Hydrodynamický menič krútiaceho momentu, skrátene hydrodynamický menič je typ zdokonalenej hydrodynamickej spojky, ktorá prenáša sily medzi súčiastkami rotujúcimi rozličnými rýchlosťami. Používa sa všade tam, kde je potrebné hydraulicky oddeliť hnací a hnaný hriadeľ a kde je zároveň potrebné násobiť prenášaný krútiaci moment.

Hydraulické oddelenie medzi pohonom (vstup) a náhonom (výstup) zabráni prenosu rázov a tlmí torzné kmity, ktoré sú škodlivé, znižujú životnosť a spoľahlivosť zariadení. Preto boli meniče pôvodne vyvinuté pre veľké lode, kde je nutné prenášať veľké výkony s prevodom do pomala, a zároveň zabrániť namáhaniu sústavy a jej poruchám pri silnom vlnobití.

• automatické prevodovky osobných a nákladných automobilov, ťahačov, autobusov
• zemné stroje a traktory, lokomotívy
• priemyselné pohony a prevodovky v rozličných dopravníkoch, navíjacích bubnoch, vŕtacích plošinách
• pohony lodí
• dieslové rušne s hydromechanickým prenosom výkonu

• Základný princíp hydrodynamickej spojky bol patentovaný ing. Hermannom Föttingerom v roku 1905, v súčasnosti je vedený pod č. DE221422 na nemeckom patentovom úrade
• 1915: Föttinger dostal patent (DE238804) na riešenie, ktoré bolo veľmi podobné neskôr sériovo vyrábaným meničom
• 1928: bol vyvinutý prvý trilok menič
• 1936: hydrodynamický prenos výkonu 2x442 kW bol použitý na motorových vozňoch série Leipzig, typ. DR 137 233(234)
• 1938: GM použil trilok menič v sériovej výrobe
• 1950: Masové rozšírenie meničov vo všetkých odvetviach dopravy

Hydrodynamické meniče nepatria k prevodníkom, či transformátorom, ale k variabilným prevodovkám, s nekonečným počtom prevodových pomerov (IVT – Infinitely Variable Transmission).

Meniče umožňujú odovzdávať výkon pri širokom pomere prevádzkových otáčok, a to zároveň pri nekonečnom počte plynule na seba nadväzujúcich prevodov, ktoré sa za plného zaťaženia automaticky (bez zásahu ľudskej ruky či zvláštneho regulátora) nastavujú zmenou prevádzkového zaťaženia na výstupnom hriadeli.

V najjednoduchšom prípade sa skladajú zo štyroch základných častí:

• čerpadlo
• rozvádzacie koleso (stator)
• turbína
• veko

Čerpadlo a veko spolu bývajú spájané skrutkovými spojmi alebo zváraním a vytvárajú tak olejotesné puzdro, v ktorom sú spolu uložené rozvádzacie koleso a turbína.Rozvádzacie koleso je v tomto prípade pevne spojené s telesom prevodovky a neotáča sa.

K hydrodynamickému prenosu dochádza tak, že s rastúcimi otáčkami čerpadla začne v meniči prúdiť kvapalina, (najčastejšie hydraulický olej, vo veľkých meničoch voda), ktorá prúdi od lopatiek čerpadla smerom k turbíne, kde odovzdáva svoju pohybovú energiu. Čím je väčší rozdiel otáčok medzi čerpadlom a turbínou, tým vyšší tlak vzniká v medzere medzi nimi a na vonkajší priemer turbíny pôsobia väčšie sily. Prúd kvapaliny sa v turbíne otáča smerom k rozvádzaciemu kolesu, ktoré ho usmerní a ohýba želaným smerom späť na vstup do čerpadla. (Čím väčší rozdiel otáčok tým väčšia "páka" vzniká.) Týmto sa dosiahnu konštantné prúdové podmienky na vstupe čerpadla, a čerpadlo potom môže odovzdávať konštantný výkon ďalej na turbínu.

Tu je kľúčový rozdiel oproti hydrodynamickej spojke, kde dochádza pri návrate kvapaliny, v závislosti od rôznych otáčok k rozličným vstupným vektorom prúdenia kvapaliny na vstupe do čerpadla, čím vznikajú zbytočné straty a čerpadlo odovzdáva na turbínu nižší výkon. (Kvapalina z turbíny, neusmernená rozvádzačom na vstupe do čerpadla potom prúdi proti smeru otáčania čerpadla a pod.) Hydrodynamická spojka preto nedokáže násobiť krútiaci moment.

Pri meničoch sa ale vďaka rozvádzaciemu kolesu krútiaci moment násobí, znásobenie momentu dosahuje hodnotu 1,4 – 3,0 x, a vyjadruje ho premenná ${\displaystyle \mu }$.

${\displaystyle \mu ={\frac {M_{T}}{M_{\check {C}}}}}$

Sily ktoré pôsobia na rozvádzacie koleso pôsobia v protismere k silám pôsobiacim na turbínu a čerpadlo, pričom platí:

${\displaystyle M_{T}+M_{\check {C}}+M_{R}=0}$

Prenášaný výkon sa dá približne vypočítať podľa vzťahu:

${\displaystyle P=\rho \cdot n^{2}\left({\frac {d}{1000}}\right)^{5}}$

pričom ${\displaystyle \rho }$ je hustota kvapaliny (kg/m³),

${\displaystyle n}$ je rýchlosť rotácie meniča (ot/min),

${\displaystyle d}$ je priemer v (mm).

Maximálny prenášaný výkon je obmedzený mechanickými vlastnosťami materiálu použitého na súčiastky meniča, ako aj schopnosťou odvádzať teplo ktoré vzniká pri plnej záťaži meniča.

Dôležitý údaj je účinnosť meniča: ${\displaystyle \eta }$

${\displaystyle \eta =\left({\frac {M_{T}}{M_{\check {C}}}}\right)\left({\frac {\omega _{T}}{\omega _{\check {C}}}}\right)}$

${\displaystyle \eta =\mu \cdot \nu }$

Častejšie sa ale využíva konštrukcia, ktorá umožňuje vypnúť funkciu meniča pomocou lamelovej spojky, a tak dosiahnuť prevod medzi čerpadlom a turbínou 1:1. V nemeckej literatúre sa označuje ako "trilok" menič.

Lamelová spojka býva zabudovaná vo veku meniča. Spojka je hydraulicky ovládaná z automatickej prevodovky, tak aby sa maximálne obmedzil nežiaduci sklz medzi čerpadlom a turbínou vo vyšších otáčkach turbíny.(Napr. pri jazde po diaľnici.) V tomto prípade je ale rozvádzacie koleso namontované na voľnobežke (trilok), ktorá mu umožňuje voľné otáčanie v smere rotácie turbíny a čerpadla pri zapnutej spojke.

Pre zvýšenie komfortu pri prevádzke majú meniče vo veku zabudovaný okrem spojky aj torzný tlmič.

${\displaystyle M_{T}}$ = Krútiaci moment turbíny [Nm]

${\displaystyle M_{\check {C}}}$ = Krútiaci moment čerpadla [Nm]

${\displaystyle M_{R}}$ = Krútiaci moment rozvádzacieho kolesa [Nm]

${\displaystyle \nu }$ = Pomer otáčok turbíny a čerpadla

${\displaystyle n_{T}}$ = Otáčky turbíny [ot.min-1]

${\displaystyle n_{\check {C}}}$ = Otáčky čerpadla [ot.min-1]

${\displaystyle \omega _{T}}$ = uhlová rýchlosť turbíny [rad.s-1]

${\displaystyle \omega _{\check {C}}}$ = uhlová rýchlosť čerpadla [rad.s-1]

${\displaystyle \mu }$ = pomer krútiacich momentov čerpadla a turbíny (presadenie)

${\displaystyle \eta }$ = účinnosť

• Commons ponúka multimediálne súbory na tému Hydrodynamický menič

• Stránky venované H. Föttingerovi
• Stránky výrobcu meničov ZF Friedrichshafen AG Archivované 2013-04-13 na Wayback Machine
• Slovenský výrobca meničov - ZF Sachs a.s.
• Mauricio, W.:Hydraulické spojky a měniče. SNTL Praha, 1962, str.133 – 311