COMO FUNCIONAM OS CONVERSORES DE TORQUE

20/06/2012 11:22
 

Introdução

 
Se você já leu sobre câmbios manuais, sabe que um motor é conectado ao câmbio por meio de uma embreagem. Sem essa conexão, um carro não seria capaz de parar completamente sem deixar o motor morrer. Mas carros com câmbio automático não possuem uma embreagem para desconectar o câmbio do motor. Em vez disso, eles utilizam um engenhoso dispositivo chamado conversor de torque. Ele pode não parecer grande coisa, mas o mecanismo interno é muito interessante.

 

Neste artigo, aprenderemos por que carros com câmbio automático necessitam de um conversor de torque, como ele funciona e alguns dos seus benefícios e desvantagens.
 

Princípios básicos

Exatamente como os carros de câmbio manual, os carros com cãmbio automático precisam de uma maneira de deixar o motor em funcionamento enquanto as rodas e as marchas na transmissão estão parados. Carros de caixa manual utilizam uma embreagem, o que desconecta completamente o motor da transmissão. Carros com caixa automática utilizam um conversor de torque.

 


O conversor de torque está localizado entre o motor
e a transmissão

 

Um conversor de torque é um tipo de acoplamento hidráulico que permite que o motor gire, algo independentemente do câmbio. Se o motor gira mais lento, como quando o carro está parado no semáforo, a quantidade de torque que passa pelo conversor de torque é menor, de modo que para manter o carro parado é preciso apenas uma pequena pressão no pedal do freio.

Se você pisar no acelerador enquanto o carro estiver parado, terá de pressionar o freio com mais força a fim de evitar que o carro se mova. Isso acontece porque quando você pisa no acelerador, o motor acelera e bombeia mais fluido para dentro do conversor de torque, fazendo com que mais torque seja transmitido às rodas.
 

O interior de um conversor de torque

Como mostrado na figura abaixo, existem quatro componentes dentro da reforçada caixa do conversor de torque:
  • bomba
  • turbina
  • estator
  • fluido hidráulico

 


As partes de um conversor de torque (da esquerda para à direita): turbina, estator, bomba

 

A caixa do conversor de torque é aparafusada ao volante do motor, de forma que funcione na mesma velocidade que ele. As aletas que geram a compressão do conversor de torque são anexadas à caixa, de forma que também funcionem na mesma rotação que o motor. O corte abaixo mostra como tudo está conectado dentro do conversor de torque.

 


Como as partes do conversor de torque estão conectadas a transmissão e ao motor

 

A bomba dentro do conversor de torque é um tipo de bomba centrífuga. À medida que ela gira, o fluido é arremessado para fora, num sistema muito parecido com a forma que o ciclo de secagem de uma máquina de lavar roupas que arremessa água e roupas para a parede da bacia de lavagem. Quando o fluido é expelido, um vácuo é criado e mais fluido é puxado para o centro.

 


Uma parte da bomba do conversor de torque
é anexada a caixa

 

O fluido entra nas lâminas da turbina, que está conectada ao câmbio. A turbina faz com que o câmbio gire, e o carro se mova. Você pode observar no gráfico abaixo que as lâminas são curvas. Isso significa que o fluido externo que entra na turbina precisa de direção antes de sair do centro da turbina. É essa mudança direcional que leva a turbina a girar.

 


A turbina do conversor de torque: note as estrias no meio. É aí que ela se conecta ao câmbio.

 

Para alterar a direção de um objeto em movimento, é preciso aplicar uma força a esse objeto - não importa se o objeto é um carro ou uma gota de fluido. Seja o que for que aplique a força para fazer algo girar, sente a mesma força, porém em sentido contrário. Assim, à medida que a turbina faz com que o fluido mude de direção, o fluido faz com que a turbina gire.

O fluido deixa o centro da turbina, movendo-se em uma direção diferente daquela que entrou. Se você observar as setas na figura acima, verá que o fluido sai da turbina movendo-se em direção oposta àquela que a bomba (e o motor) está girando. Se o fluido pudesse atingir a bomba, diminuiria a rotação do motor, desperdiçando energia. É por isso que um conversor de torque possui um estator.

 


O estator envia o fluido que está retornando da turbina à bomba. Isso melhora a eficiência do conversor. Observe as ranhuras, que estão conectadas a uma embreagem unidirecional dentro do estator.

 

O estator está posicionado bem no centro do conversor de torque. Sua função é redirecionar o fluido que retorna da turbina antes que ele atinja a bomba novamente. Isso aumenta em muito a eficiência do conversor de torque.

O estator possui lâminas com um desenho bastante vigoroso que invertem a direção do fluido quase que completamente. Uma embreagem unidirecional (dentro do estator) o conecta a uma árvore fixa na transmissão (a direção na qual a embreagem faz o estator girar está marcada na figura acima). Devido a essa configuração, o estator não gira com o fluido - ele apenas gira na direção oposta, forçando o fluido a mudar de direção quando atinge as lâminas do estator.

Quando o carro está se movendo ocorre algo curioso. Existe um ponto, aproximadamente a 65 km/h, no qual tanto a bomba quanto a turbina estão girando praticamente à mesma rotação (a bomba sempre gira ligeiramente mais rápido). Nesse ponto o estator não é necessário, pois o fluido retorna da turbina e entra na bomba na mesma direção que ela.

Mesmo que a turbina altere a direção do fluido e arremesse-o para trás, ainda assim ele acaba movendo-se na mesma direção que a turbina, pois ela está girando mais rápido do que o fluido bombeado para outra direção. Se você estivesse em pé na traseira de uma pick-up que está andando a 95 km/h e arremessasse uma bola para trás a 65 km/h, a bola ainda se moveria a 30 km/h. Isso é semelhante ao que acontece na turbina: o fluido está sendo arremessado para trás em uma direção, mas não tão rápido quanto já estava se movendo na direção oposta.

A essas velocidades, o fluido atinge a parte de trás das lâminas do estator, levando-o a ficar em roda-livre na embreagem unidirecional, de modo que ele não impede a passagem do fluido através dele.
 

Benefícios e pontos fracos

Além da importante função de permitir que seu carro pare completamente sem que o motor morra, o conversor de torque na verdade dá ao veículo mais torque na aceleração da imobilidade. Conversores de torque modernos são capazes de multiplicar o torque do motor duas ou três vezes. Esse efeito acontece apenas quando o motor estiver girando muito mais rápido que o câmbio.

Em velocidades mais altas, o câmbio alcança o motor, eventualmente movendo-se quase na mesma rotação. O ideal, no entanto, seria que a transmissão se movesse exatamente na mesma rotação do motor, pois essa diferença de rotação desperdiça energia. Isso é parte da razão pela qual carros com câmbio automático consomem mais combustível do que carros com câmbio manual.

Para rebater esse efeito, muitos carros possuem hoje conversor de torque com um sistema de bloqueio. Este trava as duas metades do conversor de torque quando ganham rotação, eliminando a patinagem e reduzindo o consumo. Em geral, o bloqueio do conversor de torque só ocorre na última marcha, mas de uns anos para cá ele foi estendido a mais marchas, até mesmo à primeira. É o caso do câmbio automático 7G-Tronic, de sete marchas, de alguns automóveis Mercedes-Benz. 

 

Voltar