Le guide ultime des convertisseurs de couple de la transmission Ford

Les convertisseurs de couple sont probablement le composant le plus mal compris d’une transmission automatique, pourtant ils sont les plus simples en théorie et en fonction. Pensez à un convertisseur de couple comme à une roue à eau dans une vieille scierie : la roue à eau est entraînée par un fluide en mouvement. Un convertisseur de couple fonctionne sur le même principe : un accouplement ou un embrayage à fluide qui glisse lorsque le véhicule est à l’arrêt et qui transfère la puissance lorsque le régime du moteur augmente et que le fluide se met en mouvement. Un convertisseur de couple, par sa nature même d’accouplement fluide, amortit également les impulsions de combustion du moteur pour obtenir un fonctionnement plus doux.

Ce conseil technique est tiré du livre complet, HOW TO REBUILD & MODIFY FORD C4 & C6 AUTOMATIC TRANSMISSIONS. Pour un guide complet sur tout ce sujet, vous pouvez visiter ce lien :

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Un peu d’histoire

L’utilisation des convertisseurs de couple remonte au début des années 1900. Les Allemands ont été parmi les premiers à utiliser les convertisseurs de couple dans les automobiles, les trains et les machines industrielles. Le premier constructeur automobile américain à utiliser un convertisseur de couple fut Chrysler dans l’Imperial de 1939, connu sous le nom de Fluid Drive. General Motors a suivi cet acte dans l’Oldsmobile de 1940. Ford a ensuite suivi en 1942 avec un dérivé de BorgWarner dans les automobiles Lincoln et Mercury.

Ces premières utilisations des convertisseurs de couple ne fonctionnaient pas très bien au démarrage car il n’y avait pas de multiplication du couple à cette époque. En fait, les convertisseurs de couple étaient appelés « accouplements fluides » à l’époque parce qu’ils ne multipliaient pas le couple. General Motors a été le premier à proposer un véritable convertisseur de couple dans la transmission Buick Dynaflow de 1949. Ford a suivi l’exemple de GM en 1950 avec la première boîte automatique Ford conçue et fabriquée par BorgWarner. La légendaire boîte automatique à 2 vitesses Powerglide de GM est arrivée au milieu des années 1950 et est devenue la préférée des drag racers au fil du temps.

Fonctionnement du convertisseur de couple

Grâce aux principes de base de l’hydraulique, un convertisseur de couple met le fluide en mouvement pour faire notre travail. Le fluide est poussé en mouvement pour entraîner les composants dans un processus connu sous le nom d’hydraulique. Le même principe qui arrête votre voiture dans le système de freinage ou qui fait fonctionner votre direction assistée est ce qui la fait avancer dans une transmission automatique. Et si tout fonctionne correctement, le travail est effectué en douceur et efficacement. Un convertisseur de couple se compose de quatre éléments principaux : – La roue, qui est liée au vilebrequin et met le fluide en mouvement

• Le stator, qui dirige le fluide sous pression vers la turbine
• La turbine, qui est liée à l’arbre d’entrée de la transmission, entraînée par le fluide en mouvement provenant de la roue et du stator
• Le couvercle ou la coque, qui est soudé à la roue

Le couvercle/coque et la roue sont soudés ensemble pour former la coque principale du convertisseur de couple, qui entraîne la pompe avant de la transmission pour fournir une pression hydraulique pour le fonctionnement et la lubrification. La roue entraîne le fluide à travers le stator jusqu’à la turbine, qui est liée à l’arbre d’entrée de la transmission. Lorsque le régime moteur augmente, le flux de fluide est dirigé à travers le stator vers la turbine, qui entraîne la turbine et l’arbre d’entrée de la transmission pour vous faire avancer.

Vitesse de décrochage

Le point auquel la roue commence à entraîner la turbine est connu comme la vitesse de décrochage. La plupart des convertisseurs de couple de série  » décrochent  » à environ 1 500 à 1 900 tr/min du régime moteur. Les convertisseurs de couple hautes performances calent à des régimes plus élevés car vous voulez que le moteur soit bien dans sa bande de puissance lorsque le convertisseur cale (commence à déplacer la turbine et le véhicule). Par exemple, un convertisseur de couple qui cale à 2 400 tr/min ne commence à faire bouger le véhicule que lorsque le régime moteur atteint 2 400 tr/min. On peut dire la même chose d’un convertisseur de course dont la vitesse de décrochage est de 3 600 tr/min. Vous voulez que le moteur produise de la puissance lorsqu’il s’accroche (cale) à l’arbre d’entrée de la transmission.

Stator et embrayage

La vitesse de décrochage est déterminée principalement par la conception du stator. Le stator est le « cerveau » d’un convertisseur de couple car il gère le flux de fluide de la roue à la turbine. C’est ce qui fait d’un convertisseur de couple un multiplicateur de couple. Le couple de sortie du moteur est multiplié au moins deux fois, grâce au stator. La plupart des convertisseurs de couple multiplient le couple dans un rapport de 2,5:1 par rapport au couple réel du moteur au régime de décrochage. À l’intérieur du stator se trouve l’embrayage unidirectionnel cannelé sur l’arbre de support du stator de la transmission. L’embrayage unidirectionnel permet au stator de tourner dans un seul sens avec le vilebrequin du moteur et la roue/coquille du convertisseur. La conversion ou la multiplication du couple se produit à la vitesse de décrochage, le stator étant immobile avant que la turbine ne commence à se déplacer. Lorsque la turbine se met en route avec le véhicule en mouvement, le stator se déplace à la même vitesse que la turbine.

Il n’y a pas de magie derrière les convertisseurs de couple. Ouvrez-en un comme celui-ci de TCI Automotive et vous pouvez voir qu’il s’agit de dynamique des fluides et de propulsion de base. Les convertisseurs de performance d’après-vente sont tous sur les vitesses de décrochage plus élevées et la construction furnacebrazed qui peut prendre un coup.

C’est la façon dont le convertisseur de couple interagit avec votre transmission C4 ou C6. Le fluide sous pression qui traverse le stator entraîne la turbine et l’arbre d’entrée de la transmission. Le support du stator porte le convertisseur de couple et fait également partie intégrante de la pompe avant de la transmission.

La roue est essentiellement une pompe entraînée par le moteur qui déplace le fluide vers et à travers le stator vers la turbine d’entraînement. Tant que l’impulseur reçoit une alimentation continue en fluide, il continue à alimenter la turbine.

L’impulseur génère un flux de fluide, qui traverse le stator pour entraîner la turbine. L’enveloppe extérieure du convertisseur, entraînée par le vilebrequin du moteur, entraîne la pompe avant de la transmission. La pompe avant ne fonctionne que lorsque le moteur tourne.

Le fluide circule de manière agressive à travers ce stator, multipliant le couple de votre moteur. Lorsque le stator tourne plus lentement que la roue, vous obtenez une multiplication du couple. Lorsque le stator rattrape la vitesse du véhicule, la multiplication du couple s’arrête.

Bien que les convertisseurs de couple aient tendance à se ressembler, ce qu’ils font peut être très différent, surtout en ce qui concerne la vitesse de décrochage et l’accélération. Les convertisseurs de couple à verrouillage, qui ne sont pas utilisés sur les C4 et C6, ont un embrayage hydraulique intégré qui entre en contact avec la coquille pour un verrouillage direct.

Vous pouvez réellement sentir ce processus se produire lorsque vous appuyez sur l’accélérateur et que vous sentez le véhicule accélérer. Lors d’une forte accélération, vous pouvez sentir la multiplication du couple (stator immobile ou plus lent que la vitesse de la turbine). Lorsque le véhicule prend de la vitesse, le stator commence lentement à tourner à la vitesse du vilebrequin. Appuyez sur l’accélérateur et la vitesse du stator prend du retard et la multiplication du couple entre en jeu, c’est à ce moment que vous ressentez l’accélération des tripes.

Écoulement des fluides
Il existe deux types d’écoulement de base : rotatif (circulaire) et tourbillonnaire (circulaire rond). Lorsque la vitesse de l’impulseur et de la turbine est uniforme, vous avez un écoulement rotatif dans un cercle autour de la circonférence du convertisseur. S’il y a une différence dans la vitesse de la roue et de la turbine, le flux devient plus vortex (tornade) dans la nature.

Comme dit précédemment, le stator est ce qui aide la roue et la turbine à multiplier le couple. Pendant l’accélération, le stator tourne à une vitesse plus lente que la roue et la turbine, ce qui dirige l’écoulement du fluide de manière plus agressive contre les pales de la turbine. Lorsque la vitesse du véhicule rattrape celle de la turbine, l’impulseur, le stator et la turbine tournent tous à la même vitesse. Chaque fois que vous mettez le pied sur l’accélérateur, la vitesse du stator ralentit momentanément pour aider à diriger le fluide et à multiplier le couple.

Transmission Rebuilding Company (TRC) reconstruit ses propres convertisseurs de couple avec les dernières technologies et un fort souci de qualité. Avec cette coque découpée, vous pouvez voir les internes du convertisseur de couple.

C’est la roue du convertisseur de couple, qui propulse le fluide sous pression pour entraîner la turbine et l’arbre d’entrée de la transmission.

Le stator dirige le fluide sous pression vers la turbine. Pensez au stator comme à un gestionnaire de fluide, qui multiplie le couple lorsqu’il dirige le fluide vers la turbine.

L’embrayage à rouleaux unidirectionnel du stator.

La turbine d’entraînement du convertisseur de couple, qui est cannelée à l’arbre d’entrée de la transmission.

Choisir un convertisseur de couple

La plupart des fabricants classent les convertisseurs de couple par taille et par vitesse de décrochage. Performance Automatic, par exemple, vous permet de choisir facilement un convertisseur de couple pour votre application de rue ou de course car, sur son site Web, il explique les différences. Plus le diamètre d’un convertisseur de couple diminue, plus la vitesse de décrochage augmente, ce qui explique pourquoi les convertisseurs de course sont généralement plus petits que les convertisseurs de rue.

Il est bon de discuter de vos besoins et de vos attentes en matière de performance avec un professionnel de la vente/technique avant de commander un convertisseur de couple. Les fournisseurs de pièces de transmission vendent généralement des convertisseurs de couple de série avec des vitesses de calage de 1 500 à 1 900 tours/minute. Ces convertisseurs sont des pièces de stock mortes prêtes à l’emploi qui ne sont pas toujours conçues et construites à des fins de performance.

Si vous recherchez la performance, il est sage de traiter avec des entreprises de transmission de performance du marché secondaire comme Performance Automatic, B&M et TCI Automotive, dont les produits sont tous disponibles chez Summit Racing Equipment.

Les convertisseurs de couple haute performance du marché secondaire sont conçus et construits pour subir des punitions supplémentaires, avec des caractéristiques telles que :

• Ailettes brasées au four pour une intégrité solide (les ailettes de série sont fendues en place, mais pas brasées)
• Equilibrage dynamique pour une utilisation à haut régime
• Roulements à aiguilles au lieu de rondelles de butée
• Stator à usage intensif et embrayage à cames/onway
• 400 à 600 tr/min de plus que le modèle de base.tr/min par rapport à la vitesse de calage de série

Diamètre du convertisseur et vitesse de calage

Les convertisseurs de couple de série ont un diamètre de 11 à 13 pouces et une vitesse de calage de 1 500 à 1 900 tr/min environ,500 à 1 900 tr/min. Cette plage de régime est celle où vous voulez qu’un moteur de rue commence à appliquer du couple. Lorsque vous passez la vitesse, le convertisseur de série donne un léger coup de pouce au moment où le couple du moteur est appliqué à l’arbre d’entrée de la transmission et à l’embrayage avant. Lorsque vous avez une vitesse de décrochage plus élevée, ce coup de pouce ne se produit pas jusqu’à ce que le moteur soit plus proche de la vitesse de décrochage.

Vous voulez une vitesse de décrochage plus élevée sur un moteur de rue lorsque l’application de la puissance est prévue dans la plage de 2 400 à 2 600 tr/min. Les coureurs de fin de semaine aiment avoir un convertisseur de couple à calage élevé qui prend dans cette gamme parce que c’est là que se trouve la puissance.

Par exemple, si vous avez une came chaude et un système d’induction agressif ainsi qu’un ralenti rugueux autour de 1 000 à 1 200 tr/min, vous voulez une vitesse de calage plus élevée pour un meilleur ralenti au feu de circulation, une meilleure qualité d’engrenage et une application appropriée de la puissance lorsque le régime augmente. Vous voulez que le convertisseur de couple prenne le relais (décrochage) entre 2 400 et 2 600 tr/min lorsque le moteur commence à produire de la puissance. En d’autres termes, vous voulez que le convertisseur de couple glisse jusqu’à ce que le RPM atteigne la plage de 2 400 à 2 600 tr/min.

Utilisation prévue

Le type de convertisseur de couple que vous choisissez dépend de la façon dont vous avez l’intention de conduire le véhicule. Les cruisers de rue n’ont pas besoin de convertisseurs de couple à haute performance et à haut calage. Ils n’ont même pas besoin d’un convertisseur haute performance avec toutes les caractéristiques mentionnées ci-dessus. Si vous allez faire des courses le samedi soir, vous avez probablement besoin d’une vitesse de décrochage plus élevée pour faire entrer votre moteur dans sa bande de puissance pour un holeshot foudroyant et un accrochage solide à partir de la ligne.

Les moteurs d’origine atteignent normalement leur couple maximal autour de 2 000 à 3 000 tr/min, avec une puissance maximale autour de 5 500 tr/min. Les moteurs hautes performances atteignent normalement leur couple maximal vers 3 500 tr/min, et leur puissance maximale vers 6 000 à 6 500 tr/min. Une vitesse de décrochage de 1 500 à 1 900 tr/min est parfaite pour une utilisation dans la rue avec un moteur doux, car vous voulez que le convertisseur s’installe au début de la montée en puissance du moteur au ralenti.

Les moteurs à haute performance commencent à produire de la puissance à un régime plus élevé, et c’est là que vous voulez qu’un convertisseur de couple s’installe avec une vitesse de décrochage plus élevée. Si vous utilisez un convertisseur à calage élevé avec un moteur de série, le glissement se produit jusqu’à ce que votre moteur atteigne la vitesse de calage élevée. Cela rend la conduite normale difficile. Cela signifie que votre moteur tourne et ne commence pas à transférer la puissance jusqu’à ce que la vitesse de décrochage plus élevée soit atteinte.

Les convertisseurs de couple plus anciens ont des bouchons de vidange pour l’entretien, nécessaire tous les 30 000 miles ou 3 ans. Ne jamais vidanger complètement le convertisseur de couple en raison du risque de cavitation de la pompe. Faites attention à l’alignement du bouchon de vidange avec la plaque de flexion de votre Ford. Il doit s’aligner avec un trou correspondant dans la plaque de flexion ou vous finissez par déformer la plaque de flexion.

Le glissement et les vitesses de décrochage élevées affectent les passages de vitesse en montée. À 5 200 tr/min, le régime moteur diminue de 3 500 tr/min à chaque passage au rapport supérieur. Si le convertisseur n’est pas complètement calé à ce moment-là, vous perdez de la performance, qui est gaspillée par le glissement. Cela vous fait perdre un temps précieux sur le quart de mile ou au feu de circulation.

Efficacité du convertisseur

La performance du convertisseur de couple n’est pas seulement une question de vitesse de décrochage ; c’est aussi la fermeté avec laquelle un convertisseur s’accroche lorsqu’il décroche. C’est ce qu’on appelle un convertisseur serré ou desserré. Les fabricants de convertisseurs de couple comme B&M, TCI Automotive et Performance Automatic utilisent des techniques qui rendent les convertisseurs de couple plus efficaces avec moins de glissement. Une grande partie de la technologie générale est ancrée dans la dynamique des fluides et la façon dont les fluides se comportent dans des conditions données. Le facteur le plus important dans la construction d’un convertisseur est la conception du stator, c’est-à-dire la forme et l’angle des lames et des ailettes, qui détermine la vitesse de décrochage et le glissement. Et ce seul fait contribue à déterminer vos temps de quart de mille et la façon dont votre Ford se comporte sur la route.

TCR teste sous pression chaque convertisseur de couple qu’il reconstruit.

Écrit par George Reid et republié avec la permission de CarTech Inc

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