El dispositivo y el principio de funcionamiento de un convertidor de par moderno.

El primer convertidor de par apareció hace más de cien años. Después de haber sufrido muchas modificaciones y mejoras, este método eficiente de transmisión suave del par se utiliza hoy en día en muchas áreas de la ingeniería mecánica, y la industria automotriz no es una excepción. Conducir ahora es mucho más fácil y cómodo, ya que ya no es necesario utilizar el pedal del embrague. El dispositivo y el principio de funcionamiento del convertidor de par, como todo lo ingenioso, es muy sencillo.

La historia de la

Por primera vez, el principio de transferencia de par mediante la recirculación de fluido entre dos impulsores sin una conexión rígida fue patentado por el ingeniero alemán Hermann Fettinger en 1905. Los dispositivos que funcionan según este principio se denominan acoplamientos hidráulicos. En ese momento, el desarrollo de la construcción naval requería que los diseñadores encontraran una manera de transferir gradualmente el par de una máquina de vapor a enormes hélices de barcos en el agua. Cuando estaba bien acoplado, el agua ralentizaba la sacudida de las palas durante el arranque, creando una carga inversa excesiva en el motor, los ejes y sus articulaciones.

Posteriormente, se empezaron a utilizar acoplamientos hidráulicos modernizados en los autobuses de Londres y las primeras locomotoras diésel para asegurar su arranque sin problemas. E incluso más tarde, los acoplamientos hidráulicos facilitaron la vida a los conductores de automóviles. El primer automóvil de producción con convertidor de par, el Oldsmobile Custom 8 Cruiser, salió de la línea de ensamblaje de General Motors en 1939.

Dispositivo y principio de funcionamiento.

El convertidor de par es una cámara cerrada de forma toroidal, dentro de la cual los impulsores de bombeo, reactor y turbina se colocan coaxialmente uno cerca del otro. El volumen interno del convertidor de par está lleno de líquido para transmisiones automáticas que circulan en círculo de una rueda a la otra. La rueda de la bomba está hecha en la carcasa del convertidor y está conectada rígidamente al cigüeñal, es decir, gira con la velocidad del motor. La rueda de la turbina está rígidamente conectada al eje de entrada de la transmisión automática.

Entre ellos está la rueda del reactor o estator. El reactor está montado sobre un embrague de rueda libre que le permite girar en una sola dirección. Las palas del reactor tienen una geometría especial, por lo que el flujo de fluido que regresa de la rueda de la turbina a la rueda de la bomba cambia de dirección, lo que aumenta el par en la rueda de la bomba. Ésta es la diferencia entre un convertidor de par y un acoplamiento hidráulico. En este último, no hay reactor y, en consecuencia, el par no aumenta.

¿Cómo funciona? El convertidor de par se basa en la transferencia de par del motor a la transmisión mediante un flujo de fluido recirculante, sin conexión rígida.

Un impulsor impulsor, acoplado al cigüeñal giratorio del motor, crea un flujo de fluido que golpea las palas de una rueda de turbina opuesta. Bajo la influencia del fluido, se pone en movimiento y transmite el par al eje de entrada de la transmisión.

Con un aumento en la velocidad del motor, la velocidad de rotación del impulsor aumenta, lo que conduce a un aumento en la fuerza del flujo de fluido que transporta la rueda de la turbina. Además, el líquido, que regresa a través de las palas del reactor, recibe una aceleración adicional.

El flujo de fluido se transforma en función de la velocidad de rotación del impulsor. En el momento de igualar las velocidades de la turbina y las ruedas de la bomba, el reactor impide la libre circulación del líquido y comienza a girar gracias a la rueda libre instalada. Las tres ruedas giran juntas y el sistema comienza a funcionar en modo de acoplamiento de fluido sin aumentar el par. Con un aumento de la carga en el eje de salida, la velocidad de la rueda de la turbina se ralentiza con respecto a la rueda de bombeo, el reactor se bloquea y nuevamente comienza a transformar el flujo de fluido.

Ventajas

1. Movimiento suave y puesta en marcha.
2. Reducción de vibraciones y cargas en la transmisión por funcionamiento irregular del motor.
3. Posibilidad de aumentar el par motor.
4. Sin necesidad de mantenimiento (reposición de elementos, etc.).

Limitaciones

1. Baja eficiencia (debido a la ausencia de pérdidas hidráulicas y conexión rígida con el motor).
2. Dinámica deficiente del vehículo asociada con el costo de la energía y el tiempo para desenrollar el flujo de fluido.
3. Alto costo

Modo de bloqueo

Para hacer frente a las principales desventajas del convertidor de par (baja eficiencia y mala dinámica del vehículo), se ha desarrollado un mecanismo de bloqueo. Su principio de funcionamiento es similar al del embrague clásico. El mecanismo consta de una placa de bloqueo, que se conecta a la rueda de la turbina (y por lo tanto al eje de entrada de la caja de cambios) a través de los resortes del amortiguador de vibraciones torsionales. La placa tiene un revestimiento de fricción en su superficie. A la orden de la unidad de control de la transmisión, la placa se presiona contra la superficie interior de la carcasa del convertidor por medio de la presión del fluido. El par comienza a transmitirse directamente desde el motor a la caja de cambios sin que intervengan fluidos. Así, se consigue una reducción de pérdidas y una mayor eficiencia. El bloqueo se puede habilitar en cualquier marcha.

Modo deslizamiento

El bloqueo del convertidor de par también puede estar incompleto y funcionar en el llamado "modo de deslizamiento". La placa de bloqueo no se presiona completamente contra la superficie de trabajo, lo que proporciona un deslizamiento parcial de la almohadilla de fricción. El par se transmite simultáneamente a través de la placa de bloqueo y el fluido en circulación. Gracias al uso de este modo, las cualidades dinámicas del automóvil aumentan significativamente, pero al mismo tiempo se mantiene la suavidad del movimiento. La electrónica garantiza que el embrague de bloqueo se active lo antes posible durante la aceleración y se desactive lo antes posible cuando se reduce la velocidad.

Sin embargo, el modo de deslizamiento controlado tiene un inconveniente significativo asociado con la abrasión de las superficies del embrague, que, además, están expuestas a severos efectos de temperatura. Los productos de desgaste penetran en el aceite y perjudican sus propiedades de trabajo. El modo de deslizamiento permite que el convertidor de par sea lo más eficiente posible, pero al mismo tiempo reduce significativamente su vida útil.