Il convertitore di coppia è un dispositivo idraulico, utilizzato negli autoveicoli con cambio automatico per disaccoppiare il motore dalla trasmissione e nei sistemi di propulsione marina per unire la potenza di due o più motori sullo stesso asse.
Nelle automobili le sue funzioni principali sono le seguenti:
- moltiplicare la coppia generata dal motore o funzionare da giunto idraulico, trasmettendo la coppia del motore alla trasmissione;
- fungere da frizione automatica, permettendo al motore di rimanere in moto quando il veicolo è fermo e accesso;
- assorbire le vibrazioni torsionali del motore e della trasmissione, grazie all’intermediazione del fluido e all’assenza di connessioni meccaniche dirette attraverso il convertitore;
- addolcire l’erogazione del motore, grazie alla sua inerzia, smorzando gli impulsi di potenza dei pistoni;
- comandare la pompa del sistema di controllo idraulico.
La pompa ruota insieme al motore, considerazione importante quando un veicolo è trainato. In tal caso infatti, se le ruote sono a terra e il motore è spento, gli assali muovono l’albero di uscita e quello intermedio della trasmissione, ma i rispettivi cuscinetti non ricevono lubrificazione. Pertanto esiste un notevole rischio di danneggiamento quando il veicolo viene trainato per una lunga distanza o a velocità elevate.
Funzionamento del convertitore di coppia
La coppia trasferita dal convertitore è massima a regimi di rotazione medio-alti mentre diminuisce notevolmente a bassi regimi. Quando il motore è al minimo il dispositivo praticamente non trasferisce più coppia, realizzando la separazione tra i due componenti. Questo comportamento permette di sostituire la frizione con il convertitore di coppia. Il convertitore svolge la stessa funzione della frizione in un veicolo a cambio manuale, ma in modo completamente automatico. A motore spento si ha un’importante differenza rispetto all’impiego di una classica frizione: in tale condizione infatti non viene trasferita alcuna coppia dalle ruote verso il motore e viene a mancare l’effetto di blocco che normalmente si ha in un veicolo con cambio manuale e frizione. Per questo motivo i cambi automatici sono sempre dotati di un’apposita funzione di parcheggio che blocca meccanicamente la trasmissione.
Il convertitore di coppia presenta quindi 3 stati operativi:
- Stallo: l’albero motore applica potenza alla pompa, ma la turbina non può ruotare. Questa condizione si ha per esempio quando il pilota ha innestato la trasmissione (D sul selettore), ma impedisce al veicolo di muoversi agendo sui freni. In questa condizione si ottiene la massima moltiplicazione di coppia. Si assume questa condizione valida fino ai primi istanti in cui si muove il veicolo.
- Accelerazione: il veicolo sta accelerando ma c’è ancora una considerevole differenza tra le velocità di rotazione di pompa e turbina. La moltiplicazione di coppia è ovviamente inferiore al caso di stallo.
- Coppia: la turbina ha raggiunto il 90% della velocità della pompa e la moltiplicazione di coppia è praticamente assente. Nei moderni cambi in questa condizione si ha l’intervento di una frizione convenzionale che assicura un rigido collegamento tra motore e trasmissione, aumentando il rendimento del convertitore a regime.
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