Il convertitore di coppia.

[Tode]

Il convertitore di coppia, è uno straordinario dispositivo che come dice il suo nome è ingrado di convertire "qualcosa" in coppia motrice da trasferire al cambio automatico e quindi alle ruote del veicolo, al fine di farle girare e dare trazione, è importante capire come funziona, su che principi fisici si basa e sulle evoluzioni che si possono trovare nei vari modelli di cambi, per aiutare a capire se il problema di cui il cliente si lamenta arriva dal convertitore oppure no.

FUNZIONAMENTO DEL CONVERTITORE DI COPPIA

Sapere alla perfezione le formule matematiche della fisica che regna in un convertitore di coppia serve a poco a noi meccanici, se non ai fini di curiosità, però almeno le basi sono necessirie.
Per semplificare partiamo dalla fine cioè a cosa serve, pensiamo ad un veicolo equipaggiato con un cambio automatico che ha il motore acceso al minimo e le ruote ferme, premendo l' acceleratore il veicolo deve cominciare a muoversi e più si accellera e più coppia deve essere trasferita alle ruote senza frizioni che slittano, come fare ? Usando il convertitore di coppia:

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La parte esterna chiamata POMPA è resa solidale all' albero motore attraverso dei bulloni che la fissano al volano dell albero motore quindi gira agli stessi giri (ad esempio al minimo) la parte interna che è collegata all' albero di ingresso del cambio automatico si chiama TURBINA, mentre l' elemento centrale è chiamati STATORE. La turbina non è fisicamente collegata ne alla pompa ne allo statore, la trasmissione del moto avviene solo attraverso un accoppiamento viscoso, dato dall' olio che riempie quasi il 50% del convertitore.

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L' olio sfrutta l' effetto della forza centrifuga, maggiore sarà la velocità di rotazione del motore, maggiore sarà la velocità del fluido che dalla parte interna della pompa attraversa le palette uscendo dalla sua parte esterna, entra nella turbina (collegata all' albero d' ingresso del cambio) e attraverso lo statore ritorna alla pompa.
Il flusso di olio che si viene a generare "colpisce" le palette della turbina con un angolo ed una forza proporzionale alla DIFFERENZA DI VELOCITà TRA POMPA E TURBINA , maggiore sarà la differenza, maggiore sarà la coppia motrice applicata all' albero d' ingresso del cambio, secondo la curva caratteristica del dispositivo stesso. ecco che qui si capisce cosa "converte il convertitore", ovvero la differenza di velocità in coppia motrice. Naturalmente è progettato per avere un trasferimento di coppia molto basso per differenza di giri molto bassi come al minimo e veicolo fermo ma come aumenta per pochi giri la forza applicata cresce considerevolmente (curva caratteristica) .
La pompa serve per generare il flusso di olio, la turbina per riceverlo, mentre lo statore ha un ruolo fluidodinamico, serve a reindirizzare il flusso dell' olio in modo che non rallenti, esso è montato su un albero solidale al carter del cambio ( un albero quindi che non gira) attraverso una ruota libera lo scopo di quest' ultima è che lo statore possa girare solo in un senso (disegno precedente) .

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Nei cambi automatici modernI si cerca di eliminare i due grossi punti deboli del convertitore di coppi, ovvero il confort, con trasmissioni che slittano sempre e non hanno il freno motore e la necessità di diminuire il consumi di carburante è infatti lui la principale causa che attribuisce ai cambi automatici di non essere parsimonisi con i consumi, il bisogno di avere sempre una differenza di velocità tra i due componenti per poter trasmettere coppia, anche ad acceleratore costante ed il veicolo a velocità stabile, fa si che ci sia uno slittamento costante e quindi un grosso spreco di energia che si dissipa in calore, viene così introdotta una frizione che al momento opportuno viene attivata rendendo solidale la pompa e la turbina eliminando completamente lo slittamento .
La frizione all' interno del convertitore riceve il comando di attivazione attraverso dei fori posti sull' albero d' ingresso del cambio il quale è cavo e comunicante con il corpo valvole dove una elettrovalvola gestita dall ' elettronica gestisce il tutto.

Video che riassume quanto detto:



Una cosa che non molti sanno è che il comando del blocco del convertitore o look-up, come chiamato nei manuali, viene utilizzato oltre che per generare freno motore, anche per migliorare la "trazione" in fase di accelerata, sia da fermo che durante la marcia fino ad un valore di velocità o di condizione particolare, scritta nella mappa della centralina del cambio, infatti pilotando in duty cycle l' apposita elettrovalvola gestisce la pressione dell' olio che attiva la frizione al fine di farla slittare e aiutare il lavoro del convertitore di coppia. Nella frizione a volte sono inseriti dei parastrappi per rendere più confortevole il suo innesco.
Un' altra funzione del convertitore di coppia è quella di dover far girare la pompa dell' olio essendo l' unico organo che gira sempre anche quando il cambio è fermo è dotato di sporgenze che si inseriscono nella pompa, occorre ricordare che quando si monta un cambio automatico il convertitore deve essere già inserito nella campana del cambio stesso, assicurandosi che si sia inserito correttamente nelle scanalature della pompa dell' olio altrimenti durante il serraggio con il motore si rischia la distruzione del convertitore o della pompa.

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DIAGNOSI DEL CONVERTITORE.
Arriviamo forse alla parte più interessante, ma che non avrebbe nessun fondamento se non ci fosse quella teorica.
Partiamo con il dire che il convertitore di coppia è la causa principale dell' invecchiamento dell' olio lo stress termico e meccanico che sottopongono il fluido è molto elevato, alle auto che fanno molta montagna, trainano carichi pesanti come roulotte o carrelli, andrebbe anticipato il tagliando al cambio, per farsene una idea basta fare un giro con una qualsiasi auto con il cambio automatico e tenere sotto controllo la temperatura dell' olio, essa sale abbastanza velocemente nella fase di riscaldamento poi rallenta e si stabilizza dopo molta strada con quella del motore, se invece si mette in D si preme il freno e contemporaneamente si porta il motore a soli 1000-1200 giri la temperatura sale molto velocemente senza fermarsi superando facilmente i 100 gradi, il tutto pensando che il limite solitamente è posto a 120-125 gradi oltre il quale c'è il danneggiamento del cambio.

Livello dell' olio e qualità
Il titolo parla da se, poco olio significa un convertitore che durante il funzionamento genera schiuma inficiandone così la resa, anche la qualità dell' olio è importante un fluido che non ha le caratteristiche adeguate potrebbe avere una scarsa resa meccanica, come anche un olio molto vecchio.

Prova di stallo
È un test molto violento e consiste nel portare al massimo sforzo meccanico il convertitore al fine di stabilire se da lui partono delle vibrazioni oppure qualche organo meccanico interno è guasto, va effettuato con il motore ed il cambio a temperatura di esercizio, il livello dell 'olio corretto e se possibile una volta sola.
Posizionarsi in una zona sicura sia per se stessi che per gli altri, tirare il freno a mano, premere a fondo il pedale del freno e mantenerlo premuto, accelerare al massimo, ora verificare a che regime di giri si sdtabilizzi solitamente è tra i 2000 e 2500 giri, valore in cui il convertitore assorbe tutta la potenza del motore, tanto da non farlo piu salire di giri.
Se il regime è molto più alto le cause possono essere un livello dell' olio troppo basso, oppure la ruota libera del reattore rotta o qualche danno alle palette che convogliano l' olio.
Con la prova di stallo si può evidenziare un rumore o una vibrazione da attribuire al convertitore.
Se durante una prova di stallo non si ha nessuna resistenza o comunque molto bassa, quindi un regime giri motore elevato, la causa non è subito da attribuire al convertitore, il problema si potrebbe attribuire ad una frizione che slitta nel cambio, occorre collegarsi con la diagnosi e verificare che i giri ingresso cambio siano 0,visto che l' auto è ferma se essi sono uguali o simili ai giri motore c' è un componente nel cambio usurato o rotto, ma il convertitore non è la causa.

La frizione Look-up o Tcc.
Questo componente è difficile da analizzare in alcuni cambi si attiva in maniera proporzionale in base alla mappa integrata nella centralina, per poi attivarsi al 100%, solitamente sopra la terza marcia ed in fase di rilascio, oppure in funzioni particolari del cambio ad esempio in sport oppure in D1 o in D2, in alcuni per dare trazione passa da zero a 50% come per i cambi DP0 (AL4) poi al 100 % oppure in maniera precisa come per i cambi Aisin 6 marce o i mercedes 722.9 .
Per capire se il problema arriva dalla frizione o dalla sua gestione occorre conoscere il cambio e le strategie usate, serve un pò di pratica, attraverso la diagnosi abbiamo un grosso aiuto, esistono parametri come:

Giri motore.
Giri ingresso cambio.
Slittamento del convertitore misurato.
Slittamento del convertitore obiettivato.
Percentuale di comando del solenoide del blocco convertitore (look-up).

L' analisi di questi valori può aiutare molto, un indice di slittamento superiore a quello obiettivato solitamente genera un codice guasto, ma dipende dal software di diagnosi, a volte visualizzando i valori in grafico può aiutare molto.
La frizione può diventare rumorosa, oppure slittareare in maniera anomala, soprattutto durante le fasi di comando in PWM in accellerata leggera oppure in fase di rilascio a bassi regimi generando colpi alla guida e basso confort.
Nei casi più estremi la frizione si distrugge generando moltissimo deposito nel filtro e in coppa oltre a far deterirare l' olio stesso, in questo caso però oltre ad incolpare il gruppo convertitore bisogna mettere in discussione anche la parte di comando come la mecatronica.

Statore
E' un componente il cui scopo è reindirizzare i flussi dell' olio al fine di ottimizzare la resa anzi arriva ad ampliarla, difficilmente si guasta, mentre al ruota libera che gli permette di girare solo in un senso può rompersi o bloccarsi, avremo una scarsa trazione o un convertitore che vibra, solitamente lo si rileva con la prova di stallo.

Sperando il tutto possa darvi una mano in officina, concludo come sempre esortandovi ad inserire esperienze o correggendo quanto detto, se non fosse corretto aggiungo in oltre che In commercio esistono convertitori già revisionati oppure ditte che li revisionano aprendoli cambiando i componenti e richiudendoli, attenzione però ad affidarsi solo a ditte serie.

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