Il convertitore di coppia: Come funziona?

Nelle auto con cambio automatico, la frizione viene innestata mediante una centralina elettronica e in alcuni casi può essere sostituita con un convertitore di coppia.

Esso connette il motore al cambio (non attraverso un contatto tra elementi solidi come avviene per la tradizionale frizione) ma tramite il moto di un fluido che interagisce con le palette di una pompa, una turbina o uno statore, all’interno di un carter dalla forma toroidale.

Principi di funzionamento:

La pompa è collegata direttamente all’albero motore, ricevendone il moto rotatorio; è costituita da un disco con palette con una specifica conformazione geometrica che, per effetto della forza centrifuga, invia il fluido radialmente contro le pareti dell’involucro. La forma delle pareti dell’involucro fa sì che il fluido le percorra, giunga alla turbina e la metta in rotazione agendo sulle sue palette; successivamente il fluido torna alla pompa passando dal centro del convertitore, attraverso lo statore, per poi ricominciare il ciclo.

Lo statore è montato su di un albero solidale al carter del cambio, su una ruota libera, che ne permette la rotazione in un solo verso; riceve il fluido dal centro della turbina e attraverso la particolare geometria palettata lo indirizza verso la pompa. Il rotore impedendo al fluido di rallentare o tornare indietro verso la turbina è il responsabile della moltiplicazione della coppia, facendo sì che l’energia cinetica del fluido aumenti ad ogni ciclo.

Una maggiore differenza di velocità di rotazione tra pompa e turbina, implica maggiore velocità relativa tra le due giranti e maggiore potenza.

Regimi di Funzionamento:

1. Fino a che il motore è in funzione, lo è anche il convertitore di coppia; fermando il veicolo con il motore in moto, viene trasmessa una piccola coppia al veicolo, basta però azionare il freno per rimanere fermi. Questo è detto regime di stallo;
2. In accelerazione la pompa gira molto più velocemente della turbina, trasmettendo più coppia al cambio; in questa fase è determinante la presenza del rotore che energizza il moto del fluido e fa sì che la coppia trasmessa sia molto più alta, anche di due o tre volte, di quella disponibile in assenza del convertitore;
3. Quando si raggiunge la velocità di crociera pompa e turbina girano a velocità molto simili, la potenza trasmessa è minima, l’effetto dello statore viene meno e il convertitore si comporta come se fosse un normale giunto idraulico.

Considerazioni:

Naturalmente l’impiego di questo dispositivo ha sia pregi che difetti; l’assenza di superfici solide di contatto costituisce il principale dei vantaggi in quanto, rispetto ad una frizione tradizionale, si riduce notevolmente l’usura delle componenti. E ancora, l’erogazione della potenza risulta più graduale, il cambio marcia più fluido e rapido, per un comfort di guida nettamente migliore.

Però, per trasferire coppia, è necessaria una differenza di velocità tra pompa e turbina dunque, c’è sempre strisciamento tra le due parti, con conseguente dissipazione di energia per attrito interno al fluido ed innalzamento dei consumi. Per sopperire a questo è stata introdotta la frizione di look-up che collega meccanicamente le due giranti rendendole solidali; in questo modo il fluido viene bypassato eliminando ogni perdita, trasmettendo tutta la coppia disponibile e riducendo i consumi. Inoltre essa funge da freno motore, riducendo la velocità del veicolo quando viene meno la pressione sul pedale.

A veicolo fermo e motore spento, motore e trasmissione sono scollegati quindi non viene erogata coppia frenante alle ruote e il veicolo potrebbe muoversi; per ovviare a questo, esiste la funzione parking che blocca la trasmissione e impedisce il movimento del veicolo.

Articolo a cura di Riccardo Cudia.