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 un cambio automatico non hanno la frizione che disconnette la trasmissione dal motore. Invece, usano un dispositivo straordinario chiamato convertitore di coppia . Potrebbe non sembrare molto, ma dentro ci sono alcune cose molto interessanti.
In questo articolo impareremo perché le auto con cambio automatico necessitano di un convertitore di coppia, come funziona un convertitore di coppia e quali sono alcuni dei suoi vantaggi e svantaggi.
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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 fermano. Le auto con cambio manuale utilizzano una frizione, che disconnette 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 modo indipendente dalla trasmissione. Se il motore gira lentamente, ad esempio quando l'auto è al minimo al semaforo, la quantità di coppia trasmessa attraverso il convertitore di coppia è molto ridotta, quindi per mantenere l'auto ferma è sufficiente 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 impedire all'auto di muoversi. Questo perché quando si preme il gas, il motore accelera e pompa più fluido nel convertitore di coppia, causando la trasmissione di più coppia alle ruote.
Come mostrato nella figura seguente, ci sono quattro componenti all'interno del robusto alloggiamento del convertitore di coppia:
L'alloggio del convertitore di coppia è imbullonato al volano del motore, quindi gira a qualsiasi velocità il motore stia girando. Le pinne che compongono la pompa del convertitore di coppia sono fissate all'alloggiamento, quindi girano anche alla stessa velocità del motore. Lo spaccato in basso mostra come tutto è collegato all'interno del convertitore di coppia.
La pompa all'interno di un convertitore di coppia è presente un tipo di pompa centrifuga. Mentre gira, il fluido viene scagliato all'esterno, proprio come la centrifuga di una lavatrice lancia acqua e vestiti all'esterno della vasca. Quando il fluido viene lanciato all'esterno, si crea un vuoto che aspira più fluido al centro.
Il fluido entra quindi nelle pale della turbina , che è collegato alla trasmissione. La turbina fa girare la trasmissione, che sostanzialmente muove la tua auto. Puoi vedere nel grafico sottostante 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 di direzione che fa girare la turbina.
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. Quindi, quando 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. Ecco perché un convertitore di coppia ha uno statore .
Daremo un'occhiata più da vicino allo statore nella prossima sezione.
Lo statore risiede proprio al centro del convertitore di coppia. Il suo compito è reindirizzare il fluido di ritorno dalla turbina prima che colpisca nuovamente la pompa. Ciò aumenta notevolmente l'efficienza del convertitore di coppia.
Lo statore ha un design della lama 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 girare 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 succede qualcosa di un po' complicato. C'è un punto, a circa 40 mph (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 gira la turbina perché la turbina gira più velocemente in una direzione rispetto al fluido viene pompato nell'altra direzione . Se ti trovassi sul retro di un pickup che si muove a 60 mph e lanciassi una palla dal retro di quel pickup a 40 mph, la palla andrebbe comunque in avanti a 20 mph. È simile a ciò che accade nella turbina:il fluido viene espulso dalla parte posteriore in una direzione, ma non così velocemente come sarebbe iniziato nell'altra direzione.
A queste velocità, il fluido colpisce effettivamente la schiena lati delle pale dello statore, facendo sì che lo statore ruoti liberamente sulla sua frizione unidirezionale in modo da non ostacolare il passaggio del fluido attraverso di esso.
Oltre al compito molto importante di consentire alla tua auto di fermarsi completamente senza spegnere il motore, il convertitore di coppia fornisce effettivamente alla tua auto più coppia quando acceleri da una fermata. 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 regimi più elevati, la trasmissione raggiunge il motore, per poi spostarsi a quasi la stessa velocità. Idealmente, tuttavia, la trasmissione si sposterebbe a esattamente la stessa velocità del motore, perché questa differenza di velocità spreca potenza . Questo è uno dei motivi per cui le auto con cambio automatico ottengono un consumo di carburante peggiore rispetto alle auto con cambio manuale.
Per contrastare questo effetto, alcune auto hanno un convertitore di coppia con una frizione di bloccaggio . 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 argomenti correlati, controlla i link nella pagina successiva.
Pubblicato originariamente:25 ottobre 2000
