Componenti del convertitore di coppia

Il convertitore di coppia è costituito da una camera toroidale all'interno della quale sono presenti, immersi in un bagno d'olio, i tre elementi principali di cui è composto.

torque converter

  • una pompa centrifuga o impulsore, collegata all'albero motore, che conferisce l'energia al flusso d'olio;
  • una turbina, solidale alla parte condotta, che raccoglie il flusso dell'olio e riceve la coppia da trasmettere al cambio;
  • un reattore, che modifica la direzione del flusso d'olio proveniente dalla turbina prima che esso ritorni nell'impulsore.

Le parti sono tra loro affacciate ma non in contatto e la camera è riempita con un olio solitamente poco viscoso. La pompa è essenzialmente una girante radiale. Un anello guida è installato sul bordo interno delle palette per garantire un percorso regolare al fluido. Ruotando, la pompa spinge il fluido verso l'esterno per effetto della forza centrifuga, imprimendo ad esso un momento angolare. Il fluido spostato dalla pompa verso l'esterno del dispositivo è costretto a rientrare verso il centro attraverso le pale della turbina, che viene cosi messa in rotazione. Il mozzo della turbina è calettato sull'albero di ingresso della trasmissione tramite un profilo scanalato. La curvatura delle palette della turbina è opposta a quella delle palette della pompa. Pertanto il fluido spinto dall'impulsore contro le palette della turbina trasferisce la coppia all'albero di ingresso della trasmissione, facendolo ruotare nello stesso verso dell'albero motore.

La coppia di uscita può essere superiore a quella di entrata, da cui il nome del dispositivo: una bassa coppia ad alta velocità angolare viene convertita infatti in una coppia elevata a bassa velocità. Quando, nei primi anni '30, sono apparse le prime trasmissioni automatiche, non si parlava ancora di convertitore di coppia, ma di giunto idraulico, composto esclusivamente dalla pompa e dalla turbina. Esso era un mezzo per trasferire la coppia dal motore alla trasmissione e inoltre consentiva al veicolo di fermarsi con il cambio in presa e con il motore al minimo. Tuttavia questi primordiali giunti idraulici avevano un problema: la scarsa capacità di accelerazione. Il motore doveva faticare prima che il veicolo acquisisse velocità. Il problema si verificava perché i vani della pompa e della turbina avevano curvature opposte. Il fluido uscente dalla turbina era spinto contro la pompa in verso opposto a quello di rotazione del motore. Non solo si disperde potenza per pompare il fluido inizialmente, ma anche per vincere la forza del fluido stesso proveniente dalla turbina.

Lo statore è stato introdotto proprio per vincere questa forza controproducente, con i vantaggi aggiuntivi di aumentare la coppia prodotta dall'impulsore e di ridurre il calore generato per attrito del fluido sulle pareti. Lo statore è collocato tra la pompa e la turbina. È montato sull'albero di reazione, che è solidale alla cassa della trasmissione. I vani dello statore ricevono il fluido in uscita dalla turbina e lo redirigono in maniera tale da colpire il retro delle palette dell'impulsore, fornendo ad esso una spinta aggiuntiva. Il vantaggio in termini di coppia si aggira tra il 30 ed il 50%. L'effetto delle forze di reazione esplicate tenderebbe a farlo ruotare in verso opposto: per questo motivo viene montato su un dispositivo a ruota libera che ne consente la rotazione in un solo verso.

Valerio Rossi

Valerio RossiSono Valerio Rossi e sono l'Amministratore di MeccanicaWeb.it

Sono laureato triennale con voto 110 e lode in ingegneria meccanica presso l'Università di Roma Tor Vergata e sono attualmente studente in ingegneria meccanica magistrale. La mia tesi di laurea triennale è visibile su MeccanicaWeb.it Monitoraggio del comfort vibrazionale secondo la ISO 2631: progetto e realizzazione di un dispositivo low cost con impostazione e validazione di un modello predittivo.

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