreht sich die Turbine.

Die Drehmomentwandlerturbine: Beachten Sie den Keil in der Mitte. Hier wird die Verbindung zum Getriebe hergestellt.

Um die Richtung eines sich bewegenden Objekts zu ändern, müssen Sie eine Kraft auf dieses Objekt ausüben - es spielt keine Rolle, ob es sich bei dem Objekt um ein Auto oder einen Flüssigkeitstropfen handelt. Und was auch immer die Kraft anwendet, die bewirkt, dass sich das Objekt dreht, muss diese Kraft auch fühlen, aber in die entgegengesetzte Richtung. Wenn die Turbine bewirkt, dass das Fluid die Richtung ändert, bewirkt das Fluid, dass sich die Turbine dreht.

Das Fluid tritt in der Mitte aus der Turbine aus und bewegt sich in eine andere Richtung als beim Eintritt. Wenn Sie sich die Pfeile in der obigen Abbildung ansehen, können Sie sehen, dass die Flüssigkeit aus der Turbine austritt und sich entgegen der Drehrichtung der Pumpe (und des Motors) bewegt. Wenn die Flüssigkeit auf die Pumpe treffen könnte, würde dies den Motor verlangsamen und Energie verschwenden. Deshalb hat ein Drehmomentwandler eine Stator.

Wir werden uns den Stator im nächsten Abschnitt genauer ansehen.

Der Stator leitet die von der Turbine zur Pumpe zurückkehrende Flüssigkeit. Dies verbessert den Wirkungsgrad des Drehmomentwandlers. Beachten Sie den Keil, der mit einer Einwegkupplung im Stator verbunden ist.

Der Stator befindet sich in der Mitte des Drehmomentwandlers. Seine Aufgabe ist es, die von der Turbine zurückkehrende Flüssigkeit umzuleiten, bevor sie wieder auf die Pumpe trifft. Dies erhöht den Wirkungsgrad des Drehmomentwandlers dramatisch.

Der Stator hat ein sehr aggressives Schaufeldesign, das die Richtung der Flüssigkeit fast vollständig umkehrt. Eine Einwegkupplung (innerhalb des Stators) verbindet den Stator mit einer festen Welle im Getriebe (die Richtung, in die die Kupplung den Stator drehen lässt, ist in der obigen Abbildung angegeben). Aufgrund dieser Anordnung kann sich der Stator nicht mit der Flüssigkeit drehen - er kann sich nur in die entgegengesetzte Richtung drehen, wodurch die Flüssigkeit gezwungen wird, die Richtung zu ändern, wenn sie auf die Statorschaufeln trifft.

Etwas etwas Kniffliges passiert, wenn sich das Auto bewegt. Es gibt einen Punkt, ungefähr 64 km / h, an dem sich sowohl die Pumpe als auch die Turbine mit fast derselben Drehzahl drehen (die Pumpe dreht sich immer etwas schneller). Zu diesem Zeitpunkt kehrt das Fluid aus der Turbine zurück und tritt in die Pumpe ein, die sich bereits in die gleiche Richtung wie die Pumpe bewegt, sodass der Stator nicht benötigt wird.

Obwohl die Turbine die Richtung des Fluids ändert und es nach hinten herauswirft, bewegt sich das Fluid immer noch in die Richtung, in die sich die Turbine dreht, da sich die Turbine schneller in eine Richtung dreht als das Fluid in die andere Richtung gepumpt wird . Wenn Sie hinten in einem Pickup stehen und sich mit 60 Meilen pro Stunde bewegen und einen Ball mit 40 Meilen pro Stunde aus dem Rücken dieses Pickups werfen würden, würde der Ball immer noch mit 20 Meilen pro Stunde vorwärts gehen. Dies ähnelt dem, was in der Turbine passiert: Die Flüssigkeit wird in die eine Richtung aus dem Rücken geschleudert, aber nicht so schnell, wie es in der anderen Richtung anfangen sollte.

Bei diesen Geschwindigkeiten trifft die Flüssigkeit tatsächlich auf die zurück Seiten der Statorschaufeln, wodurch der Stator an seiner Einwegkupplung frei läuft, damit die durch ihn fließende Flüssigkeit nicht behindert wird.

Zusätzlich zu der sehr wichtigen Aufgabe, Ihr Auto zum Stillstand zu bringen, ohne den Motor abzustellen, gibt der Drehmomentwandler Ihrem Auto tatsächlich mehr Drehmoment, wenn Sie aus dem Stand heraus beschleunigen. Moderne Drehmomentwandler können das Drehmoment des Motors mit dem Zwei- bis Dreifachen multiplizieren. Dieser Effekt tritt nur auf, wenn der Motor viel schneller dreht als das Getriebe.

Bei höheren Geschwindigkeiten holt das Getriebe den Motor ein und bewegt sich schließlich mit fast die gleiche Geschwindigkeit. Idealerweise würde sich das Getriebe jedoch mit bewegen genau die gleiche Drehzahl wie der Motor, weil dieser Unterschied in der Drehzahl verschwendet Strom. Dies ist einer der Gründe, warum Fahrzeuge mit Automatikgetriebe eine schlechtere Kilometerleistung erzielen als Fahrzeuge mit Schaltgetriebe.

Um diesem Effekt entgegenzuwirken, verfügen einige Fahrzeuge über einen Drehmomentwandler mit a Überbrückungskupplung. Wenn die beiden Hälften des Drehmomentwandlers auf Drehzahl gebracht werden, werden sie durch diese Kupplung miteinander verriegelt, wodurch der Schlupf beseitigt und der Wirkungsgrad verbessert wird.

Weitere Informationen zu Drehmomentwandlern und verwandten Themen finden Sie unter den Links auf der nächsten Seite.

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