Den ultimata guiden om momentomvandlare i Fords växellåda

Momentomvandlare är förmodligen den mest missförstådda komponenten i en automatväxellåda, men de är ändå de enklaste i både teori och funktion. Tänk på en momentomvandlare som ett vattenhjul i en gammal sågkvarn: vattenhjulet drivs av vätska i rörelse. En momentomvandlare fungerar enligt samma princip – en vätskekoppling eller koppling som glider när fordonet står stilla och överför kraft när motorns varvtal ökar och får vätskan i rörelse. En vridmomentomvandlare, genom sin natur som en vätskekoppling, dämpar också motorns förbränningspulser för att uppnå en jämnare drift.

Detta tekniska tips kommer från den fullständiga boken HOW TO REBUILD & MODIFY FORD C4 & C6 AUTOMATIC TRANSMISSIONS (Hur man bygger om & FORD C4 & C6 AUTOMATIC TRANSMISSIONS). För en omfattande guide om hela detta ämne kan du besöka den här länken:

Lär dig mer om den här boken här

Dela den här artikeln: Du får gärna dela det här inlägget på Facebook / Twitter / Google+ eller andra bilforum eller bloggar som du läser. Du kan använda de sociala delningsknapparna till vänster eller kopiera och klistra in länken till webbplatsen: https://www.diyford.com/ultimate-ford-transmission-torque-converters-guide/

En bit historia

Användningen av momentomvandlare går tillbaka till början av 1900-talet. Tyskarna var bland de första som använde vridmomentomvandlare i bilar, tåg och industrimaskiner. Den första amerikanska biltillverkaren som använde en vridmomentomvandlare var Chrysler i Imperial från 1939, känd som Fluid Drive. General Motors följde den handlingen i Oldsmobile från 1940. Ford följde sedan efter 1942 med ett BorgWarner-derivat i Lincoln- och Mercury-bilar.

Dessa tidiga användningar av vridmomentomvandlare fungerade inte särskilt bra vid start eftersom det inte fanns någon vridmomentmultiplikation på den tiden. Faktum är att vridmomentomvandlare kallades ”vätskekopplingar” på den tiden eftersom de inte multiplicerade vridmomentet. General Motors var först med en riktig momentomvandlare i Buick Dynaflow-transmissionen från 1949. Ford följde GM:s exempel 1950 med den första Ford-automatiken som konstruerades och tillverkades av BorgWarner. GM:s legendariska Powerglide 2-växlade automatväxel kom i mitten av 1950-talet och blev med tiden en favorit bland dragracers.

Momentomvandlarens funktion

Tack vare hydraulikens grundprinciper sätter en momentomvandlare vätska i rörelse för att utföra vårt arbete. Vätska sätts i rörelse för att driva komponenter i en process som kallas hydraulik. Samma princip som stoppar bilen i bromssystemet eller driver servostyrningen är den som får igång bilen i en automatisk växellåda. Och om allt fungerar som det ska, sker arbetet smidigt och effektivt. En momentomvandlare består av fyra huvudkomponenter: – Impeller, som är knuten till vevaxeln och sätter vätska i rörelse

• Stator, som leder vätska under tryck till turbinen
• Turbinen, som är knuten till växellådans ingångsaxel och drivs av vätska i rörelse från impellern och statorn
• Däcksel eller skal, som är svetsad till pumphjulet

Däcket/skalet och pumphjulet svetsas ihop för att bilda huvudmomentomvandlarskalet, som driver växellådans främre pump för att ge hydrauliskt tryck för drift och smörjning. Hjulet driver vätska genom statorn till turbinen, som är kopplad till växellådans ingångsaxel. När motorvarvtalet ökar leds vätskeflödet genom statorn till turbinen, som driver turbinen och växellådans ingångsaxel för att få dig att röra på dig.

Stallhastighet

Punkten där pumphjulet börjar driva turbinen är känd som stallhastighet. De flesta lagerspecifika vridmomentomvandlare ”stannar” vid cirka 1 500 till 1 900 varv per minut av motorvarvtalet. Högpresterande vridmomentomvandlare stannar vid högre motorvarvtal eftersom man vill att motorn ska vara långt inne i sitt effektband när omvandlaren stannar (börjar driva turbinen och fordonet). En vridmomentomvandlare med 2 400 varv per minut börjar till exempel inte flytta fordonet förrän motorvarvtalet når 2 400 varv per minut. Samma sak kan sägas om en tävlingsomvandlare med ett stallvarvtal på 3 600 varv per minut. Du vill att motorn ska ge effekt när den kopplar ihop sig (stallar) med växellådans ingångsaxel.

Stator och koppling

Stallhastigheten bestäms främst av statorns utformning. Statorn är ”hjärnan” i en momentomvandlare eftersom den hanterar vätskeflödet från pumphjulet till turbinen. Det är detta som gör en vridmomentomvandlare till en vridmomentmultiplikator. Motorns vridmoment multipliceras minst dubbelt tack vare statorn. De flesta vridmomentomvandlare multiplicerar vridmomentet i ett förhållande på 2,5:1 i förhållande till det faktiska motorvridmomentet vid stallvarvtalet. I statorn finns en envägskoppling som är spontad på växellådans statorstödsaxel. Envägskopplingen gör det möjligt för statorn att rotera i endast en riktning tillsammans med motorns vevaxel och omvandlarens pumphjul/skal. Vridmomentomvandling eller -multiplikation sker vid stallhastighet med statorn stillastående innan turbinen börjar röra sig. När turbinen kommer igång med fordonet i rörelse rör sig statorn med samma hastighet som turbinen.

Det finns ingen magi bakom vridmomentomvandlare. Öppna en sådan här från TCI Automotive och du kan se att det handlar om grundläggande strömningsdynamik och framdrivning. Prestandaomvandlare på eftermarknaden handlar om högre stallhastigheter och en furnacebrazed konstruktion som kan ta stryk.

Detta är hur vridmomentomvandlaren interagerar med din C4- eller C6-växellåda. Vätska under tryck genom statorn driver turbinen och transmissionens ingångsaxel. Statorstödet bär momentomvandlaren och är också en integrerad del av växellådans främre pump.

Hjulet är i princip en motordriven pump som förflyttar vätska till och genom statorn till drivturbinen. Så länge pumphjulet får en kontinuerlig tillförsel av vätska fortsätter det att driva turbinen.

Pumphjulet genererar ett vätskeflöde som rör sig genom statorn för att driva turbinen. Konverterns yttre skal, som drivs av motorns vevaxel, driver växellådans främre pump. Frontpumpen fungerar endast när motorn är igång.

Vätskeströmmar aggressivt genom denna stator, vilket multiplicerar din motors vridmoment. När statorn vrider sig långsammare än pumphjulet får du en vridmomentmultiplikation. När statorn hinner ikapp fordonets hastighet upphör vridmomentmultipliceringen.

Trots att vridmomentomvandlare tenderar att se likadana ut kan det som de gör vara mycket olika, särskilt när det gäller stallhastighet och acceleration. Låsande vridmomentomvandlare, som inte används på C4 och C6, har en inbyggd hydraulisk koppling som kommer i kontakt med skalet för direkt låsning.

Du kan faktiskt känna hur denna process går till när du trampar på gasen och känner hur fordonet accelererar. Under hård acceleration kan du känna vridmomentmultiplikation (statorn står stilla eller är långsammare än turbinens hastighet). När fordonet får upp farten börjar statorn långsamt rotera till vevaxelns varvtal. Om du trycker på gasen faller statorns hastighet tillbaka och vridmomentmultiplikation kommer in, vilket är när du känner en bra acceleration.

Vätskeströmning
Det finns två grundläggande typer av strömning: roterande (cirkulärt) och virvel (cirkulärt rundat). När pumphjulets och turbinens varvtal är enhetliga har man ett roterande flöde i en cirkel runt omvandlarens omkrets. Om det finns en skillnad i pumphjulets och turbinens hastighet blir flödet mer virvelliknande (tornadiskt) till sin natur.

Som tidigare sagts är det statorn som hjälper pumphjulet och turbinen att multiplicera vridmomentet. Vid acceleration vrider sig statorn med lägre hastighet än pumphjulet och turbinen, vilket riktar vätskeflödet mer aggressivt mot turbinbladen. När fordonets hastighet kommer ikapp turbinens hastighet snurrar impellern, statorn och turbinen runt med samma hastighet. Varje gång du trampar på gasen saktar statorns hastighet av tillfälligt för att hjälpa till att styra vätskan och multiplicera vridmomentet.

Transmission Rebuilding Company (TRC) bygger om sina egna vridmomentomvandlare med den senaste tekniken och med ett starkt öga på kvalitet. När det här skalet har skurits upp kan du se vridmomentomvandlarens inre delar.

Detta är vridmomentomvandlarens pumphjul, som driver vätska under tryck för att driva turbinen och växellådans ingångsaxel.

Statorn leder vätska under tryck till turbinen. Tänk på statorn som en vätskeförvaltare, som multiplicerar vridmomentet när den leder vätska till turbinen.

Statorns enkelriktade rullkoppling.

Momentomvandlarens drivturbin, som är skarvad till växellådans ingångsaxel.

Väljning av en momentomvandlare

De flesta tillverkare kategoriserar momentomvandlare efter storlek och stallhastighet. Performance Automatic gör det till exempel lätt för dig att välja en momentomvandlare för din gatu- eller tävlingsapplikation eftersom de på sin webbplats förklarar skillnaderna. När diametern på en vridmomentomvandlare minskar blir stallhastigheten högre, vilket är anledningen till att tävlingsomvandlare i allmänhet är mindre än gatuomvandlare.

Det är en bra idé att diskutera dina prestandabehov och förväntningar med en säljare/tekniker innan du beställer en vridmomentomvandlare. Leverantörer av växellådor säljer i allmänhet vridmomentomvandlare med ett stallvarvtal på 1 500-1 900 varv per minut. Dessa omvandlare är döda lagerdelar från hyllan som inte alltid är utformade och konstruerade för prestanda.

Om du söker prestanda är det klokt att handla med eftermarknadstransmissionsföretag för prestanda som Performance Automatic, B&M och TCI Automotive, vars produkter alla är tillgängliga från Summit Racing Equipment.

Aftermarket högpresterande vridmomentomvandlare är utformade och konstruerade för att ta ytterligare straff, med funktioner som t.ex:

• Furnace-lödda lameller för solid integritet (standardlameller är slitsade på plats,
• Dynamisk balansering för användning vid höga varvtal
• Nållager i stället för tryckbrickor
• Tungt belastad stator och sprag/oneway-koppling
• 400- till 600-rpm-over-stock stall Speed

Konverterdiameter och stallhastighet

Stock torque converters kommer i storlekar runt 11 till 13 tum i diameter med stallhastigheter runt 1,500 till 1 900 varv per minut. Detta varvtalsområde är där du vill att en gatumotor ska börja tillämpa vridmoment. När växellådan läggs i växel ger en standardomvandlare en lätt knuff när motorns vridmoment appliceras på växellådans ingångsaxel och framkoppling. När du har ett högre stallvarvtal sker denna knuff inte förrän motorn är närmare stallvarvtalet.

Du vill ha ett högre stallvarvtal på en gatumotor när krafttillförseln förväntas ske i intervallet 2 400-2 600 varv per minut. Weekendracers tycker om att ha en högstallig vridmomentomvandlare som tar tag i det här området eftersom det är där kraften finns.

Om du till exempel har en varm kam och ett aggressivt insugningssystem tillsammans med ett grovt tomgångsvarv runt 1 000-1 200 varv per minut vill du ha ett högre stallvarvtal för att få ett bättre tomgångsvarv i trafikljusen, en högre kvalitet på växelspaken och en korrekt tillämpning av kraften när varvtalet ökar. Du vill att vridmomentomvandlaren ska ta tag (stall) vid 2 400-2 600 varv per minut när motorn börjar ge effekt. Med andra ord vill du att vridmomentomvandlaren ska glida tills varvtalet når 2 400-2 600 varv per minut.

Intended Use

Den typ av vridmomentomvandlare du väljer beror på hur du tänker köra fordonet. Street cruisers behöver inte högpresterande vridmomentomvandlare med högt stall. De behöver inte ens en högpresterande omvandlare med alla de egenskaper som nämns ovan. Om du ska tävla på lördagskvällen behöver du förmodligen ett högre stallvarvtal för att få in motorn i sitt effektband för en bländande holeshot och en solid hook-up från linjen.

Stockmotorer har normalt sitt maximala vridmoment runt 2 000 till 3 000 varv per minut, med maximala hästkrafter runt 5 500 varv per minut. Högpresterande motorer har normalt ett maximalt vridmoment runt 3 500 varv per minut, med maximala hästkrafter runt 6 000 till 6 500 varv per minut. Ett stallvarvtal på 1 500-1 900 varv per minut är perfekt för gatuanvändning med en mild motor eftersom man vill att omvandlaren ska ta tag i början av motorns effektökning i tomgång.

Högpresterande motorer börjar ge effekt vid högre varvtal, och det är där man vill att en vridmomentomvandlare ska ta tag med ett högre stallvarvtal. Om du kör en omvandlare med hög stallhastighet med en standardmotor uppstår glidning tills motorn når det höga stallvarvtalet. Detta försvårar normal körning. Det innebär att din motor varvar och inte börjar överföra kraft förrän det högre stallvarvtalet nås.

Äldre vridmomentomvandlare har avtappningspluggar för service, som behövs var 30 000:e mil eller vart tredje år. Töm aldrig vridmomentomvandlaren helt på grund av risken för kavitation i pumpen. Se upp för att dräneringspluggen är i linje med din Fords flexplatta. Den måste ligga i linje med ett motsvarande hål i flexplattan, annars slutar du med att förvränga flexplattan.

Släpp och höga stallhastigheter påverkar uppväxlingarna. Vid 5 200 varv per minut sjunker motorvarvtalet med 3 500 varv per minut vid varje uppväxling. Om omvandlaren inte är helt avstannad vid den tidpunkten förlorar du prestanda, vilket slösas bort via glidning. Detta kostar dig dyrbar tid på kvartsmilen eller vid trafikljusen.

Konvertereffektivitet

Momentomvandlarens prestanda handlar inte bara om stallhastighet, utan också om hur fast en omvandlare hakar upp sig när den stallar. Detta är känt som en fast eller lös omvandlare. Tillverkare av vridmomentomvandlare som B&M, TCI Automotive och Performance Automatic använder sig av tekniker som gör vridmomentomvandlare effektivare med mindre glidning. En stor del av den allmänna tekniken har sina rötter i vätskeforskning och hur en vätska beter sig under givna förhållanden. Den största faktorn i omvandlarkonstruktionen är statorns utformning, dvs. form och vinkel på blad/flänsar, som bestämmer stallhastighet och slirning. Och enbart detta faktum bidrar till att bestämma dina kvartsmilstider och hur din Ford beter sig på den öppna vägen.

TCR trycktestar varje vridmomentomvandlare som byggs om.

Författat av George Reid och återpublicerat med tillstånd av CarTech Inc