Bor dengan perpindahan tongkat mungkin sudah tidak asing lagi. mesin. mencengkeram. Penularan. Saat Anda melepaskan kaki dari kopling, mesin akan mati. Injak ke bawah, dan Anda bergerak. Ini adalah jabat tangan mekanis yang diinterupsi bila diperlukan. Tapi bagaimana dengan membanting pintu secara otomatis? Tidak ada pedal kopling. Tidak ada pemutusan. Namun saat mobil berhenti, mesinnya mendengung.
Bagaimana cara kerjanya?
Jawabannya adalah konverter torsi.
Meskipun kedengarannya seperti keajaiban teknologi yang rumit, pada dasarnya ini adalah perpaduan yang lancar. Menggantikan kopling mekanis dalam transmisi manual. Tanpa ini, mobil matic akan mogok setiap kali rem diinjak. Hal ini memungkinkan mesin berputar secara independen dari roda. Ini bukan sihir. Ini adalah mekanika fluida.
Fisika Twist
Mari kita perjelas satu hal. Torsi bukanlah kecepatan. Itu adalah kekuatan memutar.
Memutar poros engkol menghasilkan torsi. Torsi lebih besar berarti Anda bisa berakselerasi lebih cepat. Ini adalah energi di balik gerakan tersebut. Transmisi manual menghubungkan torsi mesin langsung ke transmisi. Roda berputar. Mesin sedang berjalan. Mereka terkunci bersama.
Tidak demikian halnya dengan transmisi otomatis.
Konverter torsi terletak di antara mesin dan girboks. Ia menggunakan cairan transmisi untuk mentransfer tenaga. Saat Anda berhenti di lampu merah, putaran mesin akan meningkat. Konverter berputar. Namun poros input transmisi tidak harus melakukannya. Cairan memungkinkan terjadinya selip. Slippage inilah yang menjadi kunci agar mesin tidak mati.
Kebanyakan orang bingung antara transmisi otomatis dengan transmisi CVT modern atau transmisi semi manual. Kita berbicara tentang otomatisasi planet tradisional di sini. Jenis yang mungkin Anda kendarai sejak tahun 1950-an. Sistem ini sepenuhnya bergantung pada kopling fluida ini. Teknologi baru seperti transmisi variabel kontinu (CVT) menggunakan sabuk dan katrol. Konverter torsi tidak digunakan. Tapi bagaimana dengan transmisi otomatis klasik? Ini semua tentang cairan.
Di dalam konverter
Perangkat ini terlihat seperti mur logam yang besar dan berat. Hanya itu yang bisa Anda lihat dari luar. Namun di dalamnya, tiga komponen utama bekerja sama.
- Impeler pompa (terhubung ke mesin)
- Turbin (terhubung ke gearbox)
- Stator (duduk di antara)
Mesin memutar pompa. Pompa menyuntikkan cairan transmisi ke turbin. Turbin berputar. Turbin memutar poros masukan transmisi. Mobil itu bergerak.
Tapi di sinilah hal itu menjadi menarik. Kalau hanya pompa dan turbin mempunyai efisiensi yang sangat rendah. Kekuasaan akan hilang. Masukkan statornya.
Stator mengubah arah aliran balik fluida dari turbin. Perkuat torsinya. Itu sebabnya disebut “konverter torsi”. Pada kecepatan rendah, konverter torsi melipatgandakan torsi mesin. Ini memberi Anda dorongan awal saat Anda menginjak pedal gas dari posisi berhenti. Tanpa penggandaan ini, mobil matic akan terasa lambat.
Stator tetap berada pada satu arah dengan bantuan kopling satu arah. Hal ini memungkinkan Anda mengubah arah fluida secara efektif selama akselerasi. Begitu mobil menambah kecepatan, aliran fluida berubah. Stator berputar bebas. Itu berhenti melipatgandakan torsi. Pada kecepatan jalan raya, konverter
Prinsip mekanis kopling hidrolik
Bayangkan konverter torsi sebagai jembatan hidrolik antara mesin dan transmisi. Tidak terikat erat seperti kopling mobil manual. Sebaliknya, ia menggunakan cairan transmisi otomatis untuk mentransfer tenaga. Pengaturan ini memungkinkan mesin untuk idle tanpa menghentikan seluruh drivetrain.
Saat Anda berhenti di lampu lalu lintas, mesin berputar tetapi hampir tidak ada yang bergerak ke arah roda. Cairannya tergelincir. Alhasil, menghentikan mobil di lampu lalu lintas terasa mudah dan tidak perlu menginjak pedal rem. Transfer torsi minimal.
Nyalakan gasnya. Kecepatan putaran meningkat. Pompa konverter bekerja lebih keras dan memompa lebih banyak cairan ke dalam sistem. Hal ini memberikan kekuatan nyata pada transmisi. Jika rem tidak diinjak dengan kuat, mobil akan terhuyung ke depan. Ini bukan suatu kerusakan. Fisikalah yang melakukan persis seperti yang dirancang untuk dilakukannya.
Di dalam konverter torsi
Di dalam konverter itu sendiri, tiga komponen utama bekerja sama. Mereka tidak menyatu. Mereka memiliki reaksi berantai.
Yang pertama adalah impeller (atau pompa). Terhubung langsung ke roda gila mesin. Saat motor berputar maka impeller juga ikut berputar. Ia bekerja seperti pompa sentrifugal dan membuang cairan ke luar.
Fluida ini kemudian mengenai komponen lain yaitu turbin. Turbin terhubung ke poros input transmisi. Cairan dari impeler mengenai bilah turbin dan membuatnya berputar. Beginilah cara tenaga ditransfer dari mesin ke gearbox.
Namun, konverter awal membuang-buang energi. Fluida berputar melalui turbin, kehilangan momentum, dan kembali ke mesin. Inilah bagian ketiga: Stator.
Stator terletak di antara turbin dan impeller. Ia tidak dapat berputar bebas pada kecepatan rendah. Mengubah rute aliran balik kembali ke impeler memerlukan kecerdikan. Ini menambah kekuatan pada aliran masuk. Peningkatan torsi inilah yang membuat mobil matic bisa berakselerasi dari posisi diam dengan begitu mudah, meski memiliki sambungan yang lebih licin dibandingkan kopling manual.
“Stator mengarahkan cairan balik pada kecepatan rendah untuk meningkatkan torsi, secara efektif memberikan tenaga bebas selama akselerasi.”
Pada kecepatan tinggi, stator berputar bebas ketika kecepatan turbin mencapai kecepatan impeller. Ia berhenti menambah torsi dan terus berputar. Hal ini mengurangi hambatan di jalan raya dan meningkatkan efisiensi bahan bakar. Konverter pada dasarnya menjadi kopling fluida pengunci dengan sedikit slip.
Kopling Pengunci
Transmisi modern telah memecahkan masalah efisiensi slip dengan kopling pengunci. Ketika kecepatan jelajah tercapai, tekanan hidrolik mengaktifkan pelat kopling di konverter torsi. Ini secara mekanis mengunci turbin ke impeller.
Mesin dan gearbox berputar dengan kecepatan yang persis sama. Slipnya akan mendekati nol. Penghematan bahan bakar melonjak. Jumlah panas yang dihasilkan berkurang. Dapatkan keandalan koneksi yang andal dan kenyamanan berkendara otonom lambat.
Tidak semua konverter langsung terkunci. Beberapa hanya menggunakan gigi yang lebih tinggi untuk menghemat bahan bakar. Beberapa perusahaan telah menerapkan fase “penguncian sebagian” untuk memperlancar perpindahan gigi. Perilaku spesifiknya bergantung pada kalibrasi pabrikan dan tujuan penggunaan kendaraan. Truk tugas berat mungkin membiarkan konverter torsi terbuka dalam jangka waktu lama untuk mengatur panas dan torsi. Sedan sport dapat mengunci hampir seketika untuk memaksimalkan daya tanggap.
Gejala kegagalan konverter
Di dalam cangkang baja tebal, empat benda bersaing untuk mendapatkan supremasi. Anda memiliki pendorong. Turbin. stator. Ada juga cairan transmisi yang berfungsi sebagai lem yang menyatukan kekacauan.
Rumahnya dibaut langsung ke roda gila mesin. Ini berarti Anda tidak perlu khawatir tentang pemilihan peralatan. Ia berputar pada kecepatan mesin berapa pun. Sirip pompa terpasang pada rumah ini. Itu berputar bersama mesin. Periode.
Diagram penampang di bawah menunjukkan dengan tepat bagaimana bagian-bagian ini terhubung.
Prinsip mekanis kopling fluida
Kebanyakan orang menganggap konverter torsi tidak lebih dari sekedar kopling fluida. Bukan itu. Ini adalah pengganda torsi. Perbedaan ini penting ketika mencoba memahami mengapa mobil tidak berhenti di lampu lalu lintas.
Impelernya adalah pompa. Didukung oleh mesin. Itu melemparkan cairan ke luar. Fluida ini mengenai turbin. Turbin terhubung ke poros input transmisi. Saat fluida mengenai, turbin berputar. Tenaga tersebut ditransfer dari mesin ke gearbox.
Cukup sederhana, bukan?
Ini menjadi rumit di tengah-tengah.
Stator terletak di antara impeller dan turbin. Ini adalah senjata rahasiamu. Stator mengubah arah cairan. Arah aliran berubah. Perubahan arah ini menyebabkan torsi berlipat ganda. Terutama pada kecepatan rendah.
Tanpa stator Anda kehilangan banyak suara rendah. Cairan itu berputar tanpa hasil. Stator menangkapnya. Kirim kembali ke impeler. Siklus ini berulang.
Mengapa Perumahan Berputar
Cangkangnya adalah jangkarnya. Itu dibaut ke pelat fleksibel. Pelat fleksibel dibaut ke poros engkol. Oleh karena itu, saat mesin berputar, housing juga ikut berputar. Tidak tergelincir. Tidak ada penundaan.
Pompa ada di dalam rumah ini. Bilahnya menempel pada dinding bagian dalam. Mereka berputar dengan kecepatan mesin. Hal ini menyebabkan stres. Tekanan membuat fluida bergerak. Fluida tersebut menggerakkan turbin.
Jika housing tidak terhubung erat ke mesin, semuanya akan berantakan. secara harfiah.
Penampang melintang
Anda dapat melihat tata letaknya dengan melihat diagram penampang.
- Cincin Luar : Cangkang. Baut ke roda gila.
- Pompa internal : Terhubung ke cangkang luar. cairan penggerak.
- Stator : Terpasang pada kopling satu arah. Itu tidak bisa berputar dengan bebas. Turbin hanya berputar maju jika berputar lebih cepat dari impeler.
- Turbin : Terhubung ke gearbox. Menggerakan roda (secara tidak langsung).
Cairan tersebut bersirkulasi. Di dalam. Keluar. Sekitar.
Itu bukan hubungan yang kuat. Itu hidrolik. Ada kesalahan. Anda bisa merasakannya. Saat idle, mesin memutar housing. Turbinnya masih. Cairan itu berputar begitu saja. Tidak ada transfer daya.
Saat Anda menekan pedal gas?
Impeler berputar lebih cepat. Kecepatan fluida meningkat. Tekanan meningkat. Turbin mulai berputar. Kopling pengunci diaktifkan di akhir siklus untuk mencegah selip. Tapi sebelum Itu? Ini tentang mekanika fluida.
Statornya tetap membumi. Ubah arah cairan yang kembali. Ini meningkatkan torsi. Oleh karena itu, Anda dapat bergerak maju di tengah lalu lintas tanpa berhenti. Konverter menggandakan tenaga mesin.
Ini sangat berantakan. Itu
Prinsip kerja impeller konverter torsi
Impeler bekerja sebagai pompa sentrifugal. Letaknya di dalam konverter torsi. Saat mesin berputar, cairan terciprat ke tepi luar. Pikirkan tentang mesin cuci Anda. Siklus putaran membenturkan air dan pakaian ke dinding drum. Impeler melakukan hal yang sama terhadap cairan transmisi.
Gaya luar ini menciptakan ruang hampa di tengahnya.
Ruang hampa menyerap lebih banyak cairan. Ini adalah siklus yang berkesinambungan. Cairannya keluar. Lebih banyak cairan yang mengalir masuk. Siklus ini menciptakan tekanan hidrolik yang diperlukan untuk mentransfer tenaga dari mesin ke transmisi. Tanpa daya hisap ini, konverter tidak akan berfungsi. Cairan harus terus mengalir. Jika tidak, transfer daya akan terhenti.
Cairan transmisi yang keluar dari pompa akan mengenai bilah turbin. Ini bukan sekedar gerakan pasif. Turbin terkunci pada poros input transmisi, sehingga ketika fluida mengenai baling-baling ini, maka poros akan berputar. Tenaga disalurkan melalui gandar dan diferensial dan akhirnya sampai ke roda penggerak.
Lihatlah bentuk bilahnya. Mereka melengkung. Cairan berasal dari tepi luar dan harus mengalir kembali untuk keluar melalui hub tengah. Perubahan lintasan menciptakan torsi.
Hukum ketiga Newton berlaku di sini tanpa kecuali. Saat Anda mengubah arah suatu benda, ada gaya yang diterapkan padanya. Benda-benda mempunyai gaya yang sama besar dan berlawanan arah. Bilah turbin memaksa fluida masuk dan membalikkan alirannya. Cairan tersebut mendorong bilahnya ke belakang. Dorongan ini menyebabkan turbin berputar.
Namun, ada masalah dengan arus keluar. Ketika fluida keluar dari turbin, geraknya justru berlawanan dengan arah putaran pompa atau mesin. Ketika fluida yang mengalir kembali mengenai impeler pompa, ia bertindak sebagai rem. Hal ini menghabiskan energi mesin dan mengurangi efisiensinya.
Inilah sebabnya mengapa konverter torsi memerlukan stator.
Peran stator dalam konversi torsi
Stator terletak di antara turbin dan pompa. Itu tidak berputar sebebas dua komponen lainnya. Tugasnya adalah mengarahkan fluida keluar turbin sehingga mengenai pompa ke arah yang benar.
Tanpa stator, konverter torsi hanyalah kopling fluida. Ini mentransfer energi tetapi tidak menambah energi. Dengan bantuan stator, konverter dapat meningkatkan torsi mesin terutama pada putaran rendah. Inilah sebabnya Anda merasakan tenaga bertambah saat berakselerasi dari posisi diam. Stator mengunci dan membalikkan arah aliran, menciptakan putaran umpan balik yang memperkuat gaya.
Kapan stator terkunci?
Stator tidak selalu terkunci. Ketika kecepatan mobil meningkat, turbin mendekati kecepatan pompa. Fluida yang keluar dari turbin tidak lagi mengalir mundur dengan kuat sehingga mendapatkan keuntungan dari perubahan arah. Pada saat ini, kopling satu arah dari stator dilepaskan.
Stator mulai berputar bersama dengan rakitan lainnya. Hampir tidak ada perlawanan. Konverter torsi sebenarnya adalah kopling fluida. Hal ini mengurangi hambatan dan meningkatkan efisiensi bahan bakar pada kecepatan jalan raya.
Penggandaan torsi dan penggerak langsung
Memahami stator menjelaskan mengapa transmisi manual terasa lebih lambat dibandingkan otomatis. Konverter torsi meningkatkan torsi mesin di bawah pengaruh stator. Kopling manual hanya bergantung pada putaran mesin dan material gesekan. Konverter memperlancar transmisi sekaligus meningkatkan daya.
Opsi desain ini memiliki trade-off. Kopling fluida pada dasarnya kurang efisien dibandingkan kopling mekanis. Akan selalu ada kesalahan. Namun kuncinya adalah trade-off antara kehalusan dan peningkatan torsi.
Stator adalah pahlawan transmisi otomatis tanpa tanda jasa. Hal ini meningkatkan torsi dan membuat kendaraan berat terasa lebih ringan. Tanpa ini, semua mobil matic akan membutuhkan mesin besar untuk beroperasi, begitu pula mobil manual berkapasitas kecil.
Bagian berikut menjelaskan detail mekanis kopling satu arah stator.
Stator terletak di titik mati konverter torsi. Ini mengalihkan cairan yang kembali dari turbin sebelum mencapai pompa lagi. Tindakan sederhana ini meningkatkan efisiensi.
Bilah statornya agresif. Mereka hampir sepenuhnya membalikkan aliran cairan. Kopling satu arah pada stator menguncinya pada poros tetap pada poros tetap. Arah putaran kopling sudah pasti. Pengaturan ini berarti stator tidak dapat berputar mengikuti fluida. Hanya pembalikan yang mungkin dilakukan. Hal ini menyebabkan cairan berubah arah saat mengenai bilahnya.
Segalanya menjadi rumit ketika segala sesuatunya menjadi sulit. Di jalan raya, impeller dan turbin berputar dengan kecepatan yang kurang lebih sama. Pompa selalu sedikit lebih cepat. Tapi mereka dekat. Stator tidak diperlukan saat ini.
Cairan yang kembali dari turbin masuk ke pompa, yang sudah bergerak searah dengan pompa.
Bayangkan berdiri di belakang truk pickup yang bergerak dengan kecepatan 60 mph. Anda melempar bola dari belakang dengan kecepatan 40 mil per jam. Bola masih bergerak maju dengan kecepatan 20 mil per jam. Prinsip yang sama berlaku untuk turbin. Turbin berputar dengan kecepatan tinggi dalam satu arah. Ia menyemprotkan cairan dari belakang, namun tidak secepat kecepatan maju aslinya. Cairan masih bergerak maju relatif terhadap pompa.
Saat mobil mencapai kecepatan tersebut, cairan mengenai bagian belakang baling-baling stator. Stator berputar bebas dengan bantuan kopling satu arah. Berputar dengan bebas. Tidak menghalangi aliran.
Kelebihan dan kekurangan konverter torsi
Trik Perkalian
Apakah menurut Anda pengereman akan menghentikan mobil? Salah. Konverter torsi memainkan peran penting di sini. Mencegah mesin mati saat berhenti di lampu merah. Tapi ada lebih dari itu. Ia bekerja seperti pengganda kekuatan.
Konverter torsi meningkatkan torsi mesin dua hingga tiga kali lipat saat pedal ditekan dari posisi diam. Keajaiban ini hanya bekerja jika mesin berputar jauh lebih cepat dibandingkan transmisi. Slippage menciptakan penggandaan torsi.
Penjelasan Konverter Kios Tinggi
Mobil jalanan menggunakan konverter standar. Sempurna untuk bepergian. Tapi bagaimana dengan pembalap drag? Mereka menginginkan sesuatu yang berbeda.
Konverter high-stall adalah jawabannya. Mereka menunda penguncian. Hal ini memungkinkan putaran mesin lebih tinggi sebelum tenaga ditransfer ke roda. Tidak ada waktu yang terbuang dengan putaran rendah. Saat mesin mendekati tenaga puncak, mobil diluncurkan.
Ini bagus untuk treknya. Sayang sekali untuk perjalanan. Dalam situasi lalu lintas sehari-hari, konverter high-stall dapat membuat mobil Anda lamban. Ia berburu gigi. Ini akan membuang-buang bahan bakar. Ini adalah alat khusus untuk pekerjaan tertentu.
Mengurangi efisiensi
Ini adalah kebenaran buruk tentang otomatisasi. Saat berkendara di jalan raya, kecepatan mesin dan transmisi berbeda-beda. Transmisinya tertinggal. Biasanya berjalan pada sekitar 90% kecepatan mesin.
Perbedaan 10% ini tidak gratis. Energi hilang. Panas dihasilkan ketika cairan berputar di dalamnya. Tenaga hilang ke atmosfer. Oleh karena itu, transmisi otomatis biasanya memiliki penghematan bahan bakar yang lebih buruk dibandingkan transmisi manual. Pergeseran terus menerus. Inefisiensi ini bertambah.
Solusi Penguncian
Insinyur benci pemborosan. Jadi mereka menemukan kopling pengunci.
Saat konverter torsi mencapai kecepatan jelajah, kopling akan aktif. Kunci kedua bagian secara fisik. Mesin dan gearbox berputar dengan kecepatan yang sama. Tidak tergelincir. Tidak ada panas. Tidak ada kehilangan daya.
Sambungan mekanis sederhana ini dapat mengembalikan efisiensi yang hilang. Mendekatkan otomatisasi dengan kinerja manual.
Perang Jumlah Perlengkapan
Namun kopling pengunci saja tidak lagi cukup. Rasio gigi pada mobil matic modern memang gila. Hingga 10 gigi maju. Mengapa? Menjaga mesin pada posisi optimal. Semakin banyak gigi yang Anda miliki, semakin sedikit putaran mesin pada kecepatan tinggi yang sama untuk mempertahankan kecepatan.
Manual lama memiliki lima atau enam gigi. Mobil masa kini memiliki lebih banyak lagi. mengoptimalkan penyaluran daya dengan lebih baik. Mereka meniru efisiensi desain manual lama, tetapi juga memiliki kenyamanan otomatis.
Apakah itu sempurna? Tidak, ini sangat rumit. Tapi itu berhasil. Konverter torsi telah berevolusi dari kopling fluida sederhana menjadi mesin yang kompleks dan efisien. Ini adalah keajaiban teknik hidrolik yang disamarkan sebagai komponen sederhana berbentuk mangkuk.
Saya tidak pernah melihat kopling pengunci aktif. Anda tidak akan merasakan penggandaan torsi. Itu terjadi begitu saja. di bawah tenda. Dalam kegelapan. Dimana tempatnya
