Convertitore di coppia: cos'è e come funziona?

Ora che vi abbiamo raccontato quali sono i principali cambi automatici presenti sul mercato e quali sono le loro caratteristiche, continuiamo con uno degli elementi presenti in questi cambi, che svolge una funzione molto importante: si tratta del convertitore di coppia. Per questo vi spieghiamo cos’è e quale funzione svolge all’interno di un cambio automatico.

Il convertitore di coppia è una trasmissione idrodinamica che si accoppia in aggiunta al cambio automatico. Questo elemento meccanico fu inventato dall’ingegnere tedesco Hermann Föttinger, che lo brevettò nel 1905, applicandolo per la prima volta nella costruzione navale. Naturalmente il convertitore di coppia è stato adottato anche da altri settori, come l’aviazione, i macchinari industriali, i treni e l’automotive. Nell’automotive, che è il settore di cui ci occupiamo, fu introdotto all’inizio degli anni ’30, quando venne adottato dagli autobus e dai mezzi pesanti della compagnia inglese con sede a Coventry, Daimler Motor Company.

Come vedete non si tratta di un componente particolarmente moderno, e nel corso di tutti questi anni ha avuto tempo sufficiente per perfezionare il proprio funzionamento, ma questo non significa che i suoi componenti e il suo funzionamento siano cambiati. Il convertitore di coppia è un componente meccanico utilizzato nei cambi automatici per sostituire un altro componente che in questi cambi non è presente: la frizione. Serve quindi a realizzare il collegamento tra il cambio e il motore e, di conseguenza, a trasmettere la coppia motrice al cambio. Il convertitore di coppia è composto dai seguenti elementi che ne rendono possibile il funzionamento, ciascuno dei quali svolge funzioni molto importanti:

• Corpo del convertitore di coppia o pompa: questo elemento ruota solidale al motore, quindi il suo funzionamento inizia nel momento stesso in cui avviamo il motore. La pompa, detta anche corpo del convertitore di coppia, è composta da palette che generano una forza centrifuga lanciando verso la turbina l’olio che contiene.

• Turbina: l’olio lanciato dalla pompa colpisce le pale curve che formano la turbina, permettendo essenzialmente il movimento del veicolo, grazie al fatto che la turbina è collegata direttamente alla trasmissione. Le pale della turbina ricevono l’olio dalla pompa in direzione opposta alla propria rotazione, quindi è necessario che l’olio cambi verso e, quando torna nuovamente alla pompa, deve riprendere il proprio senso di rotazione affinché non si verifichino perdite eccessive di potenza.
• Statore: lo statore è l’elemento che si occupa di rinviare l’olio alla pompa, cambiandone la direzione del flusso grazie a un cuscinetto montato che gli consente di ruotare in un solo senso. In questo modo l’olio inverte il proprio verso di rotazione poco prima di tornare alla pompa, consentendo così di aumentare l’efficienza del convertitore di coppia.

• Frizione di blocco: questo elemento è tipico dei cambi automatici moderni ed è in grado di escludere il convertitore di coppia in base alle necessità, essendo controllato dalla centralina del veicolo. Ciò perché nella fase di frizione, quando il rapporto di coppia motrice è 1:1, il convertitore di coppia lavora con perdite di rendimento che possono arrivare fino al 95% nei motori di grande potenza, mentre per la trasmissione della forza non si può mai superare un 3% di slittamento. È accoppiata alla pompa e viene premuta dall’olio contro di essa quando entra la coppia motrice, in modo da ottenere una propulsione rigida senza slittamento, simile a quella di una frizione normale.