Drehmomentwandler

Entstehung und Anwendung.

Die Entwicklung der Automatikgetriebe begann mit der Einführung von Drehmomentwandlerkupplungen, die im Laufe der Zeit zu den heute bekannten Drehmomentwandlern weiterentwickelt wurden. Diese Wandler sind zentrale Bestandteile klassischer Automatikgetriebe und werden auch in einigen Ausführungen von stufenlosen CVT-Getrieben eingesetzt.

Die Drehmomentwandlerkupplung, die in einigen älteren Automatikgetrieben verwendet wurde, diente primär dazu, eine reibungslose Kraftübertragung vom Motor auf das Getriebe zu ermöglichen, indem sie die starre Verbindung zwischen beiden Komponenten aufhob. Die Kupplung bestand aus zwei Hauptkomponenten: einer Pumpe (mit dem Motor verbunden) und einer Turbine (mit dem Getriebe verbunden), die in einem mit Getriebeöl gefüllten Gehäuse untergebracht waren. Die Pumpe setzte das Öl in Bewegung, wodurch die Turbine angetrieben und das Drehmoment auf das Getriebe übertragen wurde. Dieser hydrokinetische Prozess ermöglichte eine sanfte, wenn auch nicht verlustfreie, Kraftübertragung.

Der moderne Drehmomentwandler ist eine weiterentwickelte Version dieser Kupplung und hat in modernen Automatikgetrieben die alte Technologie ersetzt. Neben der Kraftübertragung bietet der Drehmomentwandler die Fähigkeit, das Drehmoment zu erhöhen, was die Effizienz des Systems und die Leistung des Fahrzeugs verbessert. Der Drehmomentwandler besteht aus drei Hauptkomponenten: der Pumpe, der Turbine und dem Leitrad. Die Pumpe, die mit dem Motor verbunden ist, erzeugt einen Ölstrom, der die Turbine antreibt, die mit dem Getriebe verbunden ist. Das Leitrad, das zwischen Pumpe und Turbine angeordnet ist, lenkt den Ölstrom und erhöht so die Effizienz der Kraftübertragung. Moderne Drehmomentwandler sind außerdem mit einem Sperrmechanismus (Überbrückungskupplung) ausgestattet, der den Schlupf zwischen Pumpe und Turbine eliminiert und so eine direkte Verbindung zwischen Motor und Getriebe herstellt, wodurch der Kraftstoffverbrauch durch reduzierte Leistungsverluste gesenkt wird.

Aufbau und Funktionsweise.

Ein Drehmomentwandler besteht aus mehreren grundlegenden Komponenten:

1. Gehäuse: Der Drehmomentwandler ist in einem abgedichteten Metallgehäuse untergebracht, das die internen Komponenten und das Getriebeöl enthält. Das Gehäuse ist über ein Schwungrad mit dem Motor verbunden und dreht sich synchron mit ihm.
2. Pumpe: Verbunden mit dem Gehäuse des Wandlers, nimmt sie das Drehmoment des Motors auf und setzt das Getriebeöl mittels einer Reihe von Schaufeln in eine Wirbelbewegung.
3. Turbine: Sie befindet sich innerhalb des Wandlers gegenüber der Pumpe und ist mit der Eingangswelle des Getriebes verbunden. Die Turbinenschaufeln fangen den von der Pumpe erzeugten Ölstrom auf und übertragen das Drehmoment auf das Getriebe.
4. Stator (Leitrad): Dieser befindet sich zwischen der Pumpe und der Turbine auf einer festen Welle und lenkt den Ölstrom zurück zur Pumpe, um die Effizienz der Drehmomentübertragung zu erhöhen. Der Stator ist mit einer unidirektionalen Kupplung ausgestattet, die es ihm ermöglicht, sich nur in einer Richtung zu drehen, was das Drehmoment insbesondere beim Anfahren erhöht.
5. Überbrückungskupplung: Dieser Mechanismus reduziert oder eliminiert den Drehzahlunterschied zwischen Pumpe und Turbine, um den Kraftstoffverbrauch zu senken.
6. Lager und Dichtungen: Sie gewährleisten die reibungslose Bewegung der rotierenden Teile des Wandlers und die Dichtheit der Verbindungen.

Wenn der Motor läuft, dreht sich die Pumpe mit ihm und versetzt das Getriebeöl in eine Wirbelbewegung. Das Getriebeöl wird von den Pumpenschaufeln auf die Turbinenschaufeln gedrückt. Der Getriebeölstrahl trifft auf die Turbinenschaufeln und versetzt die Turbine in Drehung. Die Turbine ist mit der Eingangswelle des Getriebes verbunden, so dass ihre Drehung ein Drehmoment auf das Getriebe überträgt, das wiederum das Fahrzeug antreibt. Wenn das Öl durch die Turbine fließt, ändert es seine Richtung und kehrt zur Pumpe zurück. An diesem Punkt lenkt das auf einer festen Welle montierte Leitrad mit Einwegkupplung den Ölstrom in einem größeren Winkel zurück zu den Pumpenschaufeln. Dadurch wird das Drehmoment erhöht und der Wirkungsgrad der Kraftübertragung verbessert. Der größte Drehmomentverstärkungseffekt wird erzielt, wenn zwischen Pumpe und Turbine viel Schlupf herrscht, d. h. vor allem beim Anfahren aus dem Stillstand. Die unidirektionale Kupplung im Stator ermöglicht es ihm, in einer Richtung zu sperren, um die Richtung des Ölstroms zu ändern, und sich in der anderen Richtung frei zu drehen, wodurch der Energieverlust minimiert wird, wenn Pumpe und Turbine mit nahezu gleicher Geschwindigkeit rotieren. Moderne Drehmomentwandler sind mit einem Sperrmechanismus ausgestattet, der den internen Schlupf bei höheren Geschwindigkeiten verhindert. Wenn das Fahrzeug eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht, wird der Sperrmechanismus aktiviert und die Pumpe direkt mit der Turbine verbunden. Dadurch entsteht eine direkte Verbindung zwischen Motor und Getriebe, was die Kraftstoffeffizienz verbessert und den Leistungsverlust verringert.

Regenerationsprozess.

Drehmomentwandlers beginnt mit der Entleerung von Ölresten. Anschließend wird das Gehäuse auf einer Drehbank aufgeschnitten. Die internen Komponenten werden gründlich gereinigt, um Schmutz, Ablagerungen und Rückstände von gebrauchtem Getriebeöl zu entfernen. Nach der Reinigung werden die Bauteile sorgfältig auf Verschleiß, Beschädigungen und Risse überprüft. Dies betrifft insbesondere die Pumpen- und Turbinenschaufeln, den Stator, die Einwegkupplung des Stators, sowie Lager und Dichtungen. Verschlissene oder beschädigte Teile, wie Lager, Reibbeläge der Überbrückungskupplung und Dichtungen, werden durch neue oder wiederaufbereitete Komponenten ersetzt. Nach dem Austausch und der Reparatur aller notwendigen Bauteile wird der Wandler wieder zusammengebaut. Die Bauteile werden präzise ausgerichtet und das Gehäuse wird erneut verschweißt, um die Dichtheit zu gewährleisten. Die Schweißnaht wird auf einer speziellen automatischen Station hergestellt, um eine gleichmäßige und dichte Verbindung sicherzustellen. Anschließend wird die Dichtheit des Wandlers geprüft und die Balance überprüft und gegebenenfalls korrigiert. Der letzte Schritt umfasst die Markierung und Lackierung des Drehmomentwandlers.

Ursachen und Arten von Schäden

Symptome, die auf einen defekten Drehmomentwandler hinweisen können:

1. Ruckeln beim Gangwechsel.
2. "Rutschender" Antrieb oder Probleme bei der Beschleunigung
3. Drosseln des Motors beim Anfahren aus dem Stand.
4. Geräusche und Vibrationen.
5. Überhitzung des Getriebes.
6. Erhöhter Kraftstoffverbrauch.

Häufige Ausfälle von Drehmomentwandlern:

1. Beschädigung oder Verschleiß des Reibbelags oder der Lamellen der Überbrückungskupplung
2. Beschädigung von Pumpen- und Turbinenschaufeln
3. Lagerverschleiß
4. Abgenutzter oder beschädigter Stator
5. Abnutzung oder Beschädigung von Dichtungen
6. Beschädigung von Verbindungen (z. B. Verzahnungen)