Strömungskupplung


Strömungskupplung
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Strömungsgetriebe sind hydraulische Getriebe, die zur gestuften oder stufenlosen Drehzahl-Drehmomentenwandlung eingesetzt werden.

Hydrodynamische hydraulische Getriebe arbeiten mit niedrigem Druck und hoher Ölmenge und erlauben eine kompakte Bauform. Hydrostatische hydraulische Getriebe arbeiten mit sehr hohen Öldrücken und niedriger Ölmenge und erlauben eine räumliche Trennung von Eingang und Ausgang.

Inhaltsverzeichnis

Hydrostatische Getriebe

Hydrostatische Getriebe können einen bis zu mehrere Meter großen Abstand zwischen Pumpen- und Motorteil haben.

Bei hydrostatischen Getrieben ist der Pumpen- und Motoranteil bis auf Kleinigkeiten gleich. Der Aufbau ist meist eine Fingerkolbenpumpe (auch Axialkolbenpumpe). Axial zur Antriebswelle der Pumpe ist das Pumpengehäuse angeordnet. Im Inneren befindet sich ein Ring mit kreisförmig angeordneten Zylinderbohrungen, in die in gleicher Anordnung Fingerkolben eingesetzt sind.

Solange die Kolben und Pumpen in einer Linie mit der Antriebsachse liegen, findet keine Förderung statt. Knickt man die Kolbenseite zur Seite aus, so treten die Kolben während der Drehbewegung auf der Knickinnenseite tiefer in das Pumpengehäuse ein und auf der anderen Seite aus. Damit beginnt die Pumpe bei Drehung zu fördern. Durch Änderung von Knickwinkel und Knickrichtung können Fördermenge und Förderrichtung gesteuert werden.

Hydrodynamische Getriebe

Strömungskupplung

Drehmomentwandler (Schnittmodell) Porsche-Museum Stuttgart

Hydrodynamische Getriebe funktionieren nur in enger räumlicher Verbindung von Pumpe und Turbine. Das Pumpenrad sitzt direkt auf der Welle und wird von der Turbine umschlossen. Die Pumpe saugt das Öl an der Welle an und wirft es nach außen direkt in die Turbinenschaufeln. Für eine Strömungskupplung sind die genannten, bereits sämtliche erforderlichen Teile. Das Öl wird durch das Pumpenrad angesaugt und nach außen beschleunigt. Die Energie wird auf das Turbinenrad übertragen, danach prallt das Öl gegen das Gehäuse und läuft wieder nach innen zum Pumpenrad oder in den Ölsumpf.

Die Strömungskupplung führt keine Drehmomentenwandlung durch, sie kuppelt nur. Es tritt ein Schlupf von rund zehn Prozent auf, der energetisch in Wärme umgewandelt wird.

Drehmomentwandler

Um eine Drehmomentenwandlung zu erreichen, wird in das Gehäuse ein Leitapparat integriert. Er besteht im wesentlichen aus Rippen zum Auffangen des aus der Turbine austretenden Öls. Das Öl aus der Turbine besitzt eine radiale Bewegungskomponente durch die Massenträgheit und eine tangentiale Bewegungskomponente durch die Drehzahl der Turbine. Der Leitapparat lenkt die tangentiale Komponente um und beschleunigt das Öl in Richtung Pumpe. Das Öl tritt mit einer Restbewegungsenergie wieder in die Pumpe ein. Mit dieser Anordnung kann eine Drehzahl-Drehmomentenwandlung bis maximal 1:5 erreicht werden. Der Wirkungsgrad fällt an den Grenzen stark ab, trotzdem sind mit dreistufigen Wandlergetrieben bei Straßenfahrzeugen Geschwindigkeiten von bis zu 300 km/h möglich.

Anwendungen

Straßenfahrzeuge

Strömungsgetriebe werden bei Straßenfahrzeugen vor allem im Bereich der automatischen Getriebe und im Nutzfahrzeugbereich eingesetzt.

Hydrostatische Kraftübertragungen

Hydrostatische Kraftübertragungen werden vor allem für Hilfsantriebe mit kleiner Leistung oder als Fahrantriebe bei Baumaschinen (Bagger) und Flurförderzeugen verwendet. Pumpe und Hydraulikmotoren können hier getrennt an günstiger Stelle angeordnet werden.

Hydrodynamische Kraftübertragungen

Hydrodynamische Kraftübertragungen sind bei Automatikgetrieben anzutreffen, und ersetzen dort die Kupplung (Strömungskupplung) oder das gesamte Getriebe (Drehmomentwandler). Es gibt auch Mischbauformen zwischen mechanischer und hydrodynamischer Getriebebauart, wie z.B. das Differenzialwandlergetriebe (DIWA) des Herstellers Voith, bei dem die Motorleistung gleichzeitig zum Teil mechanisch und zum Teil hydrodynamisch übertragen wird, wobei der Anteil der beiden Übertragungsarten mit der Drehzahl variiert. (Beim Anfahren hoher Anteil der hydrodynamischen Übertragung, mit steigender Leistung steigender Anteil der mechanischen Kraftübertragung).

Retarder

Bei Omnibussen und anderen schweren Nutzfahrzeugen wird häufig ein Retarder als nahezu verschleißfreie Bremse eingebaut, um den Verschleiß der Reibungsbremsen zu vermindern, und die Sicherheit durch ein zweites, unabhängiges Bremssystem zu erhöhen. Ein Retarder ist eine Sonderbauform der Strömungskupplung, bei der das Turbinenrad feststehend ist. Die gesamte Bewegungsenergie des Pumpenrades wird in Wärme umgewandelt und an das Hydraulikmedium (bei Fahrzeugen meist Öl) abgegeben, welches gekühlt werden muss.

Schienenfahrzeuge

Antrieb

Hydrodynamische Kraftübertragung ist bei leistungsstarken Diesellokomotiven neben der dieselelektrischen Kraftübertragung eine von zwei möglichen Kraftübertagungsmethoden, da Schaltgetriebe für die Übertragung so hoher Antriebsleistungen nicht verfügbar sind. Die hydrodynamische Kraftübertragung bietet gegenüber der dieselelektrischen Variante den Vorteil einer Gewichtsersparnis, der durch ein geringeres Beschleunigungsvermögen erkauft wird. Ein Beispiel für eine Lokomotive mit hydraulischer Kraftübertragung ist die Baureihe 218 der Deutschen Bahn AG.

Bremse

Bei den Triebwagen der Baureihe 612 der Deutschen Bahn AG wird das hydrodynamische Getriebe neben dem Antrieb auch zum Bremsen eingesetzt. Dazu wird die Pumpe in umgekehrter Drehrichtung betrieben, so dass das Hydraulikmedium die Turbine abbremst.

Siehe auch

Weblinks


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