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 general cuando 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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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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5. La relación de cambio