Come funzionano i convertitori di coppia

Antica illustrazione del cambio di trasmissione dell'adattatore. ilbusca / Getty Images

Se hai letto di trasmissioni manuali, sai che un motore è collegato a una trasmissione tramite una frizione. Senza questo collegamento, un'auto non sarebbe in grado di fermarsi completamente senza spegnere il motore. Ma le auto con estensione trasmissione automatica non hanno frizione che scolleghi la trasmissione dal motore. Invece, usano un dispositivo straordinario chiamato a convertitore di coppia. Potrebbe non sembrare molto, ma all'interno ci sono alcune cose molto interessanti.

- In questo articolo, impareremo perché le auto con cambio automatico hanno bisogno di un convertitore di coppia, come funziona un convertitore di coppia e quali sono alcuni dei suoi vantaggi e difetti.

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Contenuti

1. Le basi
2. All'interno di un convertitore di coppia
3. Lo statore
4. Vantaggi e punti deboli

Il convertitore di coppia è situato tra il motore e la trasmissione.

Proprio come le auto con cambio manuale, le auto con cambio automatico hanno bisogno di un modo per far girare il motore mentre le ruote e gli ingranaggi della trasmissione si arrestano. Le auto con cambio manuale utilizzano una frizione, che scollega completamente il motore dalla trasmissione. Le auto con cambio automatico utilizzano un convertitore di coppia.

Un convertitore di coppia è un tipo di accoppiamento fluido, che consente al motore di girare in qualche modo indipendentemente dalla trasmissione. Se il motore gira lentamente, ad esempio quando l'auto è al minimo a un semaforo, la quantità di coppia passata attraverso il convertitore di coppia è molto piccola, quindi mantenere l'auto ferma richiede solo una leggera pressione sul pedale del freno.

Se dovessi premere il pedale dell'acceleratore mentre l'auto è ferma, dovresti premere più forte sul freno per evitare che l'auto si muova. Questo perché quando si preme l'acceleratore, il motore accelera e pompa più fluido nel convertitore di coppia, provocando la trasmissione di più coppia alle ruote.

Le parti di un convertitore di coppia (da sinistra a destra): turbina, statore, pompa

Come mostrato nella figura sottostante, ci sono quattro componenti all'interno della custodia molto robusta del convertitore di coppia:

• Pompa
• Turbina
• Statore
• Fluido di trasmissione

Il alloggiamento del convertitore di coppia è imbullonato al volano del motore, quindi gira a qualsiasi velocità il motore sta funzionando. Il pinne che compongono la pompa del convertitore di coppia sono fissati all'alloggiamento, quindi girano anch'essi alla stessa velocità del motore. La sezione seguente mostra come tutto è collegato all'interno del convertitore di coppia.

Come le parti del convertitore di coppia si collegano alla trasmissione e al motore

Il pompa all'interno di un convertitore di coppia è presente un tipo di pompa centrifuga. Mentre gira, il fluido viene lanciato verso l'esterno, proprio come la centrifuga di una lavatrice lancia l'acqua e gli indumenti all'esterno della vasca di lavaggio. Quando il fluido viene lanciato all'esterno, viene creato un vuoto che attira più fluido al centro.

La sezione della pompa del convertitore di coppia è attaccato all'alloggiamento.

Il fluido quindi entra nelle lame del turbina, che è collegato alla trasmissione. La turbina fa girare la trasmissione, che fondamentalmente muove la tua auto. Puoi vedere nel grafico sotto che le pale della turbina sono curve. Ciò significa che il fluido, che entra nella turbina dall'esterno, deve cambiare direzione prima di uscire dal centro della turbina. È questo cambio direzionale che fa girare la turbina.

La turbina del convertitore di coppia: Notare la scanalatura al centro. Qui è dove si collega alla trasmissione.

Per cambiare la direzione di un oggetto in movimento, devi applicare una forza a quell'oggetto - non importa se l'oggetto è un'auto o una goccia di fluido. E qualunque cosa applichi la forza che fa girare l'oggetto deve anche sentire quella forza, ma nella direzione opposta. Così come la turbina fa cambiare direzione al fluido, il fluido fa girare la turbina.

Il fluido esce dalla turbina al centro, muovendosi in una direzione diversa rispetto a quando è entrato. Se guardi le frecce nella figura sopra, puoi vedere che il fluido esce dalla turbina muovendosi nella direzione opposta alla direzione in cui la pompa (e il motore) stanno girando. Se il fluido potesse colpire la pompa, rallenterebbe il motore, sprecando potenza. Questo è il motivo per cui un convertitore di coppia ha l'estensione statore.

Daremo uno sguardo più da vicino allo statore nella prossima sezione.

Lo statore invia il fluido di ritorno dalla turbina alla pompa. Ciò migliora l'efficienza del convertitore di coppia. Notare la scanalatura, che è collegata a una frizione unidirezionale all'interno dello statore.

Lo statore risiede proprio al centro del convertitore di coppia. Il suo compito è reindirizzare il fluido di ritorno dalla turbina prima che colpisca di nuovo la pompa. Ciò aumenta notevolmente l'efficienza del convertitore di coppia.

Lo statore ha un design delle pale molto aggressivo che inverte quasi completamente la direzione del fluido. Una frizione unidirezionale (all'interno dello statore) collega lo statore a un albero fisso nella trasmissione (la direzione in cui la frizione consente allo statore di ruotare è indicata nella figura sopra). A causa di questa disposizione, lo statore non può ruotare con il fluido: può ruotare solo nella direzione opposta, costringendo il fluido a cambiare direzione quando colpisce le pale dello statore.

Quando l'auto si mette in moto accade qualcosa di complicato. C'è un punto, circa 64 km / h, in cui sia la pompa che la turbina girano quasi alla stessa velocità (la pompa gira sempre leggermente più veloce). A questo punto il fluido ritorna dalla turbina, entrando nella pompa già muovendosi nella stessa direzione della pompa, quindi non serve lo statore.

Anche se la turbina cambia la direzione del fluido e lo lancia fuori dalla parte posteriore, il fluido finisce comunque per muoversi nella direzione in cui la turbina gira perché la turbina gira più velocemente in una direzione rispetto al fluido che viene pompato nell'altra direzione . Se tu fossi in piedi nella parte posteriore di un pickup che si muove a 60 mph e lanci una palla dal retro di quel pickup a 40 mph, la palla andrebbe ancora avanti a 20 mph. Questo è simile a ciò che accade nella turbina: il fluido viene lanciato dalla parte posteriore in una direzione, ma non così velocemente come sarebbe iniziato nell'altra direzione.

A queste velocità, il fluido colpisce effettivamente il indietro lati delle pale dello statore, provocando la rotazione libera dello statore sulla sua frizione unidirezionale in modo da non ostacolare il fluido che si muove attraverso di esso.

Oltre al compito molto importante di consentire alla tua auto di fermarsi completamente senza arrestare il motore, il convertitore di coppia fornisce effettivamente più coppia alla tua auto quando acceleri da un arresto. I moderni convertitori di coppia possono moltiplicare la coppia del motore da due a tre volte. Questo effetto si verifica solo quando il motore gira molto più velocemente della trasmissione.

A velocità più elevate, la trasmissione raggiunge il motore, alla fine si sposta a quasi la stessa velocità. Idealmente, però, la trasmissione si sposterebbe a Esattamente la stessa velocità del motore, perché questa differenza di velocità spreca energia. Questo è uno dei motivi per cui le auto con cambio automatico ottengono una distanza in miglia del gas peggiore rispetto alle auto con cambio manuale.

Per contrastare questo effetto, alcune auto hanno un convertitore di coppia con a frizione di blocco. Quando le due metà del convertitore di coppia raggiungono la velocità, questa frizione le blocca insieme, eliminando lo slittamento e migliorando l'efficienza.

Per ulteriori informazioni sui convertitori di coppia e sugli argomenti correlati, consultare i collegamenti nella pagina successiva.

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