convertisseur de couple

Un convertisseur de couple est une chambre scellée remplie de fluide de transmission automatique (ATF) qui transfère la puissance de rotation d'un moteur thermique ou électrique à une charge, généralement les roues d'un véhicule via une transmission automatique. Contrairement à un embrayage mécanique, il utilise le mouvement du fluide plutôt que le frottement pour s'engager et se désengager, et il peut multiplier le couple sur l'arbre de sortie lorsque les vitesses d'entrée et de sortie diffèrent considérablement. Cela permet à un moteur tournant, par exemple, à 2000 tr/min d'accélérer une entrée de transmission stationnaire de zéro tr/min sans caler le moteur.

Le convertisseur contient trois éléments rotatifs principaux: la pompe (entraînée par le moteur), la turbine (entraînant l'arbre d'entrée de la transmission) et le stator (une roue à roue libre qui redirige le flux de fluide). L'ATF est accéléré vers l'extérieur par la pompe en rotation et frappe les aubes de la turbine, transférant l'élan. Le fluide entre ensuite dans le stator, qui le redirige vers la pompe selon un angle plus efficace lorsque la vitesse de la turbine est faible. Cette redirection crée l'effet de multiplication du couple. À mesure que la vitesse de la turbine augmente et approche la vitesse de la pompe, l'embrayage du stator se déverrouille et le convertisseur perd son efficacité de multiplication mais gagne en efficacité globale.

Le rapport du couple en sortie au couple en entrée est appelé rapport de décrochage ou facteur de multiplication du couple. La plupart des convertisseurs de couple automobiles ont des rapports de décrochage compris entre 1,8 et 2,5, ce qui signifie qu'un couple d'entrée de 200 lb-pi peut devenir 360 à 500 lb-pi sur l'arbre de la turbine lorsque la turbine est bloquée ou presque à l'arrêt. Les convertisseurs industriels lourds utilisés sur les équipements miniers ou les navires peuvent avoir des rapports de décrochage différents selon le profil de charge. À mesure que les vitesses du convertisseur se synchronisent, la multiplication diminue; en couplage complet (lorsque la pompe et la turbine tournent à peu près à la même vitesse), le rapport de couple approche 1:1 et l'efficacité approche celle d'un arbre mécanique rigide.

Défaillances courantes et contraintes de fonctionnement

La dégradation de l'ATF est le principal mécanisme d'usure. La chaleur, la contamination par l'eau et les dommages par cisaillement aux modificateurs de viscosité du fluide réduisent la lubrification et le refroidissement, provoquant l'érosion des aubes de turbine, la cavitation de la pompe et la défaillance des roulements. La surchauffe au-dessus de 200°C (390°F) accélère la dégradation du fluide. Les particules métalliques provenant de l'usure des roulements contaminent davantage le fluide, créant une spirale de défaillance. Le test de décrochage du convertisseur (maintenir la turbine immobile pendant que la pompe tourne) est utilisé comme contrôle de diagnostic; la vitesse de décrochage normale pour les véhicules de tourisme est généralement de 1600 à 2200 tr/min, et une déviation signale des dommages internes. Des vitesses de décrochage élevées indiquent souvent un patinage, des vitesses faibles indiquent un blocage ou une obstruction du convertisseur.

Dans les transmissions automatiques, le convertisseur de couple a été largement complété ou remplacé par des embrayages de verrouillage qui accouplent mécaniquement la pompe et la turbine à des vitesses d'autoroute pour améliorer l'économie de carburant. Les convertisseurs modernes peuvent avoir des ressorts d'amortissement internes pour réduire les chocs de la transmission et prolonger la durée de vie de l'embrayage dans la boîte de vitesses. Les applications industrielles et marines continuent de s'appuyer sur des convertisseurs plus grands sans dispositifs de verrouillage, car ces applications privilégient une accélération douce et l'absorption de charge plutôt que l'efficacité énergétique.