Hydrodynamický měnič

Hydrodynamický měnič momentu (zkráceně nazýván Měnič momentu) je zařízení umožňující přenos točivého momentu mezi hřídeli s různými otáčkami. Využívá přitom proudění kapaliny uvnitř měniče, při rozdílu úhlových rychlostí dochází k násobení momentu. Zjednodušením měniče vznikne hydraulická spojka, která není schopná moment zvyšovat.

Vznik a vývoj

Hydrodynamický měnič je vynálezem německého profesora Dr.-Ing. Hermanna Föttingera. Vynález byl patentován 24. června 1905 u císařského patentového úřadu pod č. 221422. Prvně byl "Föttingerův transformátor", jak se tehdy měnič nazýval, použit v roce 1909 na remorkéru "Föttinger Transformator" s pohonem parní turbínou. Druhou lodí s hydrodynamickým měničem byla výletní námořní loď "Königin Luise" spuštěná na vodu 8. května 1913. Tato loď byla o rok později potopena při kladení min u ústí Temže britským křižníkem.

V roce 1930 započala Föttingerova spolupráce s Flugbahn-Gesselschaft na rekonstrukci kolejového zeppelina na pohon s hydrodynamickým přenosem výkonu. Koncem roku 1932 bylo první kolejové vozidlo s hydrodynamickým přenosem výkonu připraveno ke zkouškám. Mezitím, v roce 1931, předvedl Föttinger upravený automobil Mercedes 8/38 opatřený hydrodynamickým měničem. V roce 1936 byly hydrodynamické měniče úspěšně použity na dvou motorových jednotkách Leipzig.

Popis

Momentový měnič násobí kroutící moment motoru a předává vyrovnaný a spojitý výkon na hnací nápravu (nápravy) vozidla. Měnič je složen z následujících čtyř částí:

Čerpadlo – vstupní prvek poháněný přímo od motoru
Turbína – výstupní prvek hydraulicky poháněný čerpadlem
Stator – reakční prvek (násobič momentu)
Spojka blokování měniče – mechanicky spojuje čerpadlo s turbínou. Není principiálně nutná, jejím účelem je zvýšit účinnost přenosu výkonu. U některých konstrukcí, zejména u drážních vozidel, není použita.
Vnější plášť měniče mívá tvar podobný anuloidu. Je svařen ze dvou polovin. Kliková hřídel motoru je pevně spojena s vnějším pláštěm a lopatky čerpadla jsou k němu zevnitř pevně připevněny, buď přivařeny nebo připájeny.

Měnič je nerozebíratelný – po svaření dvou polovin vnějšího pláště nelze ostatní díly (stator, turbínu i blokovací spojku) vyjmout.

Měnič funguje ve třech fázích

Čerpadlo(spalovací motor) otáčí výrazně rychleji než turbína (vstupní hřídel převodovky), popřípadě turbína stojí. Tento režim nastává při rozjedu vozidla a jízdě nízkou rychlostí. V tomto režimu stator stojí a v měniči dochází k násobení kroutícího momentu.
Čerpadlo se otáčí jen o mírně vyšší (cca. 3%) rychlostí, než turbína. V tomto režimu se odehrává jízda vyšší rychlostí. Stator se volně protáčí na volnoběžce a neovlivňuje proudění kapaliny uvnitř měniče. Zařízení se chová jako hydrodynamická spojka. Moment na turbíně je stejný jako moment na čerpadle. Vzhledem ke zmíněnému skluzu (cca 3%) zařízení pracuje s touto ztrátou.
Moderní měniče proto mají integrovanou klasickou třecí spojku, která může být v tento okamžik aktivována. Pak je přenos výkonu kapalinou vyřazen a moment se přenáší třecí spojku.

Třecí spojka pro blokování měniče je umístěna uvnitř měniče a je složena z následujících částí:

Píst a opěrná deska–poháněné motorem
Lamela spojky/tlumič (umístěná mezi pístem a opěrnou deskou) – na drážkování turbíny měniče

Spojka blokování měniče je spojena nebo rozpojena v závislosti na elektronickém signálu řídící jednotky převodovky (TCM). Při sepnutí spojky blokování měniče dojde k přímému pohonu vstupu převodovky motorem. Eliminuje se tak prokluz měniče a zvyšuje se tak rychlost vozidla při nižší spotřebě paliva. Spojka blokování měniče se rozpojuje při nižších rychlostech nebo když jednotka TCM vyhodnotí podmínky provozu a rozhodne o jejím rozpojení.

Výhody

násobí kroutící moment motoru a zvyšuje tedy stoupavost vozidla
vozidlo vyvíjí tažnou sílu od nulové rychlosti, aniž by docházelo k mechanickému opotřebení třecí spojky
odstraňuje přenos rázů a kmitů způsobených motorem do převodového ústrojí
zmenšuje prokluz kol při prudkém rozjezdu
nedovoluje zhasnutí motoru při zařazení špatného rychlostního stupně
má měkký chod – snižuje „cuknutí“ při rychlém puštění spojkového pedálu (např. u automobilů)
nízká hmotnost a nižší cena ve srovnání s elektrickým přenosem výkonu

Nevýhody

Nižší účinnost ve srovnání s mechanickým i elektrickým přenosem výkonu
Velká hmotnost – u automobilů ve srovnání s mechanickým přenosem výkonu
Vysoká cena
Velké rozměry – u automobilů ve srovnání s mechanickým přenosem výkonu
Převodovky vybavené hydrodynamickým měničem momentu musí mít rovněž neustále poháněné čerpadlo oleje, což způsobuje další ztráty.
U převodovek vybavených hydrodynamickým měničem momentu není možné zajistit odstavené vozidlo proti pohybu zařazením rychlostního stupně. Tato nevýhoda bývá odstraněna parkovací západkou-speciálním železným kolem s pravidelně umístěnými výřezy, do nichž zapadá speciální zub, který převodovku a tím i vozidlo zcela zablokuje. Parkovací západka je aktivována zvolením polohy P na volící páce.

Související články

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu Hydrodynamický měnič na Wikimedia Commons
(anglicky) Popis a animace měniče momentu
(anglicky) Animace činnosti měniče momentu
(německy) Stránky věnované H. Föttingerovi

Pahýl

Tento článek je příliš stručný nebo postrádá důležité informace.
Pomozte Wikipedii tím, že jej vhodně rozšíříte. Nevkládejte však bez oprávnění cizí texty.