A modern nyomatékváltó készüléke és működési elve
Az első nyomatékváltó több mint száz évvel ezelőtt jelent meg. A sok módosításon és fejlesztésen átment, a nyomaték egyenletes továbbításának ezt a hatékony módszerét ma a gépgyártás számos területén alkalmazzák, és ez alól az autóipar sem kivétel. A vezetés ma már sokkal könnyebb és kényelmesebb, mivel már nincs szükség a tengelykapcsoló pedál használatára. A nyomatékváltó készüléke és működési elve, mint minden ötletes, nagyon egyszerű.
A történet
Először a nyomaték folyadék-visszavezetés útján történő átadásának elvét két járókerék között merev csatlakozás nélkül szabadalmaztatta Hermann Fettinger német mérnök 1905-ben. Az ezen elv alapján működő eszközöket folyadékkapcsolóknak nevezzük. Abban az időben a hajógyártás fejlődése megkövetelte, hogy a tervezők megtalálják a módját, hogy fokozatosan átvigyék a nyomatékot a gőzgépről a hatalmas hajócsavarokra a vízben. Szorosan összekapcsolt állapotban a víz az indításkor lelassította a lapátok rángását, ami túlzott hátramenetet eredményezett a motoron, a tengelyeken és az ízületeken.
Ezt követően a modernizált folyadékkapcsolókat kezdték használni a londoni buszokon és az első dízelmozdonyokon annak zavartalan elindulásának biztosítása érdekében. És még később, a folyadékkapcsolók megkönnyítették az autósok életét. Az első nyomaték-átalakítóval rendelkező autó, az Oldsmobile Custom 8 Cruiser 1939-ben gördült le a futószalagról a General Motorsnál.
Eszköz és működés elve
A nyomatékváltó egy toroid alakú zárt kamra, amelynek belsejében koaxiálisan egymáshoz közeli helyzetben vannak a szivattyúk, a reaktorok és a turbinák járókerékei. A nyomatékváltó belső térfogata folyadékkal van ellátva az automatikus sebességváltók számára, amelyek körben keringenek az egyik keréktől a másikig. A szivattyú kereke az átalakító házában készül, és mereven van csatlakoztatva a főtengelyhez, azaz a motor fordulatszámával forog. A turbina kereke mereven csatlakozik az automata sebességváltó bemeneti tengelyéhez.
Közöttük van a reaktor kerék vagy állórész. A reaktort szabadonfutó kerékre szerelik, amely csak egyetlen irányban forog. A reaktor lapátjainak sajátos geometriája van, amelynek következtében a turbina kerekéből a szivattyú kerékbe visszatérő folyadék áramlása megváltoztatja az irányt, ezáltal növelve a szivattyú kerék forgatónyomatékát. Ez a különbség a nyomatékváltó és a folyadékkapcsoló között. Ez utóbbiban a reaktor nincs, és ennek megfelelően a nyomaték nem növekszik.
Működési elv A nyomatékátalakító a forgatónyomatéknak a motorból a sebességváltóba történő átvitelén alapul, recirkuláló folyadékáram segítségével, merev csatlakozás nélkül.
A motor forgó főtengelyéhez csatlakozó járókerék folyadékáramot hoz létre, amely eltalálja az ellentétes turbina kerék lapátjait. Folyadék hatása alatt mozgásba lendül és a nyomatékot továbbítja a sebességváltó bemeneti tengelyébe.
A motor fordulatszámának növekedésével a járókerék forgási sebessége növekszik, ami a turbina kerekét hordozó folyadékáram erejének növekedéséhez vezet. Ezenkívül a folyadék a reaktor lapátjain keresztül visszatérve további gyorsulást kap.
A folyadék áramlása a járókerék forgási sebességétől függően alakul át. A turbina és a szivattyú kerekeinek sebessége kiegyenlítésének pillanatában a reaktor akadályozza a folyadék szabad áramlását és forogni kezd a beépített szabadonfutó kerék miatt. Mindhárom kerék együtt forog, és a rendszer folyadékkapcsoló üzemmódban kezd el működni a nyomaték növelése nélkül. A kimenő tengely terhelésének növekedésével a turbina kerék fordulatszáma a szivattyú kerékhez képest lelassul, a reaktor blokkolódik, és újra átalakítani kezdi a folyadék áramlását.
Előnyei
- Sima mozgás és elindulás.
- Csökkenti a hajtómű rezgéseit és terhelését a motor egyenetlen működése miatt.
- Lehetőség a motor nyomatékának növelésére.
- Nincs szükség karbantartásra (elemek cseréje stb.).
Korlátozások
- Alacsony hatásfok (a hidraulikus veszteségek és a motorral való merev kapcsolat hiánya miatt).
- Gyenge járműdinamika, amely az áram és az idő költségeihez kapcsolódik a folyadék áramlásának kikapcsolásához.
- Magas költségek
Zárolási mód
Annak érdekében, hogy megbirkózzon a nyomatékváltó fő hátrányaival (alacsony hatékonyság és gyenge járműdinamika), egy reteszelő mechanizmust fejlesztettek ki. Működési elve hasonló a klasszikus tengelykapcsolóhoz. A mechanizmus egy blokkoló lemezből áll, amely a torziós rezgéscsillapító rugóin keresztül csatlakozik a turbina kerékhez (és ezért a sebességváltó bemeneti tengelyéhez). A lemez felületén súrlódó bélés van. A sebességváltó vezérlő egység utasítására a lemezt folyadéknyomás segítségével az átalakító házának belső felületéhez nyomják. A nyomaték folyadék közreműködése nélkül közvetlenül a motorból a sebességváltóba kerül. Így csökken a veszteség és nagyobb a hatékonyság. A zár bármely fokozatban engedélyezhető.
Csúszás mód
A nyomatékváltó reteszelése is hiányos lehet, és úgynevezett „csúszási módban” működhet. A blokkolólemez nincs teljesen nyomva a munkafelülethez, ezáltal a súrlódó betét részlegesen elcsúszik. A nyomaték egyidejűleg kerül továbbításra a blokkoló lemezen és a keringő folyadékon keresztül. Ennek a módnak a használatának köszönhetően az autó dinamikus minősége jelentősen megnő, ugyanakkor megmarad a mozgás zökkenőmentessége. Az elektronika biztosítja, hogy a reteszelő tengelykapcsoló a gyorsítás során a lehető legkorábban be legyen kapcsolva, és a sebesség csökkentésekor a lehető legkésőbb kapcsolja ki.
A vezérelt csúszásmódnak azonban jelentős hátránya van a tengelykapcsoló felületek kopásával kapcsolatban, amelyek ráadásul súlyos hőmérsékleti hatásoknak vannak kitéve. Kopott termékek kerülnek az olajba, rontva annak működési tulajdonságait. A csúszásmód lehetővé teszi a nyomatékváltó lehető leghatékonyabb működését, ugyanakkor jelentősen lerövidíti annak élettartamát.
