Αυτόματο κιβώτιο με μετατροπέα ροπής

Το αυτόματο κιβώτιο με μετατροπέα ροπής είναι η παραδοσιακή μορφή αυτόματου κιβωτίου ταχυτήτων, με χαρακτηριστικό γνώρισμα τη χρήση μιας υδραυλικής σύζευξης, του μετατροπέα ροπής, στη θέση του συμπλέκτη τριβής που συναντάται στα μηχανικά κιβώτια και στα κιβώτια διπλού συμπλέκτη. Επί δεκαετίες αποτελεί το καθιερωμένο αυτόματο σε οτιδήποτε από οικογενειακές σεντάν μέχρι μεγάλα πολυτελή αυτοκίνητα και βαρέα φορτηγά, εκτιμώμενο πάνω απ' όλα για την απαράμιλλη ομαλότητα με την οποία μεταδίδει την ισχύ. Ο οδηγός απλώς επιλέγει τη θέση Drive και το κιβώτιο αναλαμβάνει τα υπόλοιπα, αλλάζοντας σχέσεις αυτόματα ανάλογα με την ταχύτητα και το φορτίο.

Η καρδιά του συστήματος είναι ο μετατροπέας ροπής, μια σφραγισμένη μονάδα σε σχήμα λουκουμά, γεμάτη με υγρό μετάδοσης, τοποθετημένη ανάμεσα στον κινητήρα και το σετ γραναζιών. Στο εσωτερικό της υπάρχουν τουλάχιστον δύο πτερωτές: μια αντλία (impeller) που περιστρέφεται από τον κινητήρα και ένας στρόβιλος (turbine) συνδεδεμένος με το κιβώτιο. Η περιστρεφόμενη αντλία εκτοξεύει το υγρό πάνω στον στρόβιλο, παρασύροντάς τον σε περιστροφή και μεταδίδοντας έτσι την κίνηση μέσω του ίδιου του υγρού, χωρίς καμία στερεή μηχανική σύνδεση. Επειδή η σύζευξη είναι υδραυλική, μπορεί να ολισθαίνει ελεύθερα, κάτι που επιτρέπει στον κινητήρα να παραμένει στο ρελαντί με ταχύτητα επιλεγμένη, ενώ το αυτοκίνητο είναι ακινητοποιημένο, και να ξεκινά με εξαιρετική ομαλότητα.

Ένα τρίτο στοιχείο, ο στάτορας, ανακατευθύνει σε χαμηλές ταχύτητες το επιστρέφον υγρό έτσι ώστε να ενισχύει αντί να αντιστέκεται στο έργο της αντλίας. Έτσι προκύπτει ο πολλαπλασιασμός της ροπής: στο ξεκίνημα, ο μετατροπέας μπορεί να πολλαπλασιάσει τη ροπή του κινητήρα με συντελεστή περίπου δύο έως δυόμισι, χαρίζοντας ένα δυνατό αλλά απαλό τράβηγμα χωρίς κανέναν χειρισμό συμπλέκτη. Αυτός ο ενσωματωμένος πολλαπλασιασμός κάνει τα αυτόματα με μετατροπέα ροπής ιδιαίτερα κατάλληλα για ρυμούλκηση, βαριά φορτία και εκκίνηση σε ανηφόρες, όπου η επιπλέον αβίαστη ροπή στις χαμηλές ταχύτητες είναι πραγματικά χρήσιμη.

Οι αλλαγές σχέσεων γίνονται από ένα σύστημα πλανητικών γραναζιών που εμπλέκονται υδραυλικά μέσω πακέτων συμπλεκτών και ταινιών πέδησης, υπό τον έλεγχο ενός σώματος βαλβίδων και, στις σύγχρονες μονάδες, εξελιγμένων ηλεκτρονικών. Όταν το αυτοκίνητο αποκτήσει ταχύτητα, ένας συμπλέκτης κλειδώματος (lock-up) μέσα στον μετατροπέα σφίγγει αντλία και στρόβιλο μεταξύ τους, εξαλείφοντας την υδραυλική ολίσθηση και αποκαθιστώντας την άμεση μηχανική απόδοση για την πορεία με σταθερή ταχύτητα, προς όφελος της κατανάλωσης. Τα σύγχρονα αυτόματα με μετατροπέα ροπής διαθέτουν συνήθως οκτώ, εννέα ή δέκα σχέσεις, προσφέροντας ταυτόχρονα ζωηρή απόκριση και χαλαρή, οικονομική κίνηση στις υψηλές ταχύτητες.

Σε σύγκριση με τις εναλλακτικές λύσεις, το αυτόματο με μετατροπέα ροπής είναι κατά κανόνα ομαλότερο από ένα κιβώτιο διπλού συμπλέκτη στις χαμηλές ταχύτητες και στο σταμάτα-ξεκίνα της κίνησης, όπου η υδραυλική σύζευξη γλιστρά απαλά εκεί που ένα σύστημα με συμπλέκτες μπορεί να τραντάζει ή να διστάζει· η αδυναμία του ήταν ότι η ολίσθηση του υγρού στοίχιζε ιστορικά σε απόδοση, κάτι που σήμερα έχει σε μεγάλο βαθμό ανακτηθεί χάρη στους συμπλέκτες κλειδώματος και στις επιπλέον σχέσεις. Διαφοροποιείται από το κιβώτιο συνεχώς μεταβαλλόμενων σχέσεων (CVT), που καταργεί εντελώς τις σταθερές σχέσεις, και από το μηχανικό κιβώτιο με τον συμπλέκτη που χειρίζεται ο οδηγός. Σε καθαρή ευκολία και πολιτισμένη λειτουργία, ιδίως στη ρυμούλκηση και στους ελιγμούς, το αυτόματο με μετατροπέα ροπής παραμένει σημείο αναφοράς.