Convertor de cuplu
Convertorul de cuplu este un cuplaj fluid care constituie o evoluție a cuplajului hidraulic , în special este un dispozitiv hidraulic utilizat în vehiculele cu transmisie automată pentru decuplarea motorului de cutia de viteze și în sistemele de propulsie marină pentru a combina puterea a două sau mai multe motoare pe aceeași axă.
La automobile, funcția sa principală este de a permite motorului să rămână în mișcare atunci când vehiculul se oprește. Caracteristica acestui dispozitiv este că transmite cuplul într-o măsură direct proporțională cu diferența dintre viteza de rotație a arborelui de ieșire comparativ cu arborele de intrare, numită alunecare. Dacă alunecarea este foarte pronunțată, cuplul pe arborele de ieșire poate fi chiar mai mare decât cel aplicat pe arborele de intrare. Cuplul transferat de convertor tinde apoi să scadă progresiv la viteze de rotație medii-mari și apoi să scadă la zero atunci când alunecarea este zero (viteza de rotație a arborelui de ieșire este egală cu cea a arborelui de intrare). Când motorul este la ralanti și vehiculul este pe cale să se oprească, dispozitivul nu mai transferă cuplu, și practic realizează separarea între piese, astfel încât motorul să nu se oprească. Într-un vehicul cu transmisie manuală , aceeași sarcină este îndeplinită de ambreiaj , dar cu intervenția șoferului. Convertorul de cuplu, pe de altă parte, este complet automat. Cu toate acestea, cuplul mic pe care îl transmite chiar și cu ralantiul motorului, face ca vehiculul să aibă o anumită tracțiune înainte (sau marșarier, dacă este cuplată treapta de mers înapoi) și, din acest motiv, pentru a păstra un vehicul echipat cu transmisie automată cu convertor de cuplu, este întotdeauna necesar pentru a ține apăsată pedala de frână sau pentru a pune transmisia în poziția neutră.
Construcție și exploatare
Convertorul de cuplu este format dintr-o cameră toroidală , formată din trei elemente:
- O pompă centrifugă (sau impulsor ) conectată la arborele motorului , care conferă fluxului de fluid conținut în acesta forța necesară mișcării;
- O turbină , integrată cu piesa antrenată, colectează fluxul de fluid și primește forța pe care o transmite la cutia de viteze;
- statorul sau reactorul (element absent în articulația hidraulică), montat pe o roată liberă care îi împiedică să se rotească în direcția opusă celei a pompei, care servește la schimbarea direcției fluxului de fluid care vine de la turbină înainte de aceasta se întoarce la rotor. Acest al treilea element permite convertizorului să aibă, la început, un cuplu de ieșire la turbină mai mare decât cuplul de intrare la rotor.
Aceste părți sunt prevăzute cu lame curbate orientate una către cealaltă, dar nu în contact, iar camera este umplută cu un fluid (de obicei un ulei cu vâscozitate redusă sau, în orice caz, un lichid cu caracteristici adecvate pentru protecția materialelor împotriva coroziunii).
Pompa este în esență o roată echipată cu aripi dispuse radial care prin rotire împinge fluidul spre exterior datorită forței centrifuge . Lichidul capătă, de asemenea, impuls unghiular . Turbina constă în mod similar dintr-o roată cu palete. Lichidul deplasat spre exteriorul dispozitivului de către pompă este forțat să intre din nou spre centru prin lamele turbinei, trăgându-l în rotație. Odată revenit în centru, fluidul este din nou expulzat din turbină, finalizând ciclul.
Chiar și cu secțiunea turbinei staționară, mișcarea spirală a fluidului produce un cuplu de ieșire. Cuplul de ieșire poate fi, de asemenea, mai mare decât cuplul de intrare (chiar de 2 - 2,5 ori), de unde și numele dispozitivului: un cuplu scăzut la turație unghiulară mare este transformat într-un cuplu ridicat la turație mică. Acest lucru se întâmplă datorită reactorului, care colectează fluidul hidraulic care iese din turbină, cu un moment unghiular aproape zero și îl deviază oferindu-i un vârtej astfel încât să-l facă să atingă paletele pompei la un unghi optim de incidență. Acest lucru optimizează funcționarea pompei, care poate conferi, prin urmare, o energie considerabil mai mare fluidului.
Particularități și precauții
Când arborele de intrare se rotește la viteză mare în timp ce arborele de ieșire se mișcă la viteză mică (se spune că este blocat ), dispozitivul transmite cuplul maxim de pornire la ieșire (util de exemplu pentru pornirea unui vehicul), însă devine ineficient : este necesar să se găsească un compromis între eficiență și cuplul maxim transmisibil. Acest comportament vă permite să înlocuiți ambreiajul cu convertorul de cuplu, dar cu o diferență importantă. De fapt, când motorul este oprit, nu este transferat niciun cuplu de la roți la motor și lipsește efectul de blocare care apare în mod normal într-un vehicul cu cutie de viteze manuală și ambreiaj. Din acest motiv, vehiculele cu transmisie automată au o funcție specială de parcare care blochează mecanic transmisia .
Pe măsură ce arborele de ieșire crește viteza (alunecarea scade), cuplul transmis scade, dar eficiența crește. Dincolo de un anumit punct, reactorul își pierde eficacitatea și ar fi de fapt un obstacol în calea funcționării convertorului de cuplu, dar datorită articulației roții libere, acesta poate începe în acest moment să se rotească târât de fluid, astfel încât să nu obstrucționeze fluxul. Când viteza de rotație a arborelui de ieșire este acum aproape de cea a arborelui de intrare, eficiența tinde să scadă din nou și ar deveni zero, deoarece cuplul transmis ar fi zero, dacă turațiile ar fi aceleași.
Prin urmare, convertorul de cuplu, prin însăși natura sa, pentru a putea transmite cuplul are întotdeauna o alunecare reziduală, care provoacă o pierdere de energie sub formă de căldură dispersată de fluid. Pentru a crește eficiența energetică, convertoarele moderne integrează un sistem de ambreiaj care unește mecanic pompa și turbina atunci când computerul de bord detectează o viteză de croazieră uniformă și alunecare reziduală de aproximativ 10%. Această procedură numită „blocare” are și funcția, atunci când pedala de accelerație este eliberată, de a putea avea o acțiune de frânare a motorului, așa cum se întâmplă în transmisiile manuale.
Aceste dispozitive sunt cunoscute sub numele de convertizoare de cuplu blocabile (în engleză locking torque converter).
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre Torque Converter
linkuri externe
- Cuplaj hidraulic și convertor de cuplu ( PDF ), pe diem1.ing.unibo.it (arhivat din original la 11 august 2013) .
