Als je hebt gelezen over handmatige transmissies, weet je dat een motor via een koppeling met een transmissie is verbonden. Zonder deze verbinding zou een auto niet volledig tot stilstand kunnen komen zonder de motor uit te schakelen. Maar auto's met een automatische versnellingsbak geen koppeling hebben die de transmissie van de motor loskoppelt. In plaats daarvan gebruiken ze een geweldig apparaat genaamd een koppelomvormer . Het lijkt misschien niet veel, maar er gebeuren binnenin een aantal zeer interessante dingen.
In dit artikel zullen we leren waarom auto's met automatische transmissie een koppelomvormer nodig hebben, hoe een koppelomvormer werkt en wat enkele van de voordelen en tekortkomingen zijn.
Inhoud
Net als auto's met handgeschakelde versnellingsbak, hebben auto's met automatische transmissies een manier nodig om de motor te laten draaien terwijl de wielen en versnellingen in de transmissie tot stilstand komen. Handgeschakelde auto's gebruiken een koppeling, die de motor volledig loskoppelt van de transmissie. Auto's met automatische transmissie gebruiken een koppelomvormer.
Een koppelomvormer is een type vloeistofkoppeling , waardoor de motor enigszins onafhankelijk van de transmissie kan draaien. Als de motor langzaam draait, zoals wanneer de auto stationair draait voor een stoplicht, is de hoeveelheid koppel die door de koppelomvormer gaat erg klein, dus om de auto stil te houden, is slechts een lichte druk op het rempedaal nodig.
Als u het gaspedaal intrapt terwijl de auto stilstaat, moet u harder op de rem trappen om te voorkomen dat de auto gaat rijden. Dit komt omdat wanneer je gas geeft, de motor versnelt en meer vloeistof in de koppelomvormer pompt, waardoor er meer koppel naar de wielen wordt overgebracht.
Zoals te zien is in de onderstaande afbeelding, bevinden zich vier componenten in de zeer sterke behuizing van de koppelomvormer:
De behuizing van de koppelomvormer is vastgeschroefd aan het vliegwiel van de motor, zodat deze draait met de snelheid waarmee de motor draait. De vinnen die de pomp van de koppelomvormer vormen, zijn aan de behuizing bevestigd, zodat ze ook met hetzelfde toerental draaien als de motor. Het onderstaande schema laat zien hoe alles in de koppelomvormer is aangesloten.
De pomp in een koppelomvormer bevindt zich een soort centrifugaalpomp. Terwijl het draait, wordt vloeistof naar buiten geslingerd, net zoals het centrifugeprogramma van een wasmachine water en kleding naar de buitenkant van de wastobbe gooit. Terwijl vloeistof naar buiten wordt geslingerd, wordt een vacuüm gecreëerd dat meer vloeistof in het midden naar binnen trekt.
De vloeistof komt dan in de bladen van de turbine , die is aangesloten op de transmissie. De turbine zorgt ervoor dat de transmissie draait, wat in feite uw auto beweegt. Je kunt in de onderstaande afbeelding zien dat de bladen van de turbine gebogen zijn. Dit betekent dat het fluïdum, dat van buitenaf de turbine binnenkomt, van richting moet veranderen voordat het het centrum van de turbine verlaat. Het is deze verandering van richting waardoor de turbine gaat draaien.
Om de richting van een bewegend object te veranderen, moet je een kracht op dat object uitoefenen -- het maakt niet uit of het object een auto is of een druppel vloeistof. En wat de kracht ook uitoefent die ervoor zorgt dat het object draait, moet die kracht ook voelen, maar in de tegenovergestelde richting. Dus als de turbine ervoor zorgt dat de vloeistof van richting verandert, zorgt de vloeistof ervoor dat de turbine gaat draaien.
De vloeistof verlaat de turbine in het midden en beweegt in een andere richting dan toen deze binnenkwam. Als je naar de pijlen in de bovenstaande afbeelding kijkt, kun je zien dat de vloeistof de turbine verlaat in tegengestelde richting van de richting waarin de pomp (en motor) draaien. Als de vloeistof de pomp zou raken, zou dit de motor vertragen en energie verspillen. Daarom heeft een koppelomvormer een stator .
We zullen de stator in de volgende sectie nader bekijken.
De stator bevindt zich in het midden van de koppelomvormer. Het is zijn taak om de vloeistof die uit de turbine terugkeert om te leiden voordat deze de pomp opnieuw raakt. Dit verhoogt de efficiëntie van de koppelomvormer aanzienlijk.
De stator heeft een zeer agressief bladontwerp dat de richting van de vloeistof bijna volledig omkeert. Een eenrichtingskoppeling (in de stator) verbindt de stator met een vaste as in de transmissie (de richting waarin de koppeling de stator laat draaien, wordt aangegeven in de bovenstaande afbeelding). Vanwege deze opstelling kan de stator niet met de vloeistof meedraaien - hij kan alleen in de tegenovergestelde richting draaien, waardoor de vloeistof gedwongen wordt van richting te veranderen wanneer deze de statorschoepen raakt.
Er gebeurt iets een beetje lastig wanneer de auto in beweging komt. Er is een punt, rond de 64 km/u, waarop zowel de pomp als de turbine met bijna dezelfde snelheid draaien (de pomp draait altijd iets sneller). Op dit punt keert de vloeistof terug uit de turbine en komt de pomp binnen die al in dezelfde richting als de pomp beweegt, dus de stator is niet nodig.
Hoewel de turbine de richting van de vloeistof verandert en deze naar achteren gooit, komt de vloeistof toch in de richting waarin de turbine draait, omdat de turbine sneller in de ene richting draait dan de vloeistof in de andere richting wordt gepompt . Als je achter in een pick-up stond die met een snelheid van 60 mph reed, en je gooide een bal uit de achterkant van die pick-up met 40 mph, zou de bal nog steeds vooruit gaan met 20 mph. Dit is vergelijkbaar met wat er in de turbine gebeurt:de vloeistof wordt in de ene richting naar achteren geslingerd, maar niet zo snel als het zou beginnen in de andere richting.
Bij deze snelheden slaat de vloeistof daadwerkelijk tegen de rug zijkanten van de statorschoepen, waardoor de stator vrijloopt op zijn eenrichtingskoppeling, zodat de vloeistof erdoorheen niet wordt gehinderd.
Naast de zeer belangrijke taak om uw auto volledig tot stilstand te laten komen zonder de motor af te slaan, geeft de koppelomvormer uw auto zelfs meer koppel wanneer u uit stilstand accelereert. Moderne koppelomvormers kunnen het koppel van de motor twee tot drie keer vermenigvuldigen. Dit effect treedt alleen op als de motor veel sneller draait dan de transmissie.
Bij hogere snelheden haalt de transmissie de motor in en beweegt uiteindelijk met bijna dezelfde snelheid. In het ideale geval zou de transmissie echter op exact . bewegen hetzelfde toerental als de motor, omdat dit snelheidsverschil kracht verspilt . Dit is een van de redenen waarom auto's met automatische transmissie minder benzine verbruiken dan auto's met handmatige transmissie.
Om dit effect tegen te gaan, hebben sommige auto's een koppelomvormer met een lockup-koppeling . Wanneer de twee helften van de koppelomvormer op snelheid komen, vergrendelt deze koppeling ze samen, waardoor slippen wordt geëlimineerd en de efficiëntie wordt verbeterd.
Bekijk de links op de volgende pagina voor meer informatie over koppelomvormers en aanverwante onderwerpen.
Oorspronkelijk gepubliceerd:25 oktober 2000
