Il Torque Converter Intro. Il Torque Converter Funzionamento (base)

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1 Il Intro Tutte le vetture con cambio manuale dispongono di una frizione interposta tra motore e trasmissione che ha la funzione di creare o interrompere il collegamento meccanico tra questi due dispositivi, consentendo al guidatore, tra le altre cose, di fermare completamente il veicolo senza la necessità di dover tutte le volte spegnere il motore. Nelle vetture con cambio automatico invece, non è presente una frizione che disconnette meccanicamente la trasmissione dal motore. Tuttavia è presente un altro dispositivo che garantisce la piena funzionalità a queste vetture: IL TORQUE CONVERTER. Intro Laboratorio Carsim 1 Il Funzionamento (base) Il Torque converter realizza un accoppiamento viscoso che consente al motore, in determinate condizioni, di girare indipendentemente (o quasi) dalla trasmissione comportandosi come una frizione aperta, mentre, in altre condizioni, trasferisce il moto dal motore alla trasmissione (a meno dei rapporti di conversione e dell efficienza del dispositivo) come se fosse una frizione chiusa. In una vettura con cambio automatico, quando il motore gira lentamente (es. fermata al semaforo) il torque converter trasmette comunque una piccola coppia dal motore al cambio. E quindi questo il motivo per cui è necessaria una piccola pressione sul freno per mantenere ferma una vettura di questo tipo con motore acceso e in modalità D. All aumentare di rpm e coppia del motore, la coppia trasmessa dal dispositivo aumenterà secondo la curva caratteristica del dispositivo stesso. Intro Laboratorio Carsim 2

2 Il Componenti All interno di una campana (housing) meccanicamente molto resistente sono alloggiati: - Pompa - Turbina - Statore - Fluido di Trasmissione Intro Laboratorio Carsim 3 Il Funzionamento (pompa) - La campana è connessa rigidamente al volano del motore, essi girano quindi alla stessa velocità. - Le palette che costituiscono la pompa sono attaccate all interno della campana, anche la pompa quindi gira alla stessa velocità del motore. - Essendo una pompa centrifuga, il fluido tende a spostarsi sulle pareti esterne creando un vuoto all interno che richiama ulteriore fluido. Questo fenomeno aumenta all aumentare della velocità di rotazione. Intro Laboratorio Carsim 4

3 Il Funzionamento (turbina) - Il fluido entra quindi nella turbina, che è connessa alla trasmissione, causando così il movimento della vettura. - Le pale delle turbine sono curve. Questo significa che il fluido, il quale entra dall esterno, deve cambiare direzione prima di uscire dal centro della turbina, è proprio questo cambiamento di direzione che fa girare la turbina. Intro Laboratorio Carsim 5 Il Funzionamento (statore) - Il fluido esce dal centro della turbina muovendosi però in maniera differente (e più lento) rispetto a come è entrato nella pompa. In questo modo se il fluido rientrasse direttamente nella pompa ne causerebbe un rallentamento (rallentando quindi anche il motore) con conseguente perdita di energia ed efficienza. E per questo motivo che è presente uno statore attraverso il quale il fluido passa prima di rientrare nella pompa. -Lo statore ha un design delle pale molto aggressivo ed è connesso ad un albero della trasmissione tramite una frizione monodirezionale che gli consente di ruotare solo in un senso. - In questo modo lo statore non può girare con il fluido, ma solo in direzione opposta, forzando così il fluido a cambiare nuovamente direzione colpendo le pale dello statore. NOTA: Esiste una velocità del veicolo (circa 64 km/h), per cui pompa e turbina girano alla stessa velocità (la pompa gira sempre leggermente più veloce) e il fluido che esce dalla turbina si muove come quello in ingresso alla pompa, quindi intorno a questa condizione particolare lo statore non sarebbe necessario. Intro Laboratorio Carsim 6

4 Il Vantaggi/Svantaggi - Consente ai veicoli con cambio automatico di fermarsi senza che il motore si spenga. - Moltiplica anche di tre volte la coppia in uscita dal motore (allo spunto, cioè quando il motore gira molto più velocemente della trasmissione) - Il passaggio del fluido nello statore crea comunque una perdita di energia (e quindi minore efficienza) ed è per questo che le vetture con cambio automatico (a parità di caratteristiche) consumano di più rispetto alle altre. - Quando il motore è spento non viene trasferita nessuna coppia dal motore alla trasmissione (elementi fermi) venendo quindi a mancare l effetto blocco che si ha su una vettura con cambio manuale quando la si lascia con il motore spento e una marcia inserita. Questo è il motivo per cui sulle vetture con cambio automatico è presente la modalità P (parcheggio), in questo caso la trasmissione viene bloccata meccanicamente. Intro Laboratorio Carsim 7 Il Lock Up Converter -Il convertitore di coppia, per sua stessa natura presenta uno slittamento, che provoca una perdita di energia sotto forma di calore disperso dal fluido. - Per aumentare l'efficienza energetica, i moderni convertitori integrano un sistema a frizione che unisce meccanicamente pompa e turbina quando il computer di bordo rileva sincronismo tra gli elementi. - Questo procedimento detto "lock up" ha la funzione inoltre, nel momento del rilascio del pedale acceleratore, di poter avere freno motore come nelle trasmissioni manuali. - In italiano questi dispositivi sono detti convertitori di coppia bloccabili Intro Laboratorio Carsim 8

5 Esercizio da Wong Ground Vehicle Theory Intro Laboratorio Carsim 9 Soluzione da Wong Ground Vehicle Theory 0.87 Intro Laboratorio Carsim 10

6 Il CarSim (1) Layout veicolo (F-Class, Sedan w/8-spd. Transmission) Caratteristiche Torque Converter Intro Laboratorio Carsim 11 Il CarSim (2) Slittamento Intro Laboratorio Carsim 12

7 Il CarSim (3) Moltiplicazione coppia allo spunto Intro Laboratorio Carsim 13 Verifica Funzionamento Es1 Test track: Rettilineo asfaltato uniformemente, piano e con coefficiente d attrito costante su tutta la superficie Condizioni iniziali: Velocità iniziale=0 km/h. Condizioni di prova: Rampa fino a full throttle in 0.2 secondo, no brake, no steer. Prove1: Simulare una accelerazione da fermo. Risultati: Analizzare e commentare: - differenza di velocità tra albero in uscita dal motore e albero in ingresso alla trasmissione - differenza di coppia tra albero in uscita dal motore e albero in ingresso alla trasmissione. Calcolare inoltre lo speed ratio e il torque ratio a 10km/h, 100km/h e 150km/h. Intro Laboratorio Carsim 14