Dispozitivul și principiul de funcționare al unui convertor de cuplu modern

Primul convertor de cuplu a apărut acum mai bine de o sută de ani. După ce a suferit multe modificări și îmbunătățiri, această metodă eficientă de transmisie lină a cuplului este utilizată astăzi în multe domenii ale ingineriei mecanice, iar industria auto nu face excepție. Condusul este acum mult mai ușor și mai confortabil, deoarece nu mai este nevoie să folosiți pedala de ambreiaj. Dispozitivul și principiul de funcționare al convertizorului de cuplu, ca orice lucru ingenios, sunt foarte simple.

Povestea

Pentru prima dată, principiul transferului de cuplu prin recircularea fluidului între două rotoare fără o conexiune rigidă a fost brevetat de inginerul german Hermann Fettinger în 1905. Dispozitivele care funcționează pe baza acestui principiu se numesc cuplaje de fluid. În acea perioadă, dezvoltarea construcției navale a cerut proiectanților să găsească o modalitate de a transfera treptat cuplul de la o mașină cu aburi la elice imense pentru nave în apă. Atunci când este strâns cuplată, apa a încetinit încetinirea lamelor în timpul pornirii, creând o sarcină inversă excesivă asupra motorului, a arborilor și a îmbinărilor acestora.

Ulterior, cuplajele de fluid modernizate au început să fie utilizate la autobuzele din Londra și la primele locomotive diesel pentru a asigura pornirea lor lină. Și chiar mai târziu, cuplajele fluide au făcut viața mai ușoară pentru șoferii de mașini. Prima mașină de producție cu convertor de cuplu, Oldsmobile Custom 8 Cruiser, a ieșit de pe linia de asamblare la General Motors în 1939.

Dispozitiv și principiu de funcționare

Convertorul de cuplu este o cameră închisă de formă toroidală, în interiorul căreia rotorul de pompare, reactorul și turbina sunt amplasate coaxial unul lângă celălalt. Volumul intern al convertorului de cuplu este umplut cu fluid pentru transmisiile automate care circulă într-un cerc de la o roată la alta. Roata pompei este realizată în carcasa convertorului și este conectată rigid la arborele cotit, adică se rotește cu turația motorului. Roata turbinei este conectată rigid la arborele de intrare al transmisiei automate.

Între ele se află roata reactorului sau statorul. Reactorul este montat pe o roată liberă care îi permite să se rotească într-o singură direcție. Lamele reactorului au o geometrie specială, datorită căreia fluxul de fluid revenit de la roata turbinei la roata pompei schimbă direcția, crescând astfel cuplul pe roata pompei. Aceasta este diferența dintre un convertor de cuplu și un cuplaj de fluid. În acesta din urmă, nu există reactor și, în consecință, cuplul nu crește.

Principiul de funcționare Convertorul de cuplu se bazează pe transferul cuplului de la motor la transmisie prin intermediul unui flux de fluid recirculant, fără o conexiune rigidă.

Un rotor de acționare, conectat la arborele cotit rotativ al motorului, creează un flux de fluid care lovește lamele unei roți de turbină opuse. Sub influența fluidului, acesta se pune în mișcare și transmite cuplul către arborele de intrare al transmisiei.

Cu o creștere a turației motorului, viteza de rotație a rotorului crește, ceea ce duce la o creștere a forței fluxului de fluid care transportă roata turbinei. În plus, lichidul, revenind prin lamele reactorului, primește o accelerație suplimentară.

Debitul de fluid este transformat în funcție de viteza de rotație a rotorului. În momentul egalizării vitezelor turbinei și a roților pompei, reactorul împiedică circulația liberă a lichidului și începe să se rotească datorită roții libere instalate. Toate cele trei roți se rotesc împreună, iar sistemul începe să funcționeze în modul de cuplare a fluidului fără a crește cuplul. Odată cu creșterea sarcinii pe arborele de ieșire, viteza roții turbinei încetinește față de roata de pompare, reactorul este blocat și începe din nou să transforme fluxul de fluid.

Avantaje

1. Mișcare lină și pornire.
2. Reducerea vibrațiilor și a sarcinilor pe transmisie din cauza funcționării inegale a motorului.
3. Posibilitatea de a mări cuplul motorului.
4. Nu este nevoie de întreținere (înlocuirea elementelor etc.).

Limitări

1. Eficiență redusă (datorită absenței pierderilor hidraulice și a conexiunii rigide cu motorul).
2. Dinamica slabă a vehiculului asociată cu costul puterii și al timpului pentru a derula fluxul de fluid.
3. Cost ridicat

Mod de blocare

Pentru a face față principalelor dezavantaje ale convertorului de cuplu (eficiență redusă și dinamică slabă a vehiculului), a fost dezvoltat un mecanism de blocare. Principiul său de funcționare este similar cu ambreiajul clasic. Mecanismul constă dintr-o placă de blocare, care este conectată la roata turbinei (și, prin urmare, la arborele de intrare al cutiei de viteze) prin arcurile amortizorului de vibrații torsional. Placa are o căptușeală de frecare pe suprafața sa. La comanda unității de comandă a transmisiei, placa este presată pe suprafața interioară a carcasei convertorului prin intermediul presiunii fluidului. Cuplul începe să fie transmis direct de la motor la cutia de viteze fără participarea fluidului. Astfel, se obține o reducere a pierderilor și o eficiență mai mare. Blocarea poate fi activată în orice treaptă de viteză.

Mod de alunecare

Blocarea convertorului de cuplu poate fi, de asemenea, incompletă și poate funcționa într-un așa-numit „mod alunecare”. Placa de blocare nu este complet apăsată pe suprafața de lucru, asigurând astfel alunecarea parțială a tamponului de frecare. Cuplul este transmis simultan prin placa de blocare și fluidul circulant. Datorită utilizării acestui mod, calitățile dinamice ale mașinii sunt semnificativ crescute, dar în același timp se menține linitatea mișcării. Electronica asigură că ambreiajul de blocare este cuplat cât mai devreme posibil în timpul accelerației și se decuplează cât mai târziu posibil când viteza este redusă.

Cu toate acestea, modul de alunecare controlat are un dezavantaj semnificativ asociat cu abraziunea suprafețelor ambreiajului, care, în plus, sunt expuse la efecte severe de temperatură. Produsele de uzură pătrund în ulei, afectând proprietățile sale de lucru. Modul de alunecare permite convertizorului de cuplu să fie cât mai eficient posibil, dar în același timp îi reduce semnificativ durata de viață.