Zariadenie a princíp činnosti moderného meniča krútiaceho momentu
Prvý menič krútiaceho momentu sa objavil pred viac ako sto rokmi. Táto účinná metóda plynulého prenosu krútiaceho momentu, ktorá prešla mnohými úpravami a vylepšeniami, sa dnes používa v mnohých oblastiach strojárstva a automobilový priemysel nie je výnimkou. Jazda je teraz oveľa ľahšia a pohodlnejšia, pretože už nie je potrebné používať spojkový pedál. Zariadenie a princíp činnosti meniča krútiaceho momentu sú ako všetko dômyselné veľmi jednoduché.
Príbeh
Prvýkrát bol princíp prenosu krútiaceho momentu pomocou recirkulácie kvapaliny medzi dvoma obežnými kolesami bez pevného spojenia patentovaný nemeckým inžinierom Hermannom Fettingerom v roku 1905. Zariadenia pracujúce na základe tohto princípu sa nazývajú fluidné spojky. V tom čase si vývoj stavby lodí vyžadoval, aby návrhári našli spôsob, ako postupne preniesť krútiaci moment z parného stroja na obrovské lodné vrtule vo vode. Keď bola voda pevne spojená, voda počas štartovania spomalila trhanie nožov, čo spôsobilo nadmerné zaťaženie motora, hriadeľov a ich kĺbov spätným chodom.
Na londýnske autobusy a prvé dieselové lokomotívy sa následne začali používať modernizované kvapalinové spojky, aby sa zabezpečil ich bezproblémový rozbeh. A ešte neskôr vodičom automobilov uľahčili život kvapalinové spojky. Prvý sériový automobil s meničom krútiaceho momentu, Oldsmobile Custom 8 Cruiser, zišiel z montážnej linky v spoločnosti General Motors v roku 1939.
Zariadenie a princíp činnosti
Menič krútiaceho momentu je uzavretá komora toroidného tvaru, vo vnútri ktorej sú koaxiálne umiestnené čerpacie, obežné kolesá reaktora a turbíny. Vnútorný objem meniča krútiaceho momentu je naplnený kvapalinou pre automatické prevodovky cirkulujúce v kruhu od jedného kolesa k druhému. Koleso čerpadla je vyrobené v skrini prevodníka a je pevne spojené s kľukovým hriadeľom, t.j. sa otáča s otáčkami motora. Turbínové koleso je pevne spojené so vstupným hriadeľom automatickej prevodovky.
Medzi nimi je reaktorové koleso alebo stator. Reaktor je namontovaný na voľnobežnej spojke, ktorá umožňuje jeho otáčanie iba v jednom smere. Lopatky reaktora majú špeciálnu geometriu, vďaka ktorej prietok kvapaliny vrátený z kolesa turbíny na koleso čerpadla mení smer, čím zvyšuje krútiaci moment na kolese čerpadla. To je rozdiel medzi meničom krútiaceho momentu a kvapalinovou spojkou. V druhom prípade reaktor chýba a podľa toho sa krútiaci moment nezvyšuje.
Princíp činnosti Menič krútiaceho momentu je založený na prenose krútiaceho momentu z motora na prevodovku pomocou toku recirkulačnej kvapaliny bez pevného spojenia.
Hnacie koleso spojené s rotujúcim kľukovým hriadeľom motora vytvára prúd kvapaliny, ktorý naráža na lopatky protiľahlého turbínového kolesa. Pod vplyvom kvapaliny sa uvedie do pohybu a prenáša krútiaci moment na vstupný hriadeľ prevodovky.
So zvyšovaním otáčok motora sa zvyšuje rýchlosť otáčania obežného kolesa, čo vedie k zvýšeniu sily toku tekutiny, ktorá prenáša koleso turbíny. Okrem toho kvapalina, ktorá sa vracia späť cez lopatky reaktora, dostáva ďalšie zrýchlenie.
Tok tekutiny sa transformuje v závislosti od rýchlosti otáčania obežného kolesa. V okamihu vyrovnania otáčok kolies turbíny a čerpadla reaktor brzdí voľný obeh kvapaliny a začne sa otáčať v dôsledku namontovaného voľnobehu. Všetky tri kolesá sa otáčajú súčasne a systém začne pracovať v režime spojenia kvapaliny bez zvýšenia krútiaceho momentu. S nárastom zaťaženia výstupného hriadeľa sa rýchlosť turbínového kolesa oproti čerpaciemu kolesu spomalí, reaktor je blokovaný a opäť začne transformovať tok kvapaliny.
Výhody
- Plynulý pohyb a rozbeh.
- Znižovanie vibrácií a zaťaženia prevodovky z nerovnomerného chodu motora.
- Možnosť zvýšiť krútiaci moment motora.
- Nie je potrebná údržba (výmena prvkov atď.).
Obmedzenie
- Nízka účinnosť (z dôvodu absencie hydraulických strát a pevného spojenia s motorom).
- Zlá dynamika vozidla spojená s nákladmi na energiu a časom potrebným na odvíjanie toku kvapaliny.
- Vysoké náklady.
Režim uzamknutia
S cieľom vyrovnať sa s hlavnými nevýhodami meniča krútiaceho momentu (nízka účinnosť a slabá dynamika vozidla) bol vyvinutý blokovací mechanizmus. Princíp činnosti je podobný ako pri klasickej spojke. Mechanizmus pozostáva z blokovacej dosky, ktorá je prostredníctvom pružín tlmiča torzných vibrácií spojená s turbínovým kolesom (a teda so vstupným hriadeľom prevodovky). Doska má na svojom povrchu treciu podšívku. Na príkaz riadiacej jednotky prevodovky je doska pritlačená proti vnútornému povrchu skrine prevodníka pomocou tlaku kvapaliny. Krútiaci moment sa začne prenášať priamo z motora na prevodovku bez zapojenia kvapaliny. Tým sa dosiahne zníženie strát a vyššia účinnosť. Zámku je možné aktivovať na ľubovoľnom prevodovom stupni.
Režim sklzu
Blokovanie meniča krútiaceho momentu môže byť tiež neúplné a môže pracovať v takzvanom „sklzovom režime“. Blokovacia doska nie je úplne pritlačená na pracovnú plochu, čím sa zabezpečí čiastočné pošmyknutie trecej podložky. Krútiaci moment sa prenáša súčasne cez blokovaciu dosku a cirkulujúcu kvapalinu. Vďaka použitiu tohto režimu sa výrazne zvýšia dynamické kvality automobilu, ale zároveň sa zachová plynulosť pohybu. Elektronika zaisťuje, že blokovacia spojka je počas akcelerácie zapnutá čo najskôr a pri znížení rýchlosti čo najskôr vypnutá.
Režim regulovaného preklzu má však významnú nevýhodu spojenú s obrúsením povrchov spojky, ktoré sú navyše vystavené silným teplotným vplyvom. Do oleja sa dostanú oleje, ktoré znižujú jeho pracovné vlastnosti. Režim sklzu umožňuje, aby bol menič krútiaceho momentu čo najefektívnejší, ale zároveň výrazne skracoval jeho životnosť.
