1. Fahrzeugdiagnostiker N3, Drehmomentwandler

Erklären Sie das Wirkprinzip der hydrodynamischen Leistungsübertragung!

Der Wandler besteht aus dem von der Kurbelwelle angetriebenen Pumpenrad und dem mit der Getriebeantriebswelle verbundenen Turbinenrad. Über die Freilaufkupplung und die Leitradwelle am Getriebegehäuse ist das Leitrad abgestützt. Ebenfalls im Wandlergehäuse befindet sich die Wandlerüberbrückungskupplung (WüK). Der Wandler ist mit Automatikgetriebeöl gefüllt, welches von der Ölpumpe zugeleitet wird. Die hydrodynamische Leistungsübertragung erfolgt, indem das Öl von den Schaufeln des Pumpenrads (Primärteil) erfasst und beschleunigt wird. Der entstehende Flüssigkeitsstrom trifft auf die Schaufeln des Turbinenrads (Sekundärteil) welche die Energie zurückwandelt und auf die Getriebewelle weiterleitet (indirektes Wirkprinzip). Der Ölstrom trifft auf die um ca. 90° abgewinkelten Leitschaufeln des Reaktionsrades (Leitrad). Die Stauwirkung erhöht das Drehmoment des Turbinenrades. Die Drehmomnetwandlung hängt von der Drehzahldifferenz zwischen Pumpen- und Turbinenrad ab. Je grösser die Differenz, desto grösser kann auch die Dremomenterhöhung sein. Gleichen sich die Drehzahlen der beiden Räder an, sinkt der Wirkungsgrad des Wandlers.

Wie funktioniert das Leitrad im Drehmomentwandler?

Das Leitrad (Reaktionsrad) ist zwischen Pumpenrad und Turbinenrad eingebaut. Es sitzt auf der, über einer Freilaufkupplung, am Getriebegehäuse befestigter Leitradwelle. Die Schaufeln des Leitrades sind so angebracht, dass sie den Ölstrom der das Turbinenrad verlässt, eine Drehrichtung in entgegengesetzter Drehrichtung gegenüber dem Pumpenrad verursacht. Diese Drehrichtung ist durch den Freilauf blockiert. Das Öl stützt sich an den um ca. 90° abgewinkelten Leitschaufeln ab und bewirkt einen Rückstau. Der Rückstau bewirkt an den Schaufeln des Turbinenrads eine Vergrösserung der Drehkraft. Das Drehmoment am Turbinenrad ist grösser als das eingeleitete Motordrehmoment. Je nach Bauform wird eine 1,5 bis 2,5 –fache Drehmomenterhöhung beim Anfahren erreicht. Das austretende Öl wird durch die Bauform der Leitradschaufeln wieder dem Pumpenrad zugeführt.

Welche zwei Bauformen von Drehmomentwandler kennen Sie?

• Föttingerkupplung (nur Pumpenrad und Turbinenrad)
• Trilok-Wandler (Pumpen-, Turbinen- und Leitrad)

Beschreiben Sie den Betriebszustand des Fahrzeuges anhand des eingezeichneten Ölstromes!

Das Fahrzeug befindet sich in Anfahrt, da der Ölstrom am Leitrad 90° abgelenkt wird (es dreht in Gegenrichtung).

Welche Aufgabe übernimmt der Freilauf des Leitrades?

Die Freilaufkupplung ermöglicht die Drehung des Leitrades in die gleiche Richtung wie die Kurbelwelle dreht. Sie verhindert jegliches Rückwärtsdrehen des Leitrades. Entsprechend der Ölströmung wird das Leitrad mitgedreht oder blockiert. Freiläufe sind auch sogenannte kraftschlüssige Kupplungen, die sich in der einen Drehrichtung selbständig einschalten, in der entgegengesetzten Richtung dagegen ausschalten.

Welche beiden Kraftwirkungen überträgt das Öl im Drehmomentwandler?

• Rückstauwirkung
• Zentrifugalkraft

Welche Drehmomentverstärkung erwarten Sie von einem Drehmomentwandler (Trilok-Wandler)?

Die Drehmomentverstärkung (Verstärkungsfaktor) beim Anfahren liegt bei ca. 1,5 bis 2,5.

In welcher Phase befindet sich diese Kupplung?

Kupplungsbereich (konstante Fahrt)
Sobald das Turbinenrad ca. 85 % der Pumpendrehzahl erreicht, werden die Schaufeln des Leitrades auf der Rückseite angeströmt, das Leitrad dreht mit, der Kupplungspunkt ist erreicht. Das Turbinendrehmoment ist jetzt gleich gross wie das Pumpendrehmoment. Im Kupplungsbereich wird ein Wirkungsgrad von 85% bis ca. 98% erreicht.

Was verstehen Sie unter dem Begriff Kupplungspunkt?

Unter dem Begriff Kupplungspunkt versteht man den Punkt, ab dem der Drehmomentwandler beginnt sich wie eine Flüssigkeitskupplung zu verhalten.

Warum ist eine WüK nötig?

Um den CO₂-Ausstoß zu reduzieren (Kraftstoffverbrauch senken), wird in den Drehmomentwandlern eine gut ansteuerbare Überbrückungskupplung (Wük) erforderlich. Die Kupplung erlaubt es, den Drehmomentwandler möglichst früh ohne oder mit sehr wenig und fein ansteuerbarem Schlupf zu betreiben. Bei geschlossener WüK werden Pumpenrad und Turbienenrad kraftschlüssig miteinander verbunden, der Wirkungsgrad beträgt 100%.

Wie wird das Momentverhältnis im Drehmomentwandler berechnet?

Das Drehmomentverhältnis oder Momentenverhältnis wird aus dem zugeführten Motordrehmoment MT des Pumpenrades und dem abgegebenen Drehmoment am Turbinenrad MT berechnet.

                                        MTurbinenrad
Drehmomentverhältnis = -------------------
                                        MPumpenrad

Wie wird der Verstärkungsfaktor im Drehmomentwandler berechnet?

Der Verstärkungsfaktor gibt an um welchen Faktor der Drehmomentwandler das Eingangsdrehmoment des Pumpenrades erhöht. Bei einem Faktor von 1 würde zum Beispiel das Motordrehmoment im Drehmomentwandler verdoppelt.

                                        MTurbinenrad
Drehmomentverhältnis = -------------------  - 1
                                        MPumpenrad

Auf welche beiden Arten können Drehschwingungen des Motors vom Drehmomentwandler (WüK) abgebaut werden?

Damit die Drehschwingen des Motors bei geschlossener Wük nicht, bzw. weniger in das Getriebe geleitet werden, können in der Nabe der Kupplungsscheibe Torsionsdämpfer verbaut sein. Die andere Variante Drehschwingungen abzubauen ist, die WüK in den kritischen Betriebszuständen schlupfend zu betreiben.

Was muss vor einem Stall-Speed Test immer gemacht werden?

Vorher ist immer der Ölstand zu kontrollieren. Die Herstellerangaben stimmen nur, wenn der originale Wandler verbaut ist.

Wie hoch ist das Drehmoment, welches die Kurbelwelle weiterleitet?

200 Nm

Mit welchem maximalen Drehmoment wird die Getriebeeingangswelle belastet?

500 Nm

Wie lautet der Fachbegriff für die rote Linie?

Drehmoment Turbinenrad

Weshalb sinkt die rote Kurve bis zum Kupplungspunkt immer mehr ab?

Das Turbinenrad dreht immer mehr mit. Der Ölstrom wird nicht mehr umgelenkt.

Wie hoch ist die maximale Drehmomenterhöhung durch das Leitrad in %?

150%

Welche Kurve fehlt auf dem Diagramm?

Die Wirkungsgradkurve.