Hydrodynamický měnič

Řez hydrodynamickým měničem ZF na veletrhu Bauma v roce 2007

Hydrodynamický měnič momentu (zkráceně nazýván Měnič momentu) je zařízení umožňující přenos kroutícího 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

Popis hydrodynamického měniče

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 a 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.

Když se čerpadlo otáčí rychleji než turbína a stator je v klidu, dochází v měniči k násobení kroutícího momentu. Jakmile se otáčky turbíny přiblíží otáčkám čerpadla, začne se spolu s turbínou a čerpadlem otáčet stator. Přestane se pak násobit kroutící moment a měnič se chová jako kapalinová spojka. Spojka 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/torsní tlumič 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.

Torzní tlumič absorbuje torzní vibrace motoru, aby se tyto nepřenášely dále na ostatní díly převodovky (spojky atd.) anebo na díly připojené k převodovce.

Pro zvýšení celkové účinnosti přenosu výkonu se využívá kombinace obvykle tří měničů v jedné hydrodynamické převodovce. Každý měnič je určen pro jiný rozsah rychlostí, spínání a odpínání se provádí napouštěním a vypouštěním oleje z jednotlivých měničů. Jednodušší, hydromechanická převodovka má pouze jeden měnič pro plynulý rozjezd, další stupně jsou mechanické, kroutící moment neprochází měničem.

Výhody

Řez modelem hydrodynamického měniče

• 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

• Hydrodynamická převodovka
• Hydraulický přenos výkonu
• Hydraulická spojka
• Automatická převodovka
• Parkovací západka
• Hermann Föttinger

Externí odkazy

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