Zařízení a princip činnosti moderního měniče točivého momentu
První měnič točivého momentu se objevil před více než sto lety. Tato účinná metoda plynulého přenosu točivého momentu, která prošla mnoha úpravami a vylepšeními, se dnes používá v mnoha oblastech strojírenství a automobilový průmysl není výjimkou. Řízení je nyní mnohem jednodušší a pohodlnější, protože již není nutné používat spojkový pedál. Zařízení a princip činnosti měniče točivého momentu jsou stejně jako všechno důmyslné velmi jednoduché.
Příběh
Poprvé byl princip přenosu točivého momentu recirkulací kapaliny mezi dvěma oběžnými koly bez pevného spojení patentován německým inženýrem Hermannem Fettingerem v roce 1905. Zařízení fungující na základě tohoto principu se nazývají fluidní spojky. V té době vývoj stavby lodí vyžadoval, aby návrháři našli způsob, jak postupně přenášet točivý moment z parního stroje na obrovské lodní vrtule ve vodě. Když byla voda pevně spojena, voda během spouštění zpomalila trhání nožů, což způsobilo nadměrné zpětné zatížení motoru, hřídelí a jejich kloubů.
Následně se u londýnských autobusů a prvních dieselových lokomotiv začaly používat modernizované kapalinové spojky, aby se zajistil jejich bezproblémový rozjezd. A dokonce později kapalinová spojka usnadnila řidičům aut život. První sériový vůz s měničem točivého momentu, Oldsmobile Custom 8 Cruiser, sjel z montážní linky v General Motors v roce 1939.
Zařízení a princip činnosti
Měnič točivého momentu je uzavřená komora toroidního tvaru, uvnitř které jsou koaxiálně umístěna čerpací, oběžná kola reaktoru a turbíny. Vnitřní objem měniče točivého momentu je naplněn kapalinou pro automatické převodovky cirkulující v kruhu z jednoho kola na druhé. Kolo čerpadla je vyrobeno ve skříni měniče a je pevně spojeno s klikovým hřídelem, tj. otáčí s otáčkami motoru. Turbínové kolo je pevně spojeno se vstupním hřídelem automatické převodovky.
Mezi nimi je reaktorové kolo nebo stator. Reaktor je namontován na volnoběžce, která umožňuje otáčení pouze v jednom směru. Lopatky reaktoru mají speciální geometrii, díky které tok tekutiny vracené z kola turbíny na kolo čerpadla mění směr, čímž zvyšuje točivý moment na kole čerpadla. To je rozdíl mezi měničem točivého momentu a kapalinovou spojkou. V druhém případě neexistuje žádný reaktor, a proto se nezvyšuje točivý moment.
Princip činnosti Měnič točivého momentu je založen na přenosu točivého momentu z motoru na převodovku pomocí toku recirkulační kapaliny bez pevného spojení.
Hnací oběžné kolo spojené s rotujícím klikovým hřídelem motoru vytváří tok kapaliny, který naráží na lopatky protilehlého kola turbíny. Pod vlivem kapaliny se uvede do pohybu a přenáší točivý moment na vstupní hřídel převodovky.
Se zvyšováním otáček motoru se zvyšuje rychlost otáčení oběžného kola, což vede ke zvýšení síly toku tekutiny, která nese kolo turbíny. Kromě toho kapalina, která se vrací lopatkami reaktoru, přijímá další zrychlení.
Tok tekutiny se transformuje v závislosti na rychlosti otáčení oběžného kola. V okamžiku vyrovnání otáček kol turbíny a čerpadla brání reaktor volnému oběhu kapaliny a díky instalované volnoběžce začíná rotovat. Všechna tři kola se otáčejí společně a systém začíná pracovat v režimu spojky kapaliny bez zvýšení točivého momentu. Se zvýšením zatížení výstupního hřídele se rychlost turbínového kola zpomaluje vzhledem k čerpacímu kolu, reaktor je blokován a znovu začíná transformovat tok tekutiny.
Výhody
- Hladký pohyb a rozjezd.
- Snižování vibrací a zatížení převodovky z nerovnoměrného provozu motoru.
- Možnost zvýšení točivého momentu motoru.
- Není nutná údržba (výměna prvků atd.).
Omezení
- Nízká účinnost (kvůli absenci hydraulických ztrát a pevnému spojení s motorem).
- Špatná dynamika vozidla spojená s náklady na energii a čas na uvolnění toku kapaliny.
- Vysoká cena.
Uzamknout režim
Aby bylo možné vyrovnat se s hlavními nevýhodami měniče točivého momentu (nízká účinnost a špatná dynamika vozidla), byl vyvinut blokovací mechanismus. Princip činnosti je podobný klasické spojce. Mechanismus se skládá z blokovací desky, která je prostřednictvím pružin tlumiče torzních vibrací spojena s kolem turbíny (a tedy se vstupním hřídelem převodovky). Deska má na svém povrchu třecí obložení. Na povel řídicí jednotky převodovky je deska přitlačena proti vnitřnímu povrchu skříně měniče pomocí tlaku kapaliny. Točivý moment se začne přenášet přímo z motoru na převodovku bez přítomnosti kapaliny. Tím je dosaženo snížení ztrát a vyšší účinnosti. Zámek lze aktivovat na jakémkoli rychlostním stupni.
Režim skluzu
Blokování měniče točivého momentu může být také neúplné a může fungovat v takzvaném „skluzu“. Blokovací deska není zcela přitlačena k pracovní ploše, čímž zajišťuje částečné prokluzování třecí podložky. Kroutící moment se přenáší současně blokovací deskou a cirkulující kapalinou. Díky použití tohoto režimu se výrazně zvýší dynamické kvality vozu, ale zároveň se zachová plynulost pohybu. Elektronika zajišťuje, že blokovací spojka je během akcelerace aktivována co nejdříve a pokud je rychlost snížena, vypíná se co nejpozději.
Režim řízeného prokluzu má však významnou nevýhodu spojenou s odřením povrchů spojky, které jsou navíc vystaveny silným teplotním vlivům. Do oleje se dostávají výrobky podléhající opotřebení, které zhoršují jeho pracovní vlastnosti. Režim skluzu umožňuje, aby byl měnič točivého momentu co nejefektivnější, ale zároveň výrazně snížil jeho životnost.
