Hydrodynamische koppelomvormer
De functie van de hydrodynamische koppelomvormer (Torque Convertor, Wandler) is de schakel tussen de aandrijfkracht van motor en transmissie. Bovendien wordt oneenparigheid in de aandrijflijn opgevangen, omdat er meer of minder slip" in de koppelomvormer optreedt bij wisselende belasting.
Productie van een koppelomvormer
Bekijk het filmpje hieronder en beantwoordt de vragen.
Betekenis "convert": omzetten.
- Welke onderdelen zijn in de koppelomvormer gemonteerd?
- Welk onderdeel zorgt voor een koppelvergroting?
- Uit welke 3 fasen bestaat het werkingsgebied van de koppelomvormer?
- In welke situatie spreekt men over "stall"?
- Aan het begin van het filmpje is een koppelingsplaat te zien. Waar dient deze voor?
Vortex flow
Bekijk het filmpje hieronder en beantwoordt de vragen.
- Wat is de functie van een "one way clutch"?
- In welk onderdeel is de "one way clutch" gemonteerd?
- Wat is de specifieke functie van de "one way clutch" in de koppelomvormer?
- Waarom is er een pakket van tangentiaal veren gemonteerd?
- Wat is de functie van een "Lock-up clutch"?
Onderdelen koppelomvormer
Een koppelomvormer heeft de volgende onderdelen:
- huis
- pompwiel
- turbinewiel
- stator met éénrichtingskoppeling (vrijloop)
- overbruggingskoppeling
- torsietrillingsdemper
Door middel van een vloeistofstroom wordt het motorkoppel overgedragen aan de ingaande as van de automatische transmissie. Maar hoe gaat dit in zijn werk?
Huis
Het omhulsel van de koppelomvormer wordt het huis genoemd. Door middel van een meeneemplaat is het huis van de koppelomvormer aan de motor verbonden. De starterkrans is hier ook gemonteerd. Aan de buitenzijde van het huis zijn bij veel automatische transmissies de aandrijflippen voor de oliepomp ondergebracht. Bij het monteren van de koppelomvormer in de transmissie moet erop worden gelet dat deze lippen precies in de oliepomp vallen. Let men hier niet op, dan is de kans aanwezig dat de oliepompaandrijving breekt bij vastschroeven van de transmissie aan de motor. Dit wordt later opgemerkt wanneer de auto bij lopende motor in zijn drive, stand "D", wordt gezet. De transmissie kan weer worden uitgebouwd!
Pompwiel, plaat voor de overbruggingskoppeling en verenpakket voor de trillingdemper zijn ook in het huis aangebracht.
Pompwiel
Het pompwiel is vast gemonteerd aan de krukas. Het pompwiel heeft dus hetzelfde toerental als de motor. Onder invloed van de centrifugaal kracht slingert de transmissie olie in het pompwiel naar buiten.De hydraulische vloeistof, die door de oliepomp in de koppelomvormer wordt gebracht,slingert naar buiten en krijgt door het draaien van de motor een bepaalde hoeveelheid kinetische energie.
Turbinewiel
Het turbinewiel is gemonteerd aan de ingaande as van de transmissie. De energie die in de vloeistof aanwezig is wordt door het turbinewiel overgebracht naar de transmissie.
Stator met éénrichtingskoppeling (vrijloop)
De naam ontleent dit onderdeel aan het feit dat het vast is gemonteerd op het huis van de transmissie. De stator staat stil ten opzichte van de draaiende delen in de koppelomvormer. De stator is gemonteerd om de vloeistofstroom te keren. Als de vloeistof uit het turbinewiel weer in het pompwiel wordt geslingerd zou, zonder tussenkomst van de stator, de vloeistofstroom tegen gaan werken aan de draairichting van het pompwiel. Met energieverlies als gevolg. De stator keert de vloeistofstroom de goede richting op. Hierdoor ontstaat bij een groot toerenverschil tussen pompwiel en turbinewiel een koppelvergroting. De verliezen in de koppelomvormer nemen af. Als het toerenverschil kleiner wordt, neemt de koppelvergroting af. De riichting van de vloeistofstroom komt nu onder een andere hoek uit het turbinewiel en de stator gaat nu tegen werken. Hierdoor treden enorme verliezen op. Om dit te voorkomen is er een éénrichtingskoppeling tussen de stator en het huis van de transmissie gemonteerd. Komt de vloeistofstroom uit de verkeerde richting tegen de stator, dan zal de stator mee gaan draaien en de koppelvrgroting is nu geheel afwezig. Is het verschil gering, ongeveer 5%, dan schakelt een "natte" plaatkoppeling in de koppelomvormer het pompwiel en turbinewiel vast aan elkaar. De slip is nu 0% geworden. Dit spaart brandstof en het milieu!
Overbruggingskoppeling (Lock-up of Wandler kupplung)
Omdat er door de vloeistofstroom altijd verlies in de koppelomvormer aanwezig is, "slip" genoemd, wordt de Lock-up toegepast.
Wanneer pompwiel en turbinewiel het minste verschil in toerental heeft schakelt de Lock-up in. Krukas en ingaande as van transmissie zijn nu vast aan elkaar verbonden. Hierdoor treedt er geen verlies meer op tussen pompwiel en turbinewiel. Er is een één op één verbinding tot stand gekomen. Het brandstofverbruik daalt met het percentage slip wat er vóór het inschakelen van de Lock-up aanwezig was. In het begin van deze ontwikkeling werd de Lock-up alléén in de hoogste versnelling ingeschakeld. Tegenwoordig, bij bijvoorbeeld een 8-traps automaat gebeurt dit al in de 3e versnelling. Wanneer er een gering motorkoppel op de aandrijflijn wordt overgebracht schakelt de transmissie met ingeschakelde Lock-up tegenwoordig gewoon naar de volgende versnelling. Zonder de lock-up eerst uit te schakelen. Zelfs als er meer motorkoppel wordt geleverd laat de transmissie de Lock-up iets slippen. Technisch gezien gaat dit als volgt:
Vanaf het motor management systeem (MMS) ontvangt het mechatronica moduul (transmissie regeleenheid) het motortoerentalsignaal. Het toerental van de ingaande as van de transmissie wordt door een aparte sensor gemeten. Deze sensor is gemonteerd op dit mechatronica moduul. Het "turbinetoerental", zoals het toerental van de ingaande as wordt genoemd wordt vergeleken met het motortoerental. Uit deze 2 gegevens wordt de slip in de koppelomvormer berekend. Eventuele slip in de lock-up wordt herkend door de signalen te vergelijken van de 2 sensoren. Een storing in de lock-up wordt in het storingsgeheugen van de regeleenheid gezet wanneer slip met ingeschakelde lock-up wordt geregistreerd.
Slip berekening
Stel het motortoerental bedraagt 2500 omw./min. Het toerental van het turbinewiel bedraagt 2300 omw./min. Hoeveel is dan de slip in de koppelomvormer?
2500 - 2300 = 200 toeren is het verschil. 2500 is 100%. 200/2500 x 100% = 8%.
Slipgeregelde lock-up
Door de technische ontwikkeling is de slip in de overbruggingskoppeling exact te bepalen én te regelen. Tegenwoordig wordt slip in de lock-up toegelaten. Op deze manier kan met ingeschakelde lock-up een andere overbrenging in de transmissie worden geschakeld zonder de lock-up geheel uit te schakelen. Men spreekt van een "slipgeregelde" Lock-up. Dit zal alléén plaatsvinden wanneer er een geringe motorbelasting op de aandrijflijn aanwezig is. Wordt er meer motorkoppel geleverd, schakelt de Lock-up uit en is er weer slip in de koppelomvormer.
Trillingdemper
Wanneer de lock-up inschakelt. bestaat de mogelijkheid op bijgeluiden in de vorm van dreunen in het interieur. De oorzaak is de vaste verbinding van krukas met de rest van de aandrijflijn die hierdoor tot stand komt Om dit te voorkomen is er een trillingsdemper geplaatst.
Een verenpakket vangt de oneenparigheid in de aandrijflijn op. Het verenpakket wordt afhankelijk van de uitvoering van de auto samengesteld. Wanneer een auto wordt getuned, bestaat de mogelijkheid dat de afstemming niet toereikend meer is en er ontstaan problemen in de vorm van geluiden, trillen of dreunen.