براي افزايش راحتي سرنشين و بهبود وضعيت عملكردي خودرو و جلوگيري از استفاده مكرر كلاچ و تعويض دنده‌هاي متوالي، بخصوص در ترافيك و جاده‌هاي شلوغ ، امروزه در اكثر خودروها از جعبه دنده اتوماتيك استفاده مي‌شود .
مبدل گشتاور
در خودروهای با جعبه دنده اتوماتیک، به دليل اتوماتيك بودن عمل تعويض دنده، لذا وجود كلاج اصطكاكي نيز جوابگوي تمامي نيازهاي خودرو نیست از اين رو در خودروهاي مجهز به جعبه دنده اتوماتيك از نوعي كلاج هيدروليكي خاص به نام مبدل گشتاور يا تورك کانورتور که به طور عامیانه به آن توربین هم گفته می شود،استفاده مي‌گردد .
اساس كار مبدل گشتاور مطابق شكل (1) ، مانند دو پنكه است كه يكي خاموش بوده و ديگري روشن و در مقابل يكديگر قرار گرفته اند .
1-فن يا پنكه اي كه به جريان برق متصل بوده و در حال كار مي باشد
2-فن يا پنكه اي كه خاموش بوده ولي به دليل جريان هواي فن (1) شروع به دوران مي كنند .
3- جريان هوا
شكل1- انتقال قدرت بوسيله هوا به عنوان سيال
ملاحظه مي شود كه با روشن شدن فن (1)، هوا به جريان افتاده و انرژي جنبشي پيدا مي كند ، ملكول ها ی هوا به پره‌هاي فن (2) برخورد كرده و به تدريج فن (2) را به حركت در مي آورند .
از اين رو انتقال قدرت بدون عامل مكانيكي و فقط از طريق انرژي جنبشي هوا به جعبه دنده اتوماتيك انجام می شود. براي افزايش راندمان انتقال قدرت ، به جاي هوا از روغن استفاده مي شود .
شكل (2) نمای گستردة تورك كانورتور را نشان مي‌دهد .
1-پمپ 2- استاتور 3- توربین 4- مجموعه كلاچ lock up 5- بدنة مبدل گشتاور كه به ميل لنگ وصل مي شود
شكل 2- تورك كانورتور
شكل (2) نيز نماي جانبي تورك كانورتور را نشان مي دهد .
1- توربين 2- پمپ 3- لولة راهنما 4- استاتور 5- جهت جريان سيال 6- كلاج يكطرفه 7- شفت خروجي توربين كه همان شفت ورودي گيربكس است 8- مجراي ورود سيال به تورك كانورتور9- مجراي خروج سيال از تورك كانورتور به جعبه دنده 10- پوسته گيربكس که تکیه گاه کلاچ یکطرفة استاتور شده است 11 – امتداد پوسته پمپ 12- رينگ دندانه دار فلايويل 13- ميل لنگ 14- بوش
شكل 3- نماي جانبي تورك كانورتور
همانگونه كه در شكل (3) ملاحظه می شود، توربين (1) و استاتور (4) درون پوستة پمپ (2) قرار گرفته اند و تورك كانورتور همواره مملو از روغن به عنوان سيال مي باشد ، از طرفي پمپ همواره به ميل لنگ متصل بوده و در حین روشن بودن موتور با ميل لنگ همواره دوران مي كند . از طرفي توربين (1) از طريق شفت (7) ، قدرت خود را از تورك كانورتور خارج نموده و به جعبه دنده مي رساند. به جهت تغيير مطلوب درجهت روغن خروجي از توربين به پمپ از استاتور (2) استفاده مي‌گردد. استاتور از طريق يك كلاچ يكطرفه (6) برروي پوستة گيربكس (10) تكيه كرده است . ماداميكه اختلاف دور پمپ و توربين زياد است استاتور ثابت مانده و حركتي نمي كند، چون نیروی اعمالی از سیال به آن در جهت مخالف بوده و بنابراین با عمل کردن کلاچ یکرفه ، استاتور ثابت می شود. چنانچه دور پمپ و توربين به هم نزديك شود ، سیال نیز به پشت پره های استاتور برخورد کرده و با آزاد شدن کلاچ یکطرفه ، استاتور نيز با آنها شروع به دوران مي كند.
شكل (4) نيز نحوة عملكرد مبدل گشتاور را نشان مي دهد .
1- پمپ 2- استاتور 3- جريان سيال 4- توربين 5- پره ها 6- اتاقك هاي سيال 7- لوله راهنما 8- جهت دوران پمپ 9- جهت دوران توربين
شكل4- عملكرد مبدل گشتاور
با توجه به شكل (4) ، ملاحظه مي گردد كه با دوران ميل لنگ ، پمپ (1) نيز دوران مي كند و به دليل نيروي جانب مركز اعمالي به ملكولهاي سيال ناشی از دوران پمپ و حرکت اجباری ملکول های سیال در اتاقک های پمپ ، ملكول هاي روغن به سمت بيرون پرتاب شده و از طريق مسير (3) به پره هاي توربين (4) برخورد مي كنند و با افزايش انرژي جنبشي سيال كه ناشي از افزايش دور ميل لنگ و پمپ مي باشد، توربين نيز شروع به حركت مي كند .
روغن خروجي از توربين درهنگام ورود به پمپ ، به جلوي پره‌هاي پمپ برخورد مي كند و باعث ايجاد مقاومت و جلوگيري از چرخش پمپ مي شود . از اين رو با استفاده از استاتور جهت روغن خروجي از توربين به پمپ اصلاح شده و روغن خروجي از توربين هم جهت با حركت پمپ شده و به پشت پره هاي پمپ برخورد كرده و حتي به چرخش پمپ نيز كمك مي كند.
روغن پس از ورود به پره هاي پمپ مسير قبل را دوباره طي كرده و انتقال قدرت از پمپ به توربين و از توربين به شفت ورودي گيربكس ادامه پيدا مي‌كند .
به دليل آنكه هسته مركزي روغن درون تورک کانورتور ، تاثیر زیادی در انتقال قدرت از پمپ به توربین نداشته و بيشتر باعث داغ شدن روغن مي شود ، از لولة راهنماي (7) ، بين پمپ و توربين استفاده شده است . با استفاده از اين لوله ، روغن درون اين لوله كه هستة روغن درحال دوران مي باشد ، فقط با تورك كانورتور دوران كرده و تنها جابجا مي شود ولي بين پره‌هاي پمپ ، توربين و استاتور دوران نكرده و از داغ شدن بيش از حد روغن تورك كانوتور جلوگيري مي شود .
در تورك كانورتور خودروهاي جديد مطابق شكل (2) ، از مجموعه كلاچ قفل كن يا lock up نيز استفاده مي كنند.
با استفاده از كلاچ lock up ، تحت شرايط خاصي كه توسط الگوريتم مشخصي كنترل مي شود ، توربين و پمپ توسط يك كلاچ اصطكاكي يا چنگكي به يكديگر وصل مي شوند ، از اين رو از افت انرژي به واسطة لغزش سيال و اختلاف دور بين پمپ و توربين جلوگيري مي شود ، ضمن آنكه در هنگام عملكرد كلاچ lock up ، تورك كانورتور تاثیری در انتقال قدرت نداشته و مانند یک شفت عمل کرده و از گردش روغن بين پره هاي پمپ ، توربين و استاتور نيز جلوگيري شده و بنابراين از داغ شدن روغن تورك كانورتور جلوگيري مي شود .
برخي شرايط فعال شدن كلاچ lock up به شرح ذيل مي باشد :
- افزايش دماي روغن تورك كانورتور بيش از 110 درجة سانتيگراد
- در دورهاي بالاي موتور
- ترمزگيري و شتابگيري‌هاي شديد
لازم به توضيح است كه در شروع حركت كه اختلاف دور بين پمپ و توربين زياد است، دو نوع گشتاور به توربين منتقل مي شود :
- گشتاور موتور كه از طريق انرژي جنبشي سيال خروجي از پمپ به توربين منتقل مي‌شود .
- گشتاور عكس العملي كه به خاطر ثابت بودن استاتور و تغيیر جهت مطلوب روغن از توربين به پمپ ايجاد شده و باعث افزايش انرژي جنبشي سيال خروجي از پمپ به توربين مي‌گردد.
با استفاده از تورك كانورتور ، هنگامي كه خودرو نياز به توقف دارد ، كافي است كه دور موتور در حد دور آرام باشد و راننده پدال ترمز رانگه دارد، در اين صورت لايه هاي سيال دچار لغزش شده و انتقال قدرت بين پمپ و توربين خاتمه یافته و خودرو نیز متوقف می‌شود . ولي بايد توجه داشت كه به دليل لغزش لايه هاي سيال در اين حالت ، روغن به شدت شروع به گرم شدن مي كند، از اينرو چنانچه نیاز به توقف طولانی مدت خودرو باشد، بهتر است كه اهرم تعويض حالت ، روي حالت پارك يا P قرارداده تا گيربكس به حالت خلاص در آمده و باری بر روی تورک کانورتور نباشد و لغزش بین لایه های سیال نیز از بین رفته و از داغ شدن روغن تورک کانورتور جلوگیری می شود ، ضمن آنکه با قرار گیری اهرم تعویض حالت در وضعیت P ، شفت خروجي گيربكس نيز قفل شده و از حركت خودرو جلوگيري می شود.
نویسنده صیاد نصیری
