Convertizorul de cuplu

La transmisiile manuale, motorul este conectat la transmisie prin intermediul unui ambreiaj. Fără această conexiune, o mașină nu ar putea să se oprească complet fără să oprească motorul. Mașinile cu transmisie automată nu au un ambreiaj care să deconecteze transmisia de motor. În schimb, acestea folosesc un dispozitiv numit convertor de cuplu.

Convertizorul de cuplu este amplasat între motor și transmisie/transmisie și îndeplinește următoarele funcții:

1. Transmite și multiplică cuplul motorului
2. Acționează ca un ambreiaj între motor și transmisia/transmisia axială
3. Permite alunecarea, ceea ce face posibil ca transmisia să fie angrenată în viteză chiar și atunci când vehiculul și roțile sunt oprite

Elemente componente:

Cele trei părți principale ale convertorului de cuplu includ:

1. Rotorul. Rotorul este elementul de antrenare și se rotește odată cu motorul, fiind amplasat pe partea de transmisie a convertorului. Rotorul din interiorul convertizorului de cuplu se mai numește și pompă (a nu se confunda cu pompa de presiune).
2. Turbina. Turbina este situată pe partea motorului a convertorului. Paletele rotorului preiau fluidul din carcasa convertorului și îl direcționează spre turbină. Debitul de fluid antrenează turbina, iar atunci când debitul dintre rotor și turbină este adecvat, turbina se rotește și rotește arborele de intrare al transmisiei.
3. Statorul. Un convertizor de cuplu conține, de asemenea, statorul sau reactorul, care este un element de reacție montat pe un ambreiaj unidirecțional.
   Paletele utilizate în fiecare dintre cele trei elemente ale unui convertizor de cuplu sunt curbate pentru a mări unghiul de curgere a fluidului. Acest lucru mărește, de asemenea, forța exercitată de fluid și îmbunătățește avantajul hidraulic.
   Latura de ieșire a paletelor rotorului accelerează fluidul în momentul în care acesta părăsește rotorul pentru a crește transferul cuplului către turbină.
   Rotorul și turbina conțin un raft curbat cunoscut sub numele de inele despicate pentru a deplasa mai eficient fluidul.

Modul de funcționare:

Un convertizor de cuplu acționează ca două ventilatoare orientate unul spre celălalt. Aerul împins de ventilatorul alimentat determină paletele ventilatorului nealimentat să se rotească. În cazul unui convertor de cuplu, cele două ventilatoare sunt turbina și rotorul. Fluidul de transmisie este aerul care este forțat să rotească ventilatorul nealimentat.

Legătura numai cu fluid între rotor și turbină permite absorbția șocurilor bruște și dure în ceea ce privește viteza și/sau cuplul. Curba paletelor statorului este opusă curbei paletelor rotorului și turbinei.
Deoarece statorul este situat între rotor și turbină, acesta schimbă direcția fluidului la ieșirea din turbină și, astfel, multiplică cuplul de la rotor.

Convertoarele de cuplu sunt ansambluri dintr-o singură bucată, sudate și echilibrate, care nu pot fi dezasamblate sau reparate cu ușurință. Deși pot fi reconstruite cu ajutorul unui echipament specializat, majoritatea atelierelor înlocuiesc pur și simplu convertizoarele ca unitate în cazul în care acestea se defectează.

PLACA FLEXIBILĂ A CONVERTITORULUI DE CUPLU
Convertizorul de cuplu este de obicei înșurubat pe un disc metalic subțire numit placă flexibilă (Flexplate). Centrul plăcii flexibile are adesea o adâncitură pilot pentru nasul convertizorului, iar placa flexibilă în sine este înșurubată pe flanșa din spate a motorului.
Placa flexibilă înlocuiește volanta grea utilizată la o transmisie manuală. O funcție importantă a volanului este aceea de a netezi pulsațiile motorului și de a atenua vibrațiile. O transmisie automată nu necesită o volantă convențională, deoarece greutatea convertorului de cuplu asigură o masă suficientă pentru a amortiza vibrațiile motorului.
În general, o coroană exterioară se atașează la marginea exterioară a plăcii flexibile, în timp ce, la unele aplicații, coroana poate fi sudată la exteriorul capacului convertizorului de cuplu. Această coroană angrenată angrenează pinionul motorului de pornire pentru a roti motorul în timpul pornirii. Unii producători plasează, de asemenea, inelul sonor al senzorului de poziție al arborelui cotit în buza exterioară a flexplate-ului.

CONVERTITORUL DE CUPLU ACȚIONEAZĂ POMPA
Arborele de acționare a pompei de ulei trece în general prin convertizor în interiorul unui arbore de intrare sau de transfer gol și se conectează în interior la carcasa convertizorului prin intermediul unor caneluri sau al unui arbore de formă hexagonală. Convertizorul de cuplu este, de asemenea, responsabil pentru acționarea pompei de ulei a transmisiei, numită uneori pompa din față, deoarece unele transmisii de la începutul anilor 1950 foloseau o pompă din spate atașată la arborele de ieșire pentru a permite „pornirea prin împingere” a vehiculelor echipate cu transmisie automată. Porțiunea interioară a pompei frontale se cuplează la butucul convertizorului de cuplu folosind fie „platouri”, fie ” pene”. Butucul de acționare a convertizorului din partea din spate a carcasei convertizorului de cuplu trece peste suportul statorului și prin garnitura de ulei din față pentru a se cupla cu pompa de ulei și a o acționa. Deoarece carcasa convertizorului de cuplu este înșurubată și se rotește odată cu motorul, acest lucru asigură faptul că pompa de fluid se va roti numai atunci când motorul se rotește.
Una dintre metode este de a atașa pinionul/rotorul interior al pompei la butucul convertizorului (majoritatea transmisiilor RWD); iar cealaltă este de a utiliza un arbore de transmisie separat pentru pompa de ulei care conectează convertizorul de cuplu la pompa de ulei din față (majoritatea transmisiilor FWD).

ARBORELE DE INTRARE A TRANSMISIEI
Majoritatea transmisiilor cu tracțiune spate utilizează o metodă în linie pentru a acționa convertizorul și asigură o conexiune mecanică directă între turbină și arborele de intrare al transmisiei. Într-o construcție tipică, canelurile de pe turbină o conectează la arborele de intrare al transmisiei, iar butucul statorului se montează pe un ambreiaj de suprapunere unidirecțional. Ambreiajul unidirecțional se montează pe caneluri pe o prelungire staționară a pompei de ulei numită suportul statorului sau arbore de reacție.

FUNCȚIONAREA CONVERTITORULUI DE CUPLU
Fluidul trimis la convertizorul de cuplu de la pompa de ulei de transmisie este preluat de paletele rotative ale rotorului și transferat la paletele turbinei. Cele două tipuri de curgere a fluidului în interiorul unui convertizor de cuplu sunt curgerea rotativă și curgerea vortex.

1. Fluxul rotativ este creat de rotația convertizorului de cuplu și face ca uleiul (ATF) să curgă în jurul circumferinței convertizorului de cuplu.
2. Fluxul vortex este curgerea fluidului de la rotor la turbine și înapoi la rotor.

FAZA DE MULTIPLICARE A CUPLULUI
Multiplicarea cuplului într-un convertizor de cuplu are loc datorită următoarei serii de evenimente din interiorul convertizorului de cuplu.

1. Fluidul care părăsește paletele turbinei lovește concavitatea, sau partea frontală, a paletelor statorului.
2. Paletele statorului schimbă direcția fluidului astfel încât acesta împinge partea din spate a paletelor rotorului.
3. Statorul redirecționează fluxul de fluid deoarece rămâne staționar în timpul fazei de multiplicare a cuplului.
4. Butucul statorului se montează pe un ambreiaj unidirecțional, care se rotește liber în sensul acelor de ceasornic, dar se blochează atunci când este acționat în sens invers.
5. Statorul redirecționează fluxul de fluid deoarece rămâne staționar în timpul fazei de multiplicare a cuplului.
6. Atunci când fluidul din turbină lovește fața concavă a paletelor statorului, acesta încearcă să antreneze statorul în sens invers acelor de ceasornic. Prin blocarea statorului, acesta poate redirecționa fluidul înapoi către rotor.
7. Forța fluidului redirecționat dinspre stator se adaugă la forța fluidului care curge spre rotor, pentru a crește cuplul global transferat de la rotor la turbină. Aceasta se numește faza de multiplicare a cuplului.
   

Multiplicarea cuplului are loc ori de câte ori fluxul vortex face un ciclu complet de la rotor la turbină, prin stator și înapoi la rotor. Un convertor de cuplu multiplică cuplul în funcție de raportul de viteză.
● La raporturi de turație reduse, rotorul (turația motorului) se rotește mult mai repede decât turbina (turația arborelui de intrare a transmisiei), astfel încât fluxul vortex este ridicat și are loc multiplicarea cuplului.
● Pe măsură ce turația turbinei crește și se apropie de turația rotorului, fluxul rotativ crește, ceea ce reduce atât fluxul vortex cât și multiplicarea cuplului.
● Pe măsură ce raportul de turație se apropie de 90%, multiplicarea cuplului devine minimă și un convertor de cuplu funcționează ca un cuplaj de fluid.

Butucul statorului se montează pe un ambreiaj unidirecțional, cu rotire liberă în sensul acelor de ceasornic, dar cu blocare atunci când este acționat în sens invers acelor de ceasornic. Atunci când fluidul din turbină lovește fața concavă a paletelor statorului, acesta încearcă să antreneze statorul în sens invers acelor de ceasornic. Prin blocarea statorului, acesta poate redirecționa fluidul înapoi către rotor.