อุปกรณ์และหลักการทำงานของเครื่องแปลงแรงบิดที่ทันสมัย
ทอร์กคอนเวอร์เตอร์ตัวแรกปรากฏขึ้นเมื่อร้อยกว่าปีที่แล้ว หลังจากผ่านการดัดแปลงและปรับปรุงมากมาย วิธีที่มีประสิทธิภาพของการส่งแรงบิดที่ราบรื่นนี้ถูกนำมาใช้ในปัจจุบันในหลาย ๆ ด้านของวิศวกรรมเครื่องกล และอุตสาหกรรมยานยนต์ก็ไม่มีข้อยกเว้น การขับขี่ง่ายขึ้นและสะดวกสบายมากขึ้น เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้แป้นคลัตช์อีกต่อไป อุปกรณ์และหลักการทำงานของทอร์กคอนเวอร์เตอร์นั้นง่ายมาก เช่นเดียวกับทุกสิ่งที่ชาญฉลาด
เรื่องราวของ
เป็นครั้งแรกที่หลักการของการถ่ายโอนแรงบิดโดยการหมุนเวียนของเหลวระหว่างใบพัดสองตัวโดยไม่มีการเชื่อมต่อที่เข้มงวดได้รับการจดสิทธิบัตรโดยวิศวกรชาวเยอรมัน Hermann Fettinger ในปี 1905 อุปกรณ์ที่ทำงานบนพื้นฐานของหลักการนี้เรียกว่าข้อต่อของไหล ในขณะนั้น การพัฒนาการต่อเรือทำให้นักออกแบบต้องหาวิธีที่จะค่อยๆ ถ่ายโอนแรงบิดจากเครื่องยนต์ไอน้ำไปยังใบพัดเรือขนาดใหญ่ในน้ำ เมื่อเชื่อมต่ออย่างแน่นหนา น้ำจะชะลอการกระตุกของใบมีดในระหว่างการสตาร์ท ทำให้เกิดภาระการย้อนกลับที่มากเกินไปบนมอเตอร์ เพลา และข้อต่อของมอเตอร์
ต่อจากนั้นข้อต่อของเหลวที่ทันสมัยได้เริ่มนำมาใช้กับรถประจำทางในลอนดอนและหัวรถจักรดีเซลคันแรกเพื่อให้การสตาร์ทเป็นไปอย่างราบรื่น ข้อต่อของเหลวทำให้ชีวิตง่ายขึ้นสำหรับผู้ขับขี่รถยนต์ Oldsmobile Custom 8 Cruiser เป็นรถยนต์ที่ผลิตด้วยทอร์กคอนเวอร์เตอร์รุ่นแรกซึ่งเริ่มจำหน่ายในสายการผลิตที่ General Motors ในปีพ. ศ. 1939
อุปกรณ์และหลักการทำงาน
ทอร์กคอนเวอร์เตอร์เป็นห้องปิดที่มีรูปร่างเป็นวงแหวน ซึ่งด้านในของใบพัดเครื่องสูบน้ำ เครื่องปฏิกรณ์ และกังหันจะวางโคแอกเชียลไว้ใกล้กัน ปริมาตรภายในของทอร์กคอนเวอร์เตอร์นั้นเต็มไปด้วยของเหลวสำหรับการส่งสัญญาณอัตโนมัติที่หมุนเวียนเป็นวงกลมจากล้อหนึ่งไปยังอีกล้อหนึ่ง ล้อปั๊มทำในตัวเรือนคอนเวอร์เตอร์และเชื่อมต่อกับเพลาข้อเหวี่ยงอย่างแน่นหนาเช่น หมุนด้วยความเร็วเครื่องยนต์ ล้อกังหันเชื่อมต่ออย่างแน่นหนากับเพลาอินพุตของเกียร์อัตโนมัติ
ระหว่างนั้นคือล้อเครื่องปฏิกรณ์หรือสเตเตอร์ เครื่องปฏิกรณ์ติดตั้งอยู่บนล้ออิสระที่ช่วยให้สามารถหมุนได้ในทิศทางเดียวเท่านั้น ใบพัดของเครื่องปฏิกรณ์มีรูปทรงพิเศษ เนื่องจากการไหลของของไหลกลับจากล้อกังหันไปยังล้อปั๊มจะเปลี่ยนทิศทาง ซึ่งจะเป็นการเพิ่มแรงบิดบนล้อปั๊ม นี่คือความแตกต่างระหว่างทอร์กคอนเวอร์เตอร์และคัปปลิ้งของไหล ในช่วงหลังเครื่องปฏิกรณ์ไม่อยู่และดังนั้นแรงบิดจึงไม่เพิ่มขึ้น
หลักการของการดำเนินงาน ทอร์กคอนเวอร์เตอร์ขึ้นอยู่กับการถ่ายโอนแรงบิดจากเครื่องยนต์ไปยังระบบส่งกำลังโดยใช้การไหลของของไหลหมุนเวียนโดยไม่มีการเชื่อมต่อที่เข้มงวด
ใบพัดขับเคลื่อนที่เชื่อมต่อกับเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์ทำให้เกิดการไหลของของไหลที่ไปกระทบใบพัดของล้อกังหันที่อยู่ตรงข้าม ภายใต้อิทธิพลของของเหลวมันจะเคลื่อนที่และส่งแรงบิดไปยังเพลาอินพุตของระบบส่งกำลัง
เมื่อความเร็วของเครื่องยนต์เพิ่มขึ้นความเร็วในการหมุนของใบพัดจะเพิ่มขึ้นซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของแรงของการไหลของของไหลที่นำพาล้อกังหัน นอกจากนี้ของเหลวที่ไหลกลับผ่านใบพัดของเครื่องปฏิกรณ์จะได้รับความเร่งเพิ่มเติม
การไหลของของไหลจะเปลี่ยนไปขึ้นอยู่กับความเร็วของการหมุนของใบพัด ในช่วงเวลาของการทำให้เท่ากันของความเร็วของกังหันและล้อปั๊มเครื่องปฏิกรณ์จะขัดขวางการไหลเวียนของของเหลวอย่างอิสระและเริ่มหมุนด้วยล้ออิสระที่ติดตั้งไว้ ล้อทั้งสามหมุนพร้อมกัน และระบบเริ่มทำงานในโหมดข้อต่อของเหลวโดยไม่เพิ่มแรงบิด ด้วยการเพิ่มขึ้นของภาระบนเพลาขาออกความเร็วของล้อกังหันจะช้าลงเมื่อเทียบกับล้อสูบน้ำเครื่องปฏิกรณ์จะถูกปิดกั้นและเริ่มเปลี่ยนการไหลของของไหลอีกครั้ง
ข้อดี
- การเคลื่อนไหวที่ราบรื่นและเริ่มต้น
- ลดการสั่นสะเทือนและโหลดของระบบส่งกำลังจากการทำงานของเครื่องยนต์ที่ไม่สม่ำเสมอ
- ความเป็นไปได้ในการเพิ่มแรงบิดของเครื่องยนต์
- ไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษา (การเปลี่ยนองค์ประกอบ ฯลฯ )
ข้อ จำกัด
- ประสิทธิภาพต่ำ (เนื่องจากไม่มีการสูญเสียไฮดรอลิกและการเชื่อมต่อที่เข้มงวดกับเครื่องยนต์)
- ไดนามิกของรถยนต์ไม่ดีที่เกี่ยวข้องกับต้นทุนพลังงานและเวลาในการทำให้การไหลของของเหลวคลี่คลาย
- ค่าใช้จ่ายสูง
โหมดล็อค
เพื่อรับมือกับข้อเสียเปรียบหลักของทอร์กคอนเวอร์เตอร์ (ประสิทธิภาพต่ำและพลวัตของรถไม่ดี) จึงได้มีการพัฒนากลไกการล็อค หลักการทำงานคล้ายกับคลัตช์คลาสสิก กลไกนี้ประกอบด้วยแผ่นกั้นซึ่งเชื่อมต่อกับล้อกังหัน (และด้วยเหตุนี้กับเพลาอินพุตของกระปุกเกียร์) ผ่านสปริงของแดมเปอร์สั่นสะเทือนแบบบิด แผ่นมีซับแรงเสียดทานที่พื้นผิว ตามคำสั่งของชุดควบคุมเกียร์ เพลทจะถูกกดลงบนพื้นผิวด้านในของตัวเรือนคอนเวอร์เตอร์โดยใช้แรงดันของเหลว แรงบิดเริ่มถูกส่งโดยตรงจากเครื่องยนต์ไปยังกระปุกเกียร์โดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของของเหลว ดังนั้นจึงสามารถลดการสูญเสียและประสิทธิภาพที่สูงขึ้นได้ สามารถเปิดใช้งานการล็อกได้ในทุกเกียร์
โหมดสลิป
การล็อคตัวแปลงแรงบิดอาจไม่สมบูรณ์และทำงานในโหมดที่เรียกว่า "สลิป" แผ่นปิดกั้นไม่ได้ถูกกดลงกับพื้นผิวการทำงานอย่างสมบูรณ์ดังนั้นจึงทำให้เกิดการลื่นไถลบางส่วนของแผ่นเสียดสี แรงบิดถูกส่งพร้อมกันผ่านแผ่นกั้นและของไหลหมุนเวียน ด้วยการใช้โหมดนี้คุณภาพไดนามิกของรถจึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก แต่ในขณะเดียวกันก็ยังคงความนุ่มนวลของการเคลื่อนไหวไว้ ระบบอิเล็กทรอนิกส์ช่วยให้มั่นใจได้ว่าคลัตช์ล็อกทำงานเร็วที่สุดในระหว่างการเร่งความเร็วและปลดล็อกให้ช้าที่สุดเมื่อความเร็วลดลง
อย่างไรก็ตามโหมดควบคุมการลื่นไถลมีข้อเสียเปรียบอย่างมากที่เกี่ยวข้องกับการขัดถูของพื้นผิวคลัตช์ซึ่งยิ่งไปกว่านั้นจะได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิที่รุนแรง ผลิตภัณฑ์ที่สึกหรอเข้าไปในน้ำมันทำให้คุณสมบัติในการทำงานลดลง โหมดสลิปช่วยให้ตัวแปลงแรงบิดมีประสิทธิภาพมากที่สุด แต่ในขณะเดียวกันก็ลดอายุการใช้งานลงอย่างมาก
