Gourt Home::Gourt :: Drehmomentwandler
Ein Wandler, auch Drehmomentwandler oder Föttinger-Wandler genannt, ist ein hydraulisches Bauelement, das eine Kraftübertragung zwischen Bauteilen die mit unterschiedlichen Drehzahlen rotieren ermöglicht. Wandler werden als hydrodynamische Getrieben in Kraftfahrzeugen und Lokomotiven eingesetzt. Als Erfinder gilt der Ingenieur Hermann Föttinger.
Der Effekt des Wandlers ist, dass beim Anfahren eine hohe Antriebsdrehzahl mit relativ geringem Drehmoment am Antrieb - bei geringer oder gar keiner Drehzahl am Abtrieb - ein hohes Drehmoment am Abtrieb erzeugt. Der Wechsel von hohem Drehmoment bei niedriger Abtriebsdrehzahl zu niedrigem Drehmoment bei hoher Abtriebsdrehzahl erfolgt stufenlos und selbsttätig bei konstanter Motorleistung. Der Wandlungsbereich liegt heute bei bis zu 1:3, das Abgangsdrehmoment erreicht das dreifache Eingangsdrehmoment.
Funktionsweise
Das Prinzip der hydraulischen Kraftübertragung ist, dass eine Flüssigkeit (Öl, Wasser o.ä.) von den Schaufeln des Pumpenrades erfasst und beschleunigt wird. Das Pumpenrad, das direkt vom Motor angetrieben wird, wandelt die mechanische Energie des Motors in Strömungsenergie um (-> Wandler). Im Turbinenrad, das mit der Getriebeeingangswelle (des oft nachgeschalteten mechanischen Getriebes, also der Ausgangswelle des Wandlers) verbunden ist, wird die aus dem Pumpenrad strömende Flüssigkeit in ihrer Richtung umgelenkt. Je nach Grösse dieser Umlenkung erfährt das Turbinenrad und somit die Getriebewelle ein mehr oder weniger starkes Reaktionsmoment. Das zwischen Pumpen- und Turbinenrad angeordnete Leitrad hat die Aufgabe, die aus dem Turbinenrad strömende Flüssigkeit so umzulenken, dass sie mit optimaler Anströmrichtung wieder dem Pumpenrad zugeleitet wird. Durch diese Umlenkung erhöht sich das Moment am Turbinenrad. Gleichzeitig erfährt auch das Reaktionsglied (Leitrad) ein entsprechendes Moment das abgestützt werden muss. Das Leitrad ist als Momentenstütze notwendig, da andernfalls keine Drehmomentwandlung erfolgen kann und nur die Funktion einer reinen Kupplung erreicht würde. Die übertragene Leistung steigt mit der Drehzahl an.
Daneben dämpft der Wandler auch Schwingungen im Antriebsstrang, so dass Anregungen des Motors nicht über die Kardan- und Antriebswellen auf die Karosserie zurückübertragen werden.
Einbau in Fahrzeugen
Da der Wandler einen Wirkungsgrad von 85 % selten übersteigt, bedeutet dies, dass mindestens 15 % der Motorleistung als Wärme abgeführt werden müssen. Darum muss ein Teil der Flüssigkeit permanent ausgetauscht werden. Um den Leistungsverlust zu umgehen, werden die Drehmomentwandler in PKW bei geringer Drehmomentanforderung oder höherer Fahrstufe durch Kupplungen überbrückt, so dass Ein- und Ausgangswelle starr verbunden sind.
Dadurch wird jedoch der schwingungsdämpfende Effekt eliminiert da die Kraftübertragung über mechanisch gekoppelte Elemente und nicht mehr über die Hydraulikflüssigkeit stattfindet. Um hier den Komfortanforderungen gerecht zu werden, können s.g. Turbinentorsionsdämpfer (TTD) eingesetzt werden. Eine weitere Möglichkeit die Nachteile zu minimieren besteht darin, die Wandlerüberbrückungskupplung nicht vollständig zu schließen sondern mit einer last- und drehzahlabhängigen Schlupfdrehzahl zu betreiben. Die hierbei in den Reibelementen der Überbrückungskupplung entstehende Wärme muss allerdings ebenfalls wieder über einen ausreichend dimensionierten, kontinuierlichen Austausch der Flüssigkeit im Wandler abgeführt werden.
Weblinks
"Drehmomentwandler"