Funcionamento do conversor de torque: sintomas de avaria

Funcionamento do conversor de torque: sintomas de avaria

Apesar de milhões de condutores de carros com caixas de velocidades automáticas usufruirem diariamente das funções desempenhadas pelo conversor de torque, são poucos os que sabem o que é ou como funciona este dispositivo. 

Mas afinal, o que é o conversor de torque? Trata-se basicamente de uma transmissão hidráulica. Serve, como tal, para transmitir energia rotacional do motor para a caixa de velocidades por meios hidrodinâmicos.

Para que serve o conversor de torque?

Este dispositivo desempenha duas funções. Por um lado, permite cessar a transmissão de força entre o motor e a caixa de velocidades quando o carro está parado ou é travado, tendo uma função comparável à de uma embraiagem de discos em estado desacoplado. Por outro lado, este dispositivo permite multiplicar o binário a baixas rotações do motor, facilitando assim o arranque do veículo.

Componentes do dispositivo

Para que serve o conversor de torque?

O conversor de torque ou de binário hidrodinâmico apresenta geralmente uma forma de disco convexo largo, integrando no seu interior componentes metálicos e fluido hidráulico. Trata-se de um dispositivo fechado, que se localiza entre o volante do motor e a caixa de velocidades, sobre o mesmo eixo geométrico destes. Independentemente do fabricante, estes dispositivos apresentam um princípio de construção semelhante, sendo basicamente compostos pelos seguintes componentes:

  • Carcaça do conversor de binário. Esta abarca os componentes do dispositivo. A carcaça é solidária com o volante do motor e a bomba centrífuga, que se encontra no seu interior. Dispõe de uma coroa dentada na sua circunferência.
  • Bomba centrífuga do conversor de binário. Trata-se de uma roda que dispõe de várias pás curvadas e está imersa em fluido hidráulico. A bomba é solidária com a carcaça do conversor e, através desta, com o volante do motor. Este componente impulsiona o fluido hidráulico. 
  • Roda de turbina do conversor de binário e o seu mancal. Trata-se de uma roda com pás curvadas. Encontra-se no interior da carcaça e está imersa em fluido hidráulico. É  contígua à bomba centrífuga e solidária com a caixa de velocidades por meio de um veio. A turbina está montada sobre um mancal. Recebe o fluido da bomba centrífuga. Dispõe de uma coroa dentada na sua circunferência.
  • Estator do conversor de binário. Este componente encontra-se no centro do conversor de binário, entre a bomba e a turbina. Trata-se de uma roda com pás curvadas a 90º, que estão imersas em fluido hidráulico. O componente está montado sobre um acoplamento de roda livre, o qual permite a sua rotação apenas num sentido. Recebe o fluido da roda de turbina e transmite-o de novo à bomba centrífuga, fechando o ciclo hidrodinâmico.
  • Embraiagem do conversor de binário com amortecedor de torção. Permite o acoplamento mecânico das coroas dentadas da carcaça e da turbina. Quando os componentes estão acoplados, a transmissão de força do motor para a caixa de velocidades deixa de ocorrer de forma hidrodinâmica e passa a ser meramente mecânica. Os amortecedores de torção são molas que atenuam os impulsos do motor nesta forma de transmissão.

Princípio de transmissão hidrodinâmica de forças

O binário do motor é transmitido à carcaça do conversor e, consequentemente, à bomba centrífuga, que gira com o mesmo número de rotações do motor. Quando o componente entra em rotação, o fluido hidráulico no seu interior fica sujeito a uma força centrífuga e é pressionado do centro para o exterior. A energia mecânica do motor é convertida em energia de fluxo. 

A turbina, que tem câmaras contíguas à bomba centrífuga, recebe a energia de fluxo do fluido em movimento. Esta energia induz uma rotação da turbina e é assim de novo convertida em energia mecânica, a qual é transmitida à caixa de velocidades por meio de um veio.

O estator do conversor recebe o fluxo de fluido que advém da turbina. É esta peça que permite a conversão de torque na ordem de 1:1,8 a 1:2,5 durante a fase de aceleração do veículo. O fator de multiplicação dependerá da diferença de velocidade de rotação entre a bomba centrífuga e a turbina e de aspetos de design. A multiplicação de torque é comparativamente elevada quando a diferença de velocidade de rotação entre a turbina e a bomba centrífuga é alta.

Fases de funcionamento

O funcionamento do dispositivo pode ser basicamente subdividido em duas fases. Estas distinguem-se em termos de velocidade de rotação dos componentes e do binário gerado:

  • Aceleração do veículo. Nesta fase é necessário um torque alto para deslocar o veículo. A bomba centrífuga gira com a mesma velocidade de rotação do motor, enquanto que a velocidade de rotação da turbina é menor e aumenta gradualmente. 

O fluxo do fluido da turbina para o estator é axial nesta situação. Devido à configuração e à forma das pás do estator, o fluxo de fluido tenta induzir no estator uma rotação contrária à da turbina. Contudo, esta rotação é impedida pelo acoplamento de roda livre do estator, que apenas permite uma rotação do componente no sentido oposto. A forma das pás do estator redireciona o fluxo de maneira a que este passe a ter a direção de rotação da bomba centrífuga. Isto gera um torque acrescido nas pás deste componente. O aumento gradual de torque é, por seu lado, transmitido à roda de turbina. 

O aumento gradual da velocidade de rotação da turbina provoca que a direção do fluido transmitido ao estator passe a ser oblíqua. Isto induz no estator um movimento no sentido de rotação da turbina, a multiplicação de torque reduz-se correspondentemente. 

No final da fase de aceleração, a roda de turbina gira com cerca de 90 % da velocidade de rotação da bomba centrífuga e a multiplicação de torque cessa. A diferença de velocidade de rotação entre os componentes é devida ao deslize do fluido.

  • Fase de acoplamento. Nesta fase já não é necessária uma multiplicação do binário, o veículo está em movimento. Procura-se então melhorar a eficiência da transmissão de energia de motor para a caixa de velocidades. Isto é conseguido por meio de um acoplamento mecânico das coroas dentadas da roda de turbina e da carcaça do conversor. Assim evita-se que seja gerado calor de atrito no fluido e aumenta-se a eficiência de transmissão de energia para cerca de 100 %.

Avarias e sintomas de defeito no conversor de torque

Avarias e sintomas de defeito no conversor de torque

Determinados comportamentos de condução podem esforçar o dispositivo excessivamente e provocar danos neste. Entre as situações de avaria típicas incluem-se:

  • ! Derretimento de vedantes. Um deslize continuado do conversor de torque leva a atrito do fluido hidráulico e provoca calor elevado no interior do dispositivo. Se a capacidade de dissipação de calor do dispositivo não for suficiente, isto poderá provocar o derretimento de vedantes, provocando um vazamento de fluido.
  • ! Deformação ou quebra de pás da bomba ou da turbina. Acelerações abruptas e sobreaquecimento do dispositivo podem fissurar, deformar ou quebrar pás dos componentes. A eficiência do dispositivo decresce e o risco de uma destruição total aumenta.
  • ! Rutura da carcaça. A sobrecarga prolongada do dispositivo pode provocar o sobreaquecimento do fluido hidráulico. A pressão interna pode provocar uma deformação ou rutura da carcaça, levando a vazamento de fluido.
  • ! Gripagem da roda livre do estator. Acelerações abruptas e repetidas podem provocar que este componente perca a sua função e bloqueie. Neste caso, o estator não gira em conjunto com a turbina após a fase de aceleração do veículo. Isto provoca uma descida considerável da eficiência do dispositivo. O consumo de combustível aumenta.
  • ! Quebra da roda livre do estator. Quando sujeito a esforços severos, este componente pode ficar danificado. Neste caso o estator passa a poder rodar em sentido oposto à turbina durante a aceleração do veículo. A conversão de torque ficará comprometida.

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