Der ultimative Ford-Getriebe-Drehmomentwandler-Leitfaden

Drehmomentwandler sind wahrscheinlich das am meisten missverstandene Bauteil in einem Automatikgetriebe, dabei sind sie sowohl in der Theorie als auch in der Funktion die einfachsten. Stellen Sie sich einen Drehmomentwandler wie ein Wasserrad in einer alten Sägemühle vor: Das Wasserrad wird durch eine Flüssigkeit in Bewegung versetzt. Ein Drehmomentwandler funktioniert nach demselben Prinzip – eine Flüssigkeitskupplung, die bei stehendem Fahrzeug durchrutscht und die Leistung überträgt, wenn die Motordrehzahl steigt und die Flüssigkeit in Bewegung gerät. Ein Drehmomentwandler ist von Natur aus eine Flüssigkeitskupplung und dämpft auch die Verbrennungsimpulse des Motors, um einen gleichmäßigeren Betrieb zu erreichen.

Dieser technische Tipp stammt aus dem vollständigen Buch HOW TO REBUILD & MODIFY FORD C4 & C6 AUTOMATIC TRANSMISSIONS. Für einen umfassenden Leitfaden zu diesem Thema können Sie diesen Link besuchen:

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Ein bisschen Geschichte

Die Verwendung von Drehmomentwandlern geht auf die frühen 1900er Jahre zurück. Die Deutschen gehörten zu den ersten, die Drehmomentwandler in Automobilen, Zügen und Industriemaschinen einsetzten. Der erste US-Automobilhersteller, der einen Drehmomentwandler einsetzte, war Chrysler im Imperial von 1939, bekannt als Fluid Drive. General Motors folgte diesem Beispiel 1940 im Oldsmobile. Ford folgte 1942 mit einem BorgWarner-Derivat in Lincoln- und Mercury-Automobilen.

Diese frühen Anwendungen von Drehmomentwandlern funktionierten beim Anfahren nicht sehr gut, da es damals noch keine Drehmomentvervielfachung gab. Tatsächlich wurden Drehmomentwandler damals als „Flüssigkeitskupplungen“ bezeichnet, weil sie das Drehmoment nicht vervielfachten. General Motors war der erste Hersteller, der 1949 im Buick Dynaflow-Getriebe einen echten Drehmomentwandler einsetzte. Ford folgte dem Beispiel von GM 1950 mit dem ersten Ford-Automatikgetriebe, das von BorgWarner entwickelt und hergestellt wurde. Die legendäre Powerglide 2-Gang-Automatik von GM kam Mitte der 1950er Jahre auf den Markt und wurde im Laufe der Zeit zu einem Favoriten der Drag Racer.

Drehmomentwandlerfunktion

Dank der Grundprinzipien der Hydraulik setzt ein Drehmomentwandler Flüssigkeit in Bewegung, um unsere Arbeit zu erledigen. In einem als Hydraulik bekannten Prozess wird Flüssigkeit in Bewegung gesetzt, um Komponenten anzutreiben. Das gleiche Prinzip, das Ihr Auto in der Bremsanlage zum Stehen bringt oder die Servolenkung bedient, bringt es auch in einem Automatikgetriebe in Gang. Und wenn alles richtig funktioniert, wird die Arbeit reibungslos und effizient erledigt. Ein Drehmomentwandler besteht aus vier Hauptkomponenten: – Laufrad, das mit der Kurbelwelle verbunden ist und Flüssigkeit in Bewegung setzt

• Stator, der Flüssigkeit unter Druck zur Turbine leitet
• Turbine, die mit der Getriebeeingangswelle verbunden ist und von der Flüssigkeit angetrieben wird, die vom Laufrad und Stator in Bewegung gesetzt wird
• Deckel oder Gehäuse, die mit dem Laufrad verschweißt ist

Der Deckel bzw. das Gehäuse und das Laufrad sind miteinander verschweißt, um das Hauptgehäuse des Drehmomentwandlers zu bilden, das die vordere Pumpe des Getriebes antreibt, um Hydraulikdruck für den Betrieb und die Schmierung bereitzustellen. Das Laufrad treibt die Flüssigkeit durch das Leitrad zur Turbine, die mit der Eingangswelle des Getriebes verbunden ist. Wenn die Motordrehzahl steigt, wird der Flüssigkeitsstrom durch den Stator zur Turbine geleitet, die die Turbine und die Getriebeeingangswelle antreibt, um den Motor in Bewegung zu setzen.

Stoppdrehzahl

Der Punkt, an dem das Laufrad beginnt, die Turbine anzutreiben, wird als Stoppdrehzahl bezeichnet. Die meisten serienmäßigen Drehmomentwandler gehen bei einer Motordrehzahl von etwa 1.500 bis 1.900 U/min „aus“. Hochleistungs-Drehmomentwandler werden bei höheren Motordrehzahlen abgewürgt, da man möchte, dass sich der Motor weit in seinem Leistungsbereich befindet, wenn der Wandler abgewürgt wird (die Turbine und das Fahrzeug zu bewegen beginnt). Ein Drehmomentwandler mit einer Drehzahl von 2.400 U/min beginnt zum Beispiel erst bei einer Motordrehzahl von 2.400 U/min, das Fahrzeug zu bewegen. Das Gleiche gilt für einen Rennwandler mit einer Abwürgegeschwindigkeit von 3.600 U/min. Sie wollen, dass der Motor Leistung bringt, wenn er sich mit der Eingangswelle des Getriebes verbindet (abwürgt).

Stator und Kupplung

Die Abwürgegeschwindigkeit wird hauptsächlich durch die Konstruktion des Stators bestimmt. Der Stator ist das „Gehirn“ eines Drehmomentwandlers, weil er den Flüssigkeitsstrom vom Laufrad zur Turbine steuert. Dies macht einen Drehmomentwandler zu einem Drehmomentvervielfacher. Die Drehmomentleistung des Motors wird dank des Stators mindestens verdoppelt. Die meisten Drehmomentwandler vervielfachen das Drehmoment in einem Verhältnis von 2,5:1 zum tatsächlichen Motordrehmoment bei Stillstandsdrehzahl. Im Stator befindet sich die Einwegkupplung, die auf die Statorwelle des Getriebes aufgeschoben ist. Die Einwegkupplung sorgt dafür, dass sich der Stator nur in einer Richtung mit der Kurbelwelle des Motors und dem Wandlerrad bzw. -gehäuse drehen kann. Die Drehmomentumwandlung oder -vervielfachung erfolgt bei Stillstand des Stators, bevor sich die Turbine in Bewegung setzt. Wenn sich die Turbine in Bewegung setzt, bewegt sich der Stator mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Turbine.

Es steckt keine Magie hinter Drehmomentwandlern. Öffnen Sie einen wie diesen von TCI Automotive und Sie sehen, dass es sich um grundlegende Strömungsdynamik und Antrieb handelt. Bei Aftermarket-Performance-Wandlern geht es vor allem um höhere Abwürgegeschwindigkeiten und eine feuerfeste Konstruktion, die einiges aushalten kann.

So interagiert der Drehmomentwandler mit Ihrem C4- oder C6-Getriebe. Flüssigkeit unter Druck durch den Stator treibt die Turbine und die Getriebeeingangswelle an. Die Statorstütze trägt den Drehmomentwandler und ist auch ein integraler Bestandteil der Vorpumpe des Getriebes.

Das Laufrad ist im Grunde eine motorgetriebene Pumpe, die Flüssigkeit zum und durch den Stator zur Antriebsturbine bewegt. Solange das Laufrad kontinuierlich mit Flüssigkeit versorgt wird, treibt es die Turbine an.

Das Laufrad erzeugt einen Flüssigkeitsstrom, der durch das Leitrad fließt und die Turbine antreibt. Die äußere Hülle des Wandlers, die von der Kurbelwelle des Motors angetrieben wird, treibt die Vorpumpe des Getriebes an. Die vordere Pumpe arbeitet nur bei laufendem Motor.

Durch dieses Leitrad fließt ein aggressiver Flüssigkeitsstrom, der das Drehmoment des Motors vervielfacht. Wenn sich der Stator langsamer dreht als das Laufrad, wird das Drehmoment vervielfacht. Wenn der Stator mit der Fahrzeuggeschwindigkeit Schritt hält, hört die Drehmomentvervielfachung auf.

Obwohl Drehmomentwandler in der Regel gleich aussehen, können sie sich in ihrer Funktion stark unterscheiden, vor allem, wenn es um Abwürgegeschwindigkeit und Beschleunigung geht. Drehmomentwandler mit Sperre, die beim C4 und C6 nicht verwendet werden, haben eine eingebaute hydraulische Kupplung, die das Gehäuse berührt, um direkt zu sperren.

Sie können diesen Prozess tatsächlich spüren, wenn Sie Gas geben und das Fahrzeug beschleunigt. Bei starker Beschleunigung spürt man die Drehmomentvervielfachung (Stator steht oder ist langsamer als die Turbinendrehzahl). Wenn das Fahrzeug an Geschwindigkeit gewinnt, beginnt der Stator langsam auf Kurbelwellendrehzahl zu rotieren. Wenn Sie Gas geben, sinkt die Statorgeschwindigkeit und die Drehmomentvervielfachung kommt ins Spiel. Dann spüren Sie eine gute Beschleunigung.

Fluidströmung
Es gibt zwei grundlegende Strömungsarten: Rotation (kreisförmig) und Wirbel (rundlich-kreisförmig). Wenn Laufrad- und Turbinendrehzahl gleichmäßig sind, hat man eine kreisförmige Strömung um den Umfang des Konverters. Bei unterschiedlichen Drehzahlen von Laufrad und Turbine ist die Strömung eher wirbelartig (tornadisch).

Wie bereits erwähnt, unterstützt das Leitrad das Laufrad und die Turbine bei der Vervielfältigung des Drehmoments. Beim Beschleunigen dreht sich der Stator langsamer als das Laufrad und die Turbine, wodurch die Strömung aggressiver gegen die Turbinenschaufeln gelenkt wird. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit mit der Turbinendrehzahl gleichzieht, drehen sich Laufrad, Stator und Turbine mit der gleichen Geschwindigkeit. Jedes Mal, wenn Sie Gas geben, verlangsamt sich die Geschwindigkeit des Stators kurzzeitig, um die Flüssigkeit zu leiten und das Drehmoment zu erhöhen.

Transmission Rebuilding Company (TRC) baut seine eigenen Drehmomentwandler mit der neuesten Technologie und einem starken Auge auf Qualität um. Wenn man diese Schale aufschneidet, kann man die Innereien des Drehmomentwandlers sehen.

Das ist das Laufrad des Drehmomentwandlers, das Flüssigkeit unter Druck antreibt, um die Turbine und die Getriebeeingangswelle anzutreiben.

Das Leitrad leitet die Flüssigkeit unter Druck zur Turbine. Stellen Sie sich den Stator als einen Flüssigkeitsmanager vor, der das Drehmoment vervielfacht, während er die Flüssigkeit in die Turbine leitet.

Die Einweg-Rollenkupplung des Stators.

Die Antriebsturbine des Drehmomentwandlers, die mit der Eingangswelle des Getriebes verzahnt ist.

Auswahl eines Drehmomentwandlers

Die meisten Hersteller kategorisieren Drehmomentwandler nach Größe und Stillstandsdrehzahl. Performance Automatic zum Beispiel macht es Ihnen leicht, einen Drehmomentwandler für Ihre Straßen- oder Rennanwendung auszuwählen, denn auf seiner Website werden die Unterschiede erklärt. Je kleiner der Durchmesser eines Drehmomentwandlers ist, desto höher ist die Drehzahl, weshalb Wandler für Rennfahrzeuge in der Regel kleiner sind als Wandler für Straßenfahrzeuge.

Es ist eine gute Idee, Ihre Leistungsanforderungen und -erwartungen mit einem Fachmann zu besprechen, bevor Sie einen Drehmomentwandler bestellen. Getriebeteilehändler verkaufen in der Regel serienmäßige Drehmomentwandler mit einer Drehzahl von 1.500 bis 1.900 Umdrehungen pro Minute. Bei diesen Wandlern handelt es sich um Standardteile, die nicht immer für Leistungszwecke konzipiert und konstruiert sind.

Wenn Sie Leistung suchen, ist es ratsam, mit Aftermarket-Leistungsgetriebeherstellern wie Performance Automatic, B&M und TCI Automotive zu arbeiten, deren Produkte alle bei Summit Racing Equipment erhältlich sind.

Hochleistungs-Drehmomentwandler auf dem Nachrüstmarkt sind so konstruiert und gebaut, dass sie zusätzlichen Belastungen standhalten, mit Eigenschaften wie:

• Ofengelötete Lamellen für solide Integrität (Serienlamellen sind geschlitzt,
• Dynamisches Auswuchten für hohe Drehzahlen
• Nadellager anstelle von Anlaufscheiben
• Hochleistungsstator und Freilaufkupplung
• 400- bis 600-U/min über der Serien-Drehzahl

Durchmesser und Drehzahl des Wandlers

Serien-Drehmomentwandler haben einen Durchmesser von etwa 11 bis 13 Zoll und eine Drehzahl von etwa 1,500 bis 1.900 U/min. In diesem Drehzahlbereich soll ein Straßenmotor sein Drehmoment aufbauen. Wenn Sie das Getriebe einlegen, sorgt ein serienmäßiger Wandler für einen sanften Schub, während das Motordrehmoment auf die Eingangswelle des Getriebes und die vordere Kupplung übertragen wird. Bei einer höheren Abwürgedrehzahl erfolgt dieser Stoß erst, wenn der Motor näher an der Abwürgedrehzahl ist.

Eine höhere Abwürgedrehzahl ist bei einem Straßenmotor wünschenswert, wenn die Leistungsentfaltung im Bereich von 2.400 bis 2.600 U/min erwartet wird. Wochenend-Rennfahrer bevorzugen einen hoch eingestellten Drehmomentwandler, der in diesem Bereich greift, weil dort die Leistung liegt.

Wenn Sie zum Beispiel eine heiße Nocke und ein aggressives Ansaugsystem zusammen mit einem rauen Leerlauf um 1.000 bis 1.200 U/min haben, wollen Sie eine höhere Abwürgegeschwindigkeit für einen besseren Ampel-Leerlauf, eine höhere Qualität im Gang und eine korrekte Anwendung der Leistung bei steigender Drehzahl. Sie möchten, dass der Drehmomentwandler bei 2.400 bis 2.600 Umdrehungen pro Minute abreißt, wenn der Motor beginnt, Leistung zu erbringen. Mit anderen Worten, Sie wollen, dass der Drehmomentwandler durchrutscht, bis die Drehzahl den Bereich von 2.400 bis 2.600 U/min erreicht.

Verwendungszweck

Der Typ des Drehmomentwandlers, den Sie wählen, hängt davon ab, wie Sie das Fahrzeug fahren wollen. Straßenkreuzer brauchen keine Hochleistungs-Drehmomentwandler mit hohem Hubraum. Sie brauchen nicht einmal einen Hochleistungswandler mit allen oben genannten Merkmalen. Wenn Sie am Samstagabend ein Rennen fahren wollen, brauchen Sie wahrscheinlich eine höhere Drehzahl, um Ihren Motor in sein Leistungsband zu bekommen, damit Sie einen rasanten Holeshot und einen soliden Start hinlegen können.

Serienmotoren erreichen ihr maximales Drehmoment normalerweise bei 2.000 bis 3.000 Umdrehungen pro Minute, während die maximale Leistung bei 5.500 Umdrehungen pro Minute anliegt. Hochleistungsmotoren erreichen ihr maximales Drehmoment normalerweise bei 3.500 Umdrehungen pro Minute, während die maximale Leistung bei 6.000 bis 6.500 Umdrehungen pro Minute anliegt. Eine Abwürgedrehzahl von 1.500 bis 1.900 U/min ist perfekt für den Straßengebrauch mit einem leichten Motor, da der Wandler zu Beginn des Leistungsanstiegs des Motors im Leerlauf greifen soll.

Hochleistungsmotoren beginnen ihre Leistung bei einer höheren Drehzahl zu erzeugen, und genau dort soll ein Drehmomentwandler mit einer höheren Abwürgedrehzahl greifen. Wenn Sie einen hochdrehenden Wandler mit einem Serienmotor verwenden, tritt Schlupf auf, bis Ihr Motor die hohe Abwürgedrehzahl erreicht. Das macht das normale Fahren schwierig. Das bedeutet, dass Ihr Motor hochdreht und nicht beginnt, Leistung zu übertragen, bis die höhere Abwürgedrehzahl erreicht ist.

Ältere Drehmomentwandler haben Ablassstopfen für die Wartung, die alle 30.000 Meilen oder 3 Jahre erforderlich sind. Entleeren Sie den Drehmomentwandler niemals vollständig, da sonst die Gefahr von Pumpenkavitation besteht. Achten Sie auf die Ausrichtung der Ablassschraube mit der Flexplate Ihres Fords. Sie muss mit dem entsprechenden Loch in der Flexplate übereinstimmen, sonst wird die Flexplate verbogen.

Schlupf und hohe Abwürgegeschwindigkeiten beeinträchtigen das Hochschalten. Bei 5.200 U/min fällt die Motordrehzahl bei jedem Hochschalten um 3.500 U/min. Wenn der Wandler zu diesem Zeitpunkt nicht vollständig abgewürgt ist, verlieren Sie Leistung, die durch Schlupf verloren geht. Das kostet wertvolle Zeit auf der Viertelmeile oder an der Ampel.

Wandlereffizienz

Die Leistung eines Drehmomentwandlers hängt nicht nur von der Abwürgegeschwindigkeit ab, sondern auch davon, wie fest ein Wandler einhakt, wenn er abgewürgt wird. Dies wird als fester oder lockerer Wandler bezeichnet. Hersteller von Drehmomentwandlern wie B&M, TCI Automotive und Performance Automatic setzen Techniken ein, die Drehmomentwandler effizienter und mit weniger Schlupf machen. Ein Großteil der allgemeinen Technologie basiert auf der Strömungsdynamik und dem Verhalten von Flüssigkeiten unter bestimmten Bedingungen. Der größte Faktor bei der Wandlerkonstruktion ist das Design des Stators, d. h. die Form und der Winkel der Lamellen, die die Abwürgegeschwindigkeit und den Schlupf bestimmen. Und allein diese Tatsache trägt dazu bei, Ihre Viertelmeilenzeiten und das Verhalten Ihres Fords auf offener Straße zu bestimmen.

TCR führt bei jedem überholten Drehmomentwandler einen Drucktest durch.

Aufgeschrieben von George Reid und veröffentlicht mit Genehmigung von CarTech Inc