Om du har läst om manuella växellådor vet du att en motor är kopplad till en växellåda med hjälp av en koppling. Utan denna koppling skulle en bil inte kunna stanna helt utan att döda motorn. Men bilar med automatlåda har ingen koppling som kopplar bort transmissionen från motorn. Istället använder de en fantastisk enhet som kallas en momentomvandlare . Det kanske inte ser så mycket ut, men det händer mycket intressanta saker inuti.
I den här artikeln kommer vi att lära oss varför bilar med automatisk växellåda behöver en momentomvandlare, hur en momentomvandlare fungerar och vilka några av dess fördelar och brister.
Innehåll
Precis som bilar med manuell växellåda behöver bilar med automatisk växellåda ett sätt att låta motorn snurra medan hjulen och växlarna i växellådan stannar. Bilar med manuell växellåda använder en koppling, som helt kopplar bort motorn från växellådan. Bilar med automatväxellåda använder en momentomvandlare.
En momentomvandlare är en typ av vätskekoppling , vilket gör att motorn snurrar något oberoende av transmissionen. Om motorn går långsamt, till exempel när bilen går på tomgång vid ett stoppljus, är mängden vridmoment som passerar genom momentomvandlaren mycket liten, så att hålla bilen fortfarande kräver bara ett lätt tryck på bromspedalen.
Om du skulle trampa på gaspedalen medan bilen står stilla måste du trycka hårdare på bromsen för att bilen inte ska röra sig. Detta beror på att när du trampar på gasen, accelererar motorn och pumpar in mer vätska i momentomvandlaren, vilket gör att mer vridmoment överförs till hjulen.
Som visas i figuren nedan finns det fyra komponenter inuti det mycket starka höljet till momentomvandlaren:
bostäderna av vridmomentomvandlaren är bultad till motorns svänghjul, så den snurrar med vilken hastighet motorn än går med. fenorna som utgör pumpen till momentomvandlaren är fästa på huset, så att de också roterar med samma hastighet som motorn. Utskärningen nedan visar hur allt är anslutet inuti momentomvandlaren.
Pumpen inuti en momentomvandlare finns en typ av centrifugalpump. När den snurrar slängs vätska utåt, ungefär som en tvättmaskins centrifugeringscykel slänger vatten och kläder till utsidan av tvättkaret. När vätska slungas utåt skapas ett vakuum som drar in mer vätska i mitten.
Vätskan kommer sedan in i bladen på turbinen , som är ansluten till transmissionen. Turbinen får transmissionen att snurra, vilket i princip flyttar din bil. Du kan se i grafiken nedan att turbinens blad är krökta. Detta innebär att vätskan, som kommer in i turbinen från utsidan, måste ändra riktning innan den lämnar turbinens centrum. Det är denna riktningsändring som får turbinen att snurra.
För att ändra riktningen på ett rörligt föremål måste du applicera en kraft på det föremålet - det spelar ingen roll om föremålet är en bil eller en droppe vätska. Och vad som än applicerar kraften som får föremålet att vända måste också känna den kraften, men i motsatt riktning. Så eftersom turbinen får vätskan att ändra riktning, får vätskan turbinen att snurra.
Vätskan lämnar turbinen i mitten och rör sig i en annan riktning än när den kom in. Om du tittar på pilarna i figuren ovan kan du se att vätskan lämnar turbinen i motsatt riktning som pumpen (och motorn) snurrar. Om vätskan tilläts träffa pumpen skulle den sakta ner motorn och slösa med kraft. Det är därför en momentomvandlare har en stator .
Vi ska ta en närmare titt på statorn i nästa avsnitt.
Statorn sitter i mitten av momentomvandlaren. Dess uppgift är att omdirigera vätskan som kommer tillbaka från turbinen innan den träffar pumpen igen. Detta ökar dramatiskt effektiviteten hos momentomvandlaren.
Statorn har en mycket aggressiv bladdesign som nästan helt vänder vätskans riktning. En envägskoppling (inuti statorn) ansluter statorn till en fast axel i transmissionen (riktningen som kopplingen låter statorn snurra anges i figuren ovan). På grund av detta arrangemang kan statorn inte snurra med vätskan -- den kan bara snurra i motsatt riktning, vilket tvingar vätskan att ändra riktning när den träffar statorbladen.
Något lite knepigt händer när bilen rör sig. Det finns en punkt, runt 40 mph (64 km/h), där både pumpen och turbinen snurrar med nästan samma hastighet (pumpen snurrar alltid något snabbare). Vid denna tidpunkt kommer vätskan tillbaka från turbinen och kommer in i pumpen som redan rör sig i samma riktning som pumpen, så statorn behövs inte.
Även om turbinen ändrar vätskans riktning och slänger ut den bakåt, hamnar vätskan fortfarande i den riktning som turbinen snurrar eftersom turbinen snurrar snabbare åt ena hållet än vad vätskan pumpas åt andra hållet. . Om du stod bak på en pickup som rörde sig i 100 km/h och du kastade ut en boll på baksidan av den pickupen i 40 km/h, skulle bollen fortfarande gå framåt i 20 km/h. Detta liknar det som händer i turbinen:vätskan slungas ut bakåt i en riktning, men inte lika snabbt som den skulle börja med i den andra riktningen.
Vid dessa hastigheter slår vätskan faktiskt baksidan sidorna av statorbladen, vilket gör att statorn går fri från sin envägskoppling så att den inte hindrar vätskan som rör sig genom den.
Förutom det mycket viktiga jobbet att låta din bil stanna helt utan att motorn stannar, ger momentomvandlaren faktiskt din bil mer vridmoment när du accelererar ur ett stopp. Moderna vridmomentomvandlare kan multiplicera motorns vridmoment med två till tre gånger. Denna effekt inträffar bara när motorn svänger mycket snabbare än transmissionen.
Vid högre hastigheter kommer transmissionen ikapp motorn och rör sig så småningom vid nästan samma hastighet. Helst skulle dock överföringen röra sig vid exakt samma hastighet som motorn, eftersom denna skillnad i hastighet slösar bort kraft . Detta är en del av anledningen till att bilar med automatisk växellåda får sämre bensinkörning än bilar med manuell växellåda.
För att motverka denna effekt har vissa bilar en momentomvandlare med en låskoppling . När de två halvorna av momentomvandlaren kommer upp i varvtal, låser denna koppling ihop dem, vilket eliminerar slirning och förbättrar effektiviteten.
För mer information om momentomvandlare och relaterade ämnen, kolla in länkarna på nästa sida.
Ursprungligen publicerad:25 oktober 2000
