Drehmomentwandler

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Bei einem hydrodynamischen Drehmomentwandler oder Föttinger-Wandler handelt es sich um ein Hydrodynamikgetriebe. Sie wurde von Dipl.-Ing. Hermann Föttinger für den Schiffsantrieb und später auch für Kraftfahrzeuge und Loks konzipiert (siehe auch Föttinger-Prinzip). Bei Fahrzeugen mit Automatikgetrieben wird heute in der Regel der besondere Trilok-Wandler als Startelement verwendet. Das Besondere am Trilok-Wandler ist, dass beim Start mit hohen Antriebsdrehzahlen und niedrigen Antriebsmomenten am Ausgang ein großes Moment bei niedriger oder keiner Geschwindigkeit auftritt.

Generell kann jedes beliebige Schaltgetriebe ein Drehmomentwandler sein. 1] Hermann Föttinger hat 1905 eine erste Anmeldung für ein Zahnradgetriebe in seinem Patentverfahren "Flüssigkeitsgetriebe mit einem oder mehreren Antriebs- und einem oder mehreren angetriebenen Turbinenrädern zur Übertragung von Arbeiten zwischen angrenzenden Wellen" beschrieben. Der Trilok Konverter wurde 1928 gegründet. 4] Borgward veröffentlichte 1955 ein Transmission mit dem Trilok-Konverter.

Die Drehmomentwandler basieren auf der Föttinger-Kupplung. Dieser hat nur eine Pumpe und ein Turbinenlaufrad, so dass es eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen An- und Abtrieb gibt, aber An- und Abtriebsdrehmoment beibehalten werden. Der Drehmomentwandler setzt sich im einfachen Falle aus Pumpenlaufrad, Turbinenlaufrad und Stator zusammen, die in einem einzigen Gehäuse öldicht sind.

Die hydrodynamische Leistungsübertragung beruht darauf, dass eine flüssige Substanz (Öl, Luft, etc.) von den Laufradschaufeln aufgenommen und durchströmt wird. Die Turbinenräder, die bei reinem hydrodynamischem Getriebe unmittelbar mit der Getriebeausgangswelle (Sekundärseite) in Verbindung stehen, nehmen diese Durchflussenergie auf und liefern am Ausgang des Umrichters mechan....

Der Impeller ist starr mit dem Laufrad verschraubt und kann sich daher nicht mitdrehen. Damit ist das an der Turbinenwelle (Abtriebswelle) anliegende Torsionsmoment höher als das in den Drehmomentwandler eingebrachte Motormoment. Zugleich erlebt das Reaktionselement (Diffusor) ein entsprechend hohes Anzugsmoment. Als Drehmomentabstützung ist das Führungsrad erforderlich, da sonst keine Drehmomentumwandlung stattfinden kann und nur die Aufgabe einer reinrassigen Kopplung erlangt wird.

Das Laufrad lenkt den Ölfluss in einem vorteilhaften Verhältnis zu den Laufradschaufeln zurück und schließt so den Oelkreis. Der Drehmomentwandler ist abhängig von der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Pumpe und Turbinenlaufrad. Die Drehmomentsteigerung kann umso höher sein, je höher die Abweichung ist. Bei Annäherung beider Geschwindigkeiten nimmt der Wandler an Effizienz und Drehmoment zu.

Für einen konstant guten Ertrag gibt es mehrere Lösungen: Bei Großgetrieben werden in der Regel mehrere Hydraulikkreise für unterschiedliche Geschwindigkeitsbereiche eingesetzt, die jeweils vollautomatisch befüllt bzw. geleert werden. Im sogenannten Trilok-Umrichter ist der Stator auf einem freien Rad montiert, so dass der Umrichter selbständig auf rein hydrodynamische Kopplung umgeschaltet wird ( "Kupplungsbereich", d.h. reiner Drehzahlwechsel ohne Drehmomentänderung ); der Stator rotiert nach dem Schalten ungehindert, so dass kein Moment mehr aufrechterhalten werden kann und Eingangs- und Ausgangsdrehmoment identisch sind.

Anders als bei reinen Hydrodynamikkupplungen, früher "Föttinger-Kupplungen" genannt, sind bei automatischen Getrieben ein Drehmomentwandler und ein Trilok-Wandler daran zu erkennen, dass neben dem An- und Auslauf auch eine Drehmomentabstützung, zum Beispiel als Anbau an das Getriebe, vonnöten ist. Eine Wandlerkupplung (Wandlerüberbrückungskupplung, kurz WÜK) wird in neuen Automatgetrieben verwendet.

Damit ist das Pumprad unmittelbar mit dem Laufrad verbunden. Die Drehmomentkonvertierung erfolgt jedoch wie beim Trilok-Wandler nicht mehr nach dem Schalten. Die Drehmomentwandler werden üblicherweise in automatischen Getrieben im Automobil- und Maschinenbau verwendet und verbinden die Motorwelle mit den anderen Bauteilen des Automaten. In Lokomotiven und im Schiffsbau werden häufig rein dynamische Antriebe verwendet, die mehrere Drehmomentwandler oder Hydraulikkupplungen haben.

Weil der Wandler nur in den seltensten Fällen einen Wert von über 85% erreicht und im Bereich der Kopplung eines Trilok-Wandlers etwa 95% beträgt, wird ein wesentlicher Teil der Getriebeeingangsleistung in Abwärme umgewandelt, die abgeleitet werden muss. Oft wird die Freilaufkupplung in kleinen Getrieben eingesetzt und der Drehmomentwandler ist weitestgehend auf seine Aufgabe als Startelement begrenzt.

Ein Trilok Wandler verfügt beim Anlauf über einen noch besseren Wirkungsgrad als eine herkömmliche Rutschkupplung durch die Erhöhung des Drehmoments. Autos mit optimal konzipierten Automatikgetrieben und Drehmomentwandler können dank der Drehmomentanhebung des Trilok-Wandlers oft rascher als identische manuelle Kraftfahrzeuge anlaufen. Durch das Überbrücken des Wandlers wird der Wirkungsgradverlauf erhöht, aber auch die Schwingungsdämpfung entfällt, da die Krafteinleitung über den Reibschluss und nicht mehr über die Druckflüssigkeit erfolgt.

Zur Erfüllung der Komfortansprüche können so genannte Torsionsdämpfer (TTD) verwendet werden. Ein weiterer Weg, diesen Schaden zu verringern, ist, die Überbrückungskupplung des Drehmomentwandlers nicht komplett zu schliessen, sondern mit einer last- und geschwindigkeitsabhängigen Schlupfgeschwindigkeit zu fahren.