Cum functioneaza hidroconvertorul de cuplu al unei cutii automate

torque-locationProbabil stiti ca la transmissile manuale, motorul este conectat la transmisie prin ambreiaj. Fara aceasta conexiune, o masina nu s-ar putea opri pe loc fara sa omoare motorul. Dar cutiile automate de viteza nu au un ambreiaj care sa deconecteze transmisia de motor. In schimb, folosesc un dispozitiv foarte interesant numit hidroconvertor de cuplu. Poate nu arata a cine stie ce, dar se intampla niste lucruri foarte interesante in interiorul acestuia.

In aceasta pagina, va vom prezenta de ce are nevoie o cutie automata de viteze de un convertor de cuplu, cum functioneaza acesta, si care sunt cateva dintre beneficiile dar si dezavantajele unui hidro-convertor de cuplu.

Principiile de baza

Ca si la o masina cu transmisie manuala, autovehiculele dotate cu o cutie automata de viteze, au nevoie de o metoda de a lasa motorul sa se invarta, in timp ce rotile si angrenajele din cutia automata  se opresc. Cutiile manuale de viteza folosesc ambreiajul, care deconecteaza complet motorul de transmisie. La cutii automate se foloseste convertor-ul de cuplu.

Un hidro-convertor este un tip de cuplare pe baza de fluid, ce permite motorului sa se invarta aproximativ independent de transmisie. Daca motorul se invarte incet, ca in momentul in care masina stationeaza la stop, cuplul ce trece prin convertor-ul de cuplu este foarte mic, prin urmare pastrarea masinii pe loc  necesita apasarea usoara a pedalei de frana.

Daca ar fi sa apesi pe pedala de acceleratie in timp ce masina stationeaza, ar trebui sa apesi mai puterni pe frana pentru a mentine masina pe loc. Acest lucru se intampla pentru ca atunci cand apasati pe pedala de acceleratie, viteza motorului creste , pompand mai mult lichid in convertorul de cuplu, cauzand ca mai mult cuplu sa fie transmis catre roti.

 

Interiorul unui convertor de cuplu al unei cutii automate.

Convertor cuplu cutie automata de vitezePrecum vedeti in poza alaturata, exista patru componente in interiorul carcasei unui hidro-convertor de cuplu:

  • o pompa
  • o turbina
  • un stator
  • si uleiul de cutie automata

Carcasa convertorului de cuplu este conectata de volanta motorului cu bolturi, astfel acesta se invarte la aceasi turatie ca si motorul . “Aripioarele” ce creaza pompa unui convertor de cuplu sunt atasate de carcasa acestuia, pentru ase roti si ele la aceasi turatie ca si motorul. In imaginea de mai jos puteti vedea cum toate aceste piese vin conectate in interiorul unui convertor de cuplu la o cutie automata de viteze.

torque-cutaway

Pompa din interiorul unui convertor de cuplu este un tip de pompa centrifugala. In timp ce se invarte, lichidul este aruncat catre exteriorul pompei, precum ciclul de stoarcere al unei masini de spalat arunca apa si hainele catre exteriorul cuvei. In timp ce uleiul este aruncat spre exterior, se creaza un vacum ce atrage si mai mult lichid catre centru.

Uleiul intra dupa asta in lamelele turbinei, care este conectata la cutia automata de viteze. Turbina cauzeaza rotatia in interiorul cutii automate de viteze, rotatie transmisa mai departe catre rotile autovehicului, cauzand miscarea de pe loc a acestuia. Puteti observa in graficul de mai jos cum lamelele turbinei sunt curbate . Acest lucru inseamna ca lichidul, care intra in turbina din exterior, trebuie sa isi schimbe directia inainte sa iasa prin centrul turbinei. Este schimbarea directionala ce provoaca turbina sa se invarta.

Turbina cutie automata de viteze
Turbina convertorului
Pompa convertizor cutie automata
Pompa din interiorul convertorului

Pentru a putea schimba directia de miscare a unui obiect, trebuie sa aplici o forta acelui obiect, nu conteaza daca acel obiect este o masina sau o picatura de lichid. Si orice ar aplica acea forta ce cauzeaza obiectul sa isi schimbe directia , trebuie sa simta de asemenea si el la randul sau acea forta, dar in directie opusa.(Principiul Actiunii si Reactiunii) Deci in timp ce turbina provoaca uleiul cutii automate sa isi schimbe directia, uleiul provoaca la randul sau rotatia turbinei.

Uleiul iese din turbina prin centrul acesteia, miscandu-se intr-o directie opusa decat atunci cand a intrat. Daca te uiti la sagetile din poza alaturata, poti observa ca uleiul iese din turbina miscandu-se in directie opusa decat directia in care pompa(si motorul) se rotesc. Daca uleiul ce iese din turbina ar fi lasat sa se loveasca de pompa, ar incetini motorul, pierzind din putere. Pentru a evita acest lucru un hidro-convertor de cuplu al unei cutii automate, are un stator.

 

Statorul unui convertor de cuplu la cutii automate de viteze

Statorul se gaseste exact in centrul convertorului de  cuplu. Treaba torque-statoracestuia este sa redirectioneze uleiul ce revine din turbina inainte de a se lovi de pompa din nou. Acest lucru creste dramatic eficienta unui convertor de cuplu.

Statorul are un design al lamelelor  foarte agresiv, care aproape intoarce complet directia uleiului. Un clutch cu sens-unic(in interiorul statorului) conecteaza statorul de un ax fixat in cutia automata de viteze.(directia in care clutch-ul cu sens unic lasa statorul sa se roteasca este prezentata in poza alaturata). Din cauza acestui aranjament, statorul nu se poate roti o data cu lichidul, se poate roti doar in directia opusa, cauzand uleiul sa isi schimbe directia in momentul in care se loveste de lamelele statorului.

Ceva un pic mai complicat se intampla cand masina incepe sa se miste. Exista un punct, la aproximativ 64km/h, la care atat pompa cat si turbina se rotesc la aproximativ aceasi viteza.(pompa se roteste mereu usor mai repede). In acest punct, uleiul se intoarce de la turbina, intrand in pompa miscanduse deja in aceasi directie cu pompa, deci statorul nu mai este necesar.

Desi turbina schimba directia uleiului arucandul in spate, uleiul tot ajunge sa se miste in aceasi directie ca si rotatiile turbinei  deoarece turbina se misca mai repede intr-o directie decat uleiul care este pompat in cealalta directie. Daca ai sta in spatele unei masini miscanduse la 60 de km/h, si ai arunca in spate o minge la o viteza de 40 km/h, mingea tot s-ar misca in directia de mers a masinii cu o viteza de 20km/h. Acest lucru este similar cu ce se intampla in turbina: Uleiul este aruncat in spate intr-o directie, dar nu cu aceasi viteza cu care ar fi pornit in cealalta directie. La aceste viteze, uleiul loveste inapoi in lamelele statorului, cauzandul sa se roteasca liber pe clutchul sau one-way, neimpiedicand uleiul ce trece prin el.

Beneficii si puncte slabe

In plus, pe langa rolul de a permite masinii sa se opreasca complet, lasand motorul sa functioneze in continuare, convertorul ofera mai mult cuplu atunci cand masina pleaca de pe loc. Hydroconvertoarele de cuplu moderne pot multiplica cuplul motorului de doua sau chiar trei ori. Acest efect se intampla doar cand viteza de rotatie a motorului este mai mare decat cea a cutii automate.

La viteze mai mari, transmisia prinde din urma motorul, eventual rotinduse la aceasi viteza. Ideal, totusi, ar fi daca transmisia automata(cutia automata) s-ar roti la aceasi viteza cu motorul, deoarece aceasta diferenta produce pierderi de putere. Acesta este unul din motivele pentru care un autoturism dotat cu o cutie automata au un consum mai ridicat decat cele cu transmisii manuale.

Pentru a rezolva aceasta problema, unele hidroconvertoare de cuplu au in interiorul lor un  clutch(pachet de discuri de frictiune) de blocare.   Cand cele doua jumatati ale convertorului (pompa si turbina) se apropie ca viteza, clutchul le blocheaza impreuna, eliminand alunecarea si crescand eficienta.

 

error: Continutul este protejat !!!