que es una transmisión automática
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1. Que es una transmisión automática
Una transmisión automática o "cambio automático" es una caja de
cambios de automóviles u otro tipo de vehículos que puede
encargarse por sí misma de cambiar la relación de cambio
automáticamente a medida que el vehículo se mueve, liberando así al
conductor de la tarea de cambiar de marcha manualmente.
Dispositivos parecidos pero más grandes también se usan en las
locomotoras diésel y máquinas de obras públicas, y en generalcuando hay que transmitir un par muy elevado. Tradicionalmente las
desmultiplicaciones no se obtienen con engranajes paralelos, como
en los cambios manuales, sino con engranajes epicicloidales (ver
figura). Mediante unos dispositivos de mando hidráulico adecuado se
inmoviliza selectivamente uno o más de los componentes de dichos
trenes epicicloidales, denominados también engranajes planetarios
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2. Tipos de transmisión automática
2.1 Transmisiones automáticas hidráulicas
El tipo predominante de transmisión automática es la que funciona
hidráulicamente, usando un acoplamiento fluido o convertidor de par yun conjunto de engranajes planetarios para proporcionar unamultiplicación del par.
El convertidor de par consta de una bomba (que lanza el aceitehidráulico) y una turbina (que recibe el aceite). La bomba lanza el fluidocon una determinada fuerza y la turbina recibe de la bomba gran partede la fuerza mecánica del mismo, alrededor de un 90%, siendo eseporcentaje incluso del 100% cuando el convertidor dispone de un"embrague de convertidor" o "puenteo" hidromecánico.
Cambio automático seccionado
2.2 Transmisiones variables continuas
Recientemente los fabricantes han empezado a vender transmisionesvariables continuas. Estos diseños pueden cambiar las relaciones de unmodo continuo en lugar de entre una serie limitada dedesmultiplicaciones fijas. A pesar de que los prototipos de estossistemas de transmisión (denominados genéricamente CVT =Continuously Variable Transmission) existen desde hace décadas, esahora cuando están alcanzando la viabilidad comercial.
Este tipo de transmisión deriva de la transmisión de fricción de lasprimeras décadas del siglo XX. El desarrollo reciente se originó en undiseño de NSK en la década de 1980. Posteriormente se añadió Nissan,que junto a NSK y una importante compañía de lubricantes japonesalograron resultados satisfactorios. Se la denomina también transmisióntoroidal.
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Relación de cambio
El portaplanetas (verde) se deja estacionario mientras el sol (amarillo)se usa como entrada. Los planetas (azul) giran en una proporcióndeterminada por el número de dientes de cada engranaje. Aquí, la
relación es -24/16 o -3/2; cada planeta gira a 3/2 la velocidad del sol,en el sentido contrario.
La velocidad de transmisión en un sistema de engranaje planetario esmuy poco intuitiva, especialmente porque hay varias formas deconvertir la rotación de entrada en una de salida. Los tres componentesbásicos de un engranaje epicicloidal son:
Sol : El engranaje central.
Portaplanetas (Carrier): Sujeta uno o más engranajes planeta periféricos, del mismo tamaño, engranados con el sol. Corona o anillo: Un anillo externo con dientes en su cara interna
que engrana con el o los planetas.
En cualquier sistema de engranaje planetario, uno de estos trescomponentes básicos permanece estacionario, uno de los dos restanteses la entrada, proporcionando potencia al sistema, y el último
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componente es la salida, recibiendo la potencia del sistema. La relaciónde la rotación de entrada con la de salida depende del número dedientes de cada rueda y de qué componente permanezca estacionario.
Una situación es cuando el portaplanetas permanece estacionario y el
sol se usa como entrada. En este caso, los planetas simplemente rotansobre sus propios ejes a una velocidad determinada por el número dedientes de cada engranaje. Si el sol tiene S dientes y cada planeta tieneP dientes, entonces la relación es igual a -S /P . Por ejemplo, si el soltiene 24 dientes y cada planeta tiene 16, entonces la relación es -24/16o -3/2, lo que significa que cada giro en sentido horario produce 1,5giros en sentido antihorario en los planetas.
Esta rotación de los planetas puede a su vez impulsar la corona, en unarelación correspondiente. Si la corona tiene C dientes, entonces rotaráP /C giros por cada uno de los planetas. Por ejemplo, si la corona tiene64 dientes y los planetas 16, un giro en sentido horario de éstos resultaen 16/64 o 1/4 de giro en el mismo sentido de la corona. Extendiendoeste caso con el de arriba:
Un giro del sol provoca -S /P giros de los planetas Un giro de los planetas provoca P /C giros de la corona
Por tanto, con el portaplanetas bloqueado, un giro del planeta provoca -S /C giros de la corona.
La corona también puede dejarse fija (configuración que posee mayoraplicaciones industriales), realizando la entrada sobre el carrier,produciéndose así la rotación de salida en el sol. Esta configuraciónproducirá una relación de cambio mayor, igual a 1+C /S.
Todo esto se describe con la ecuación:
donde n es el factor de forma del engranaje planetario, definido según:
Si la corona permanece estacionaria y el sol se usa como entrada, elportaplanetas será la salida. La relación de cambio en este caso será1/(1+C /S). Esta es la menor relación de cambio alcanzable con unsistema de engranaje epicicloidal. Este tipo de engranaje se usa a veces
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en tractores y equipo de construcción para proporcionar un par elevadoa las ruedas.
Más engranajes sol y planetas pueden situarse en serie en el mismosistema (de forma que el eje de salida de cada etapa sea el de entrada
de la siguiente), logrando así un tren con una mayor (o menor) relaciónde cambio. De esta forma es como algunas transmisiones automáticasfuncionan.
3 Funcionamiento
Una transmisión automática o "cambio automático" es una caja decambios de automóviles u otro tipo de vehículos que puedeencargarse por sí misma de cambiar la relación de cambioautomáticamente a medida que el vehículo se mueve, liberando así alconductor de la tarea de cambiar de marcha manualmente.Dispositivos parecidos pero más grandes también se usan en laslocomotoras diésel y máquinas de obras públicas, y en generalcuando hay que transmitir un par muy elevado. Tradicionalmente lasdesmultiplicaciones no se obtienen con engranajes paralelos, comoen los cambios manuales, sino con engranajes epicicloidales (verfigura). Mediante unos dispositivos de mando hidráulico adecuado seinmoviliza selectivamente uno o más de los componentes de dichostrenes epicicloidales, denominados también engranajes planetarios
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2. Los engranajes que constituyen las velocidades, que songeneralmente conjuntos de trenes epicicloidales (ver figura) quese acoplan y desacoplan con frenos y embragues de discosmúltiples accionados por presión hidráulica.3. El conjunto o "caja" de válvulas hidráulicas que seleccionan los
diferentes frenos y embragues, para ir cambiando las velocidades.4. La bomba hidráulica que suministra la presión para accionar losfrenos y embragues, así como para el convertidor.
Sin embargo, algunas máquinas simples con rangos limitados develocidad o velocidades de motor fijas usan sólo un convertidor depar para proporcionar una desmultiplicación variable entre el motor ylas ruedas. Ejemplos típicos son las carretillas elevadoras y algunoscortacéspedes modernos.
Engranaje epicicloidal
En la actualidad, en autobuses y camiones se pueden encontrar cajasde cambio automáticas, las cuales permiten una marcha más suave y
una mayor seguridad, al dejar que los conductores se puedanconcentrar en el camino sin preocuparse por el cambio de marchas, yproporcionan una mayor suavidad de marcha para el confort de lospasajeros.
3. Cuales son sus componentes y Características
En una caja o transmisión automática el cambio de velocidad se hace
de manera simplificada y distinta en comparación con una caja
mecánica; estas transmisiones poseen una serie de mecanismos ycomponentes los cuales acoplados entre si permiten que se lleve este
cambio de velocidad, logrando así el traslado de potencia desde el
motor hasta otra aplicación. Los mecanismos y componentes
principales de las transmisiones automáticas son:
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Mecanismo de rueda libre.
Tren de engranes epicloidal.
Embrague de discos.
Convertidor de par.
Mecanismo de sobremarcha.
Embrague hidraulico.
Al describir y entender el funcionamiento de cada uno de estos
componentes se podrá interpretar mejor el funcionamiento del
conjunto: La transmisión automática.
Para ello es necesario saber que cada una de las transmisiones
existentes no poseen siempre los componentes enunciados, algunas
poseen mas otras menos pero comprendiendo el funcionamiento de
cada uno de los mencionados se logra entender facilmente elfuncionamiento total.
Las cajas automáticas tienen una gran cantidad de componentes.
A continuación, un repaso por las características y la función de los
más importantes.
PLATO FLEXIBLE
Chapa que fija entre sí al cigüeñal y al convertidor.
En la foto de la izquierda, plato con corona de arranque; a la
derecha, sin corona (una pieza rota y otra nueva). Hay que tener
mucho cuidado con el estado de los platos flexibles.
CONVERTIDOR
Su función es la de transmitir la potencia del motor a la directa de la
caja, por medio de dos turbinas. Entre ambas hay un estator que
optimiza la presión. A la izquierda, un convertidor; debajo, un
estator.TAMBOR
Contiene los paquetes de discos de metal y fibra, seguros, resortes,
gomas y pistones. Estos elementos, al apretar o liberar los discos de
fibra, accionan las distintas marchas.
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BOMBA DE ACEITE
Las más comunes son las bombas de engranajes o de paletas. Su
función es la de generar unos 12 kilogramos de presión para la caja
de cambios. Es muy importante controlar el estado de la bomba de
aceite para evitar las fugas de presión.
BANDAS
Flejes metálicos con fibra por dentro, anclados de distintos modos y
accionados por servo. En la imagen, una banda nueva y otra que
debió ser cambiada.
CONJUNTO PLANETARIO
Grupo de eje solar y engranajes, ubicado generalmente en la parte
final de la caja. En la foto, un eje solar (abajo) y un conjunto
planetario.
EMBRAGUE UNIDIRECCIONAL
Rueda dentada que gira en un solo sentido.
GOBERNADORA
Válvula que regula presión y fuerza centrífuga del eje de salida en
contacto con la caja de válvulas Hoy la mayoria son electrónicas ysimplifican mucho este sistema.
CAJA DE VALVULAS
Tienen cuerpos de aluminio o, en algunos casos, de fundición. La
mayoría de las válvulas son de acero, y accionan todo el
funcionamiento de la caja.
A la derecha, una caja de válvulas electrónica triptronic, modelo
ZF5HP19; debajo, una caja A 500.
CAJA DE SOLENOIDES
Hay dos tipos de solenoides (electroimanes): los que realizan algunas
o todas las marchas y los que regulan la presión dentro de la caja, y
por eso se llaman actuadores. Los solenoides y los sensores están en
contacto directo con el aceite hidráulico.
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SENSOR
Hay de velocidad -de entrada y de salida- y de temperatura. Los
sensores informan a la computadora qué tienen que hacer los
actuadores (solenoides) en la caja de válvulas.
COMPUTADORA
Componente electrónico que hace de nexo entre los sensores y
actuadores de las cajas automáticas. Las partes eléctricas en las
cajas automáticas simplificaron mucho las cajas de válvulas y
gobernadoras, además de ofrecer una confiabilidad superior. DISCOS
Existen discos de fibra y de metal. Efectúan las distintas relaciones
de acuerdo con la combinación de los tambores que los contienen. Seencuentran intercalados y en cantidades de 2 de cada uno y hasta 6
de cada uno. Las marchas altas suelen ser las que menos discos
contienen.
DIAFRAGMA
Cumple la función de un resorte, regresando a su posición pasiva al
pistón que frena el paquete de discos dentro del tambor. Hay
resortes de distintos tipos y calidades. En la foto, un diafragma nuevo
y uno roto.
CONJUNTO ELECTRONICO
En este caso es el de una caja de Chrysler A500. Los dos iguales son
de lock-up y accionamiento de 4ta; los otros dos son la reguladora de
presión de gobernadora y el sensor de esta reguladora y de
temperatura de la caja.
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