Convertisseurs

Genèse et application.

Les premiers modèles de transmissions automatiques utilisaient un embrayage à convertisseur de couple, qui s'est développé au fil du temps pour devenir le modèle de convertisseur de couple que nous connaissons aujourd'hui. Le convertisseur fait partie de la transmission automatique classique et de certains modèles de transmissions à variation continue de type CVT.

L'embrayage à convertisseur de couple est un dispositif plus simple qui était utilisé dans certaines anciennes transmissions automatiques. Sa fonction principale est de permettre un transfert en douceur de la puissance du moteur à la boîte de vitesses en éliminant la connexion rigide entre les deux. L'embrayage à convertisseur de couple se compose de deux éléments principaux : une pompe (reliée au moteur) et une turbine (reliée à la boîte de vitesses). Ces deux composants sont enfermés dans un carter rempli de fluide (huile de boîte de vitesses). La pompe, entraînée par le moteur, produit un flux d'huile qui met la turbine en mouvement, transmettant le couple à la boîte de vitesses. L'embrayage hydrocinétique fonctionne selon le principe du transfert d'énergie par le fluide, ce qui permet un transfert de puissance en douceur, bien qu'avec une certaine perte.

Le convertisseur de couple est un dispositif plus avancé qui a remplacé l'embrayage à convertisseur de couple dans les transmissions automatiques modernes. Outre sa fonction de transfert de puissance, le convertisseur de couple a la capacité d'augmenter le couple, ce qui améliore l'efficacité du système et les performances du véhicule. Le convertisseur de couple se compose de trois éléments principaux : la pompe, la turbine et le stator. La pompe, reliée au moteur, produit un flux d'huile qui entraîne la turbine, elle-même reliée à la transmission. Le stator, situé entre la pompe et la turbine, dirige le flux d'huile, augmentant ainsi l'efficacité de la transmission de puissance. Le stator est doté d'un embrayage unidirectionnel qui lui permet de tourner dans un sens tout en se bloquant dans le sens opposé, ce qui permet d'augmenter le couple dans certaines conditions, par exemple lors d'un démarrage à l'arrêt. En outre, les convertisseurs de couple modernes sont équipés d'un mécanisme de verrouillage (appelé embrayage à verrouillage) qui élimine le glissement entre la pompe et la turbine, assurant ainsi une connexion directe entre le moteur et la transmission. Cela permet de réduire considérablement la consommation de carburant en diminuant les pertes de flux de puissance.

Construction et principe de fonctionnement.

Le convertisseur se compose de plusieurs éléments de base :

1. Boîtier - Le convertisseur de couple est enfermé dans un boîtier métallique étanche qui abrite les composants internes et l'huile de transmission. Le boîtier est relié au moteur par un volant d'inertie et tourne avec lui.
2. Pompe - elle est reliée au carter du convertisseur et tourne avec lui. C'est le composant qui reçoit directement le couple du moteur, entraînant l'huile de transmission dans un mouvement tourbillonnant au moyen d'une série d'ailettes.
3. Turbine - elle est située à l'intérieur du convertisseur, à l'opposé de la pompe, et est reliée à l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses. Les pales de la turbine sont positionnées de manière à intercepter le flux d'huile de la boîte de vitesses produit par la pompe, ce qui fait tourner la turbine et transmet le couple à la boîte de vitesses.
4. Stator - il est situé entre la pompe et la turbine sur un arbre fixe. C'est l'élément clé qui dirige le flux d'huile entre la turbine et la pompe. Le stator est doté d'ailettes qui modifient la direction du flux d'huile, augmentant ainsi l'efficacité de la transmission du couple. Il est équipé d'un embrayage unidirectionnel qui lui permet de tourner dans un seul sens. Lorsque la différence de vitesse entre la pompe et la turbine est importante, le stator se bloque, ce qui permet à l'huile d'être renvoyée vers la pompe avec un angle plus important, augmentant ainsi le couple.
5. Embrayage de verrouillage - mécanisme permettant de réduire ou d'éliminer la différence de vitesse entre la pompe et la turbine afin de réduire la consommation de carburant.
6. Roulements et joints - composants responsables du mouvement régulier des composants du convertisseur qui tournent indépendamment les uns des autres et du maintien de l'étanchéité des connexions.

Lorsque le moteur tourne, la pompe tourne avec lui et fait tourbillonner l'huile de transmission. L'huile de boîte est poussée par les pales de la pompe sur les pales de la turbine. Le jet d'huile de boîte de vitesses frappe les pales de la turbine, ce qui fait tourner la turbine. La turbine est reliée à l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses, de sorte que sa rotation transmet le couple à la boîte de vitesses, qui entraîne le véhicule. Lorsque l'huile traverse la turbine, elle change de direction et retourne vers la pompe. À ce stade, le stator, qui est monté sur un arbre fixe avec un embrayage à sens unique, renvoie le flux d'huile vers les pales de la pompe à un angle plus important. Cela permet d'augmenter le couple et d'améliorer l'efficacité de la transmission de puissance. L'effet d'amplification du couple est le plus important lorsqu'il y a beaucoup de glissement entre la pompe et la turbine, c'est-à-dire principalement lors d'un démarrage à l'arrêt. Le couplage unidirectionnel dans le stator lui permet de se bloquer dans un sens pour changer la direction du flux d'huile, mais de tourner librement dans l'autre sens, ce qui minimise la perte d'énergie lorsque la pompe et la turbine tournent à une vitesse presque égale. Les convertisseurs de couple modernes intègrent un mécanisme de verrouillage pour éliminer le glissement interne à des vitesses plus élevées. Lorsque le véhicule atteint une certaine vitesse, le mécanisme de verrouillage s'active et relie directement la pompe à la turbine. Cela crée une connexion directe entre le moteur et la transmission, améliorant le rendement énergétique et réduisant la perte de puissance.

Processus de régénération.

Le processus commence par la vidange du convertisseur de toute huile résiduelle. Le boîtier du convertisseur doit ensuite être ouvert, ce qui est fait sur un tour. Tous les composants internes du convertisseur sont soigneusement nettoyés pour éliminer la saleté, les dépôts et les résidus d'huile d'engrenage usagée. Des nettoyants et des équipements spéciaux, tels que des nettoyeurs à ultrasons, sont utilisés à cet effet. Après le nettoyage, tous les composants sont soigneusement inspectés pour vérifier qu'ils ne sont pas usés, endommagés ou fissurés. Les pales de la pompe et de la turbine, le stator, le fonctionnement de l'embrayage unidirectionnel du stator, l'état et l'usure des roulements, des amortisseurs de vibrations et des raccords cannelés, entre autres, sont évalués. Les composants usés ou endommagés sont remplacés par des composants neufs remis à neuf. Le plus souvent, les roulements, les garnitures de friction ou les disques d'embrayage, les joints et les autres composants mécaniques qui montrent des signes d'usure sont remplacés. Une fois que tous les composants nécessaires ont été remplacés et réparés, le convertisseur est réassemblé. Les composants sont alignés et assemblés avec précision, et le boîtier est à nouveau soudé pour garantir l'étanchéité. Le soudage est effectué sur une station automatique spéciale, ce qui garantit une soudure régulière et étanche sur toute la circonférence du boîtier du convertisseur. Toutefois, afin de s'assurer que la soudure a été effectuée correctement, un test d'étanchéité du convertisseur est réalisé au cours de l'étape suivante. L'équilibre du convertisseur est ensuite vérifié et, si nécessaire, corrigé. La dernière étape est le marquage et la peinture du convertisseur.

Causes et types de dommages

Les symptômes pouvant indiquer un convertisseur défectueux sont les suivants :

1. Secousses lors des changements de vitesse.
2. Conduite "glissante", problèmes d'accélération.
3. L'étranglement du moteur lors du démarrage à l'arrêt.
4. Bruits et vibrations.
5. Surchauffe de la boîte de vitesses.
6. Augmentation de la consommation de carburant.

Les défaillances les plus courantes des convertisseurs sont les suivantes :

1. Endommagement ou usure de la garniture de friction ou des disques de l'embrayage de verrouillage
2. Dommages aux pales de la pompe et de la turbine
3. Usure des roulements
4. Stator usé ou endommagé
5. Usure ou détérioration des joints
6. Endommagement des connexions (cannelures et autres)