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Inserción de las relaciones
Imágenes 18.3
Para explicar cómo se insertan las relaciones en la caja de cambios automática con convertidor tomamos como modelo un piñón que gira libre sobre el árbol en el que está ubicado.
Cuando se asocie el giro del piñón a este árbol estará insertada la relación, el objetivo es como en la caja manual en la que se hace mediante los sincronizadores, pero en este caso el sistema va a ser con discos en baño de aceite, similar a un embrague de este tipo.
Los cuatro detalles de la imagen 18.3 A, B, C y D reproducen las posiciones del piñón libre y acoplado a su árbol.
Imágenes A (perspectiva) y C (vista lateral):
- Se aprecia el eje de la bomba de aceite dentro del árbol de transmisión de movimiento.
- El piñón está acoplando a un cárter con dentado interior en el que engranan varios discos.
- El árbol interior del piñón tiene un dentado en el que están engranados otro conjunto de discos.
- El cárter asociado al piñón que contiene los discos esta lleno de aceite, en este caso sin presión no estando los discos comprimidos y el piñón gira libre sobre el árbol.
Imágenes B (perspectiva) y D (vista lateral):
- Llega presión de aceite haciendo comprimirse los discos acoplando el giro del piñón al árbol, está la relación insertada.
- Se observa cómo hay salida del aceite del cárter que contiene los discos, es para que circule evitando aumentos de temperatura excesivos.
La imagen 18.4 es de una caja de cambios automática con palanca de corredera.
Tiene cinco relaciones (una más que el último número) y marcha atrás MA.
Se está circulando en “D” (drive) automático y el calculador electrónico ha dado la orden al distribuidor hidráulico CE + DH de insertar la 3ª relación, como se ve por sus discos de acoplamiento comprimidos.
La salida de transmisión es por el árbol que va al diferencial DF →.
Esta forma de inserción de las relaciones se conoce como sistema por embragues en la caja de cambios automática, más adelante veremos su identificación como frenos.
Se ve la bomba de aceite movida directamente desde el motor en el extremo derecho BACA.
Sobre la caja se han representado conjuntamente el calculador electrónico y el distribuidor hidráulico CE + DH, el calculador gestiona el funcionamiento de la caja de cambios automática y el distribuidor siguiendo sus instrucciones envía presión de aceite a la electroválvula de la relación que se ha de insertar, la 3ª en este caso.
Se aprecia como hay en el distribuidor hidráulico una electroválvula para cada relación, cuando se abre cada una de estas se inserta la relación correspondiente, se ve que está abierta la de la 3ª.
El distribuidor también envía presión de aceite al convertidor de par CVP.
En realidad, es más complejo para agilizar y suavizar el paso de las relaciones, entre otras evoluciones que mejoran el rendimiento.
El sistema de inserción de las relaciones mediante embragues en baño de aceite se utiliza, pero con trenes de engranajes epicicloidales, que es lo que se explica a continuación y también el concepto de embrague con función de freno.
Se aprecia la corona dentada y el trinquete de bloqueo de “P” para mantener el automóvil parado cuando está estacionado BP.
Si se trata de arrastrar el coche con la palanca en P se pueden causar daños más o menos graves a la caja de cambios automática.
Trenes epicicloidales
Imagen 18.5
La transformación de par en la caja de cambios automática con convertidor se hace mediante trenes epicicloidales, una corona dentada por dentro CREP tiene en su interior grupos de piñones engranados, tres en la imagen, unidos por un soporte TREP.
Estos piñones a su vez engranan con otro central PCEP.
Los tres piñones tienen diferente número de dientes que el central y que la corona.
Según sea la rotación de unos sobre otros así será el par resultante.
El concepto de embragues en aceite EBAC para la inserción de las relaciones consiste en acoplar, por ejemplo, como se ve en la imagen superior derecha, el piñón central PCEP con el soporte de los tres piñones TREP lo que hace que el conjunto gire agrupado.
El concepto de freno FRAC se ve en este caso al acoplar la corona CREP con el interior del cárter de la caja de cambios CA, u otro elemento estático.
Los frenos funcionan como los embragues mediante discos en baño de aceite, pero al detener el giro de la corona se denominan frenos.
Habitualmente hay varios grupos de trenes epicicloidales, más cuanto mayor sea el número de relaciones de la caja de cambios automática.
Se identifican estos elementos, y otros ya explicados, en la sección de la caja de cambios automática; convertidor de par CVP con impulsor IMMT, turbina TBCA y reactor RC.
Se ven también detalles de algunos tipos de trenes epicicloidales.
Embragues y frenos en caja de cambios automática longitudinal CAL con convertidor de par
Imagen 18.6
Se ven los embragues y frenos en la caja de cambios automática longitudinal CAL además de otros componentes;
- Convertidor de par CVP; transmite el par motor multiplicándolo hasta medias RPM.
- Turbina TBCA; recibe el flujo de aceite con efecto de giro desde el impulsor y envía el par a la caja de cambios.
- Reactor RC; dirige los flujos de aceite de retorno desde la turbina al impulsor aumentando el par motor hasta medias RPM.
- Impulsor IMMT; gira movido por el motor y envía el aceite a presión y con efecto de giro hacia la turbina.
- Coronas y trenes epicicloidales; según la actuación de frenos y embragues se producen las diferentes relaciones.
- Embragues EBCA; son conjuntos de discos en baño de aceite que acoplan elementos de los sistemas epicicloidales para obtener las relaciones.
- Frenos FRCA; con la misma base que los embragues su función es detener las coronas acoplándolas al cárter de la caja de cambios. Para obtener la misma relación habitualmente intervienen conjuntamente embragues y frenos.
- Calculador electrónico y distribuidor hidráulico CE + DH; respectivamente ordenan y llevan a cabo las instrucciones para el acoplamiento y desacoplamiento de los embragues y frenos, el calculador da las señales de actuación y el distribuidor abre y cierra los pasos de presión de aceite a los embragues y frenos.
- Diferencial DF; el árbol de transmisión AT llega desde la caja de cambios automática CA al diferencial DF.
Embragues y frenos en caja de cambios automática transversal CAT con convertidor de par
Imagen 18.7
Esta es una caja de cambios automática con convertidor de par montada transversal con el diferencial integrado, se identifican los embragues y frenos además de otros elementos.
- Convertidor de par CVP; transmite el par motor multiplicándolo hasta medias RPM.
- Turbina TBCA; recibe el flujo de aceite con efecto de giro desde el impulsor y envía el par a la caja de cambios.
- Reactor RC; dirige los flujos de aceite de retorno desde la turbina al impulsor aumentando el par motor hasta medias RPM.
- Impulsor IMMT; gira movido por el motor y envía el aceite a presión y con efecto de giro hacia la turbina.
- Coronas y trenes epicicloidales; mediante la actuación de los embragues y frenos dan las diferentes relaciones.
- Embragues EBCA; son conjuntos de discos en baño de aceite que acoplan elementos de los sistemas epicicloidales para obtener las relaciones.
- Frenos FRAC; son técnicamente como los embragues y su función es detener las coronas acoplándolas al cárter. Para obtener las relaciones habitualmente intervienen en cada una conjuntamente embragues y frenos.
- Calculador electrónico y distribuidor hidráulico; su función respectivamente es ordenar y llevar a cabo las instrucciones para el acoplamiento y desacoplamiento de los embragues y frenos y así obtener las diferentes relaciones.
- Diferencial DF; está integrado en la caja de cambios automática y lubricado por el mismo aceite.
Calculador electrónico CE y distribuidor hidráulico DH
Imagen 18.8
El calculador electrónico CE recibe las informaciones necesarias para controlar las secuencias de inserción de las relaciones ICE entre otras; km/h, RPM del motor, posición de la palanca de cambios, actuaciones sobre el acelerador y el freno y temperatura del aceite de la caja de cambios automática.
Con estos datos, entre otros, va ordenando el calculador CE la actuación de las electroválvulas ELV del distribuidor hidráulico DH que va dando o quitando presión a los embragues y frenos para obtener las diferentes relaciones.
El calculador electrónico de la caja de cambios automática CE puede estar junto al distribuidor hidráulico DH o separado para que la temperatura del aceite no le afecte.
El distribuidor hidráulico DH es un conjunto de circuitos de aceite que conforman recorridos laberinticos controlados por la actuación de las electroválvulas ELV.
El aceite que contiene la caja de cambios automática realiza las funciones de lubricación y actuación sobre los embragues y frenos, además de su función de transmisor del par en el interior del convertidor.
Su trabajo es sumamente exigente y ha de cumplir características muy particulares para que el funcionamiento sea correcto, desde muy bajas temperaturas a muy elevadas.
Con el uso, inevitablemente micropartículas de los forros de los discos de embragues y frenos se desprenden y son acumuladas en un filtro específico.
No obstante, es conveniente realizar periódicamente (+/– cada 80.000 km) la sustitución del aceite con el filtro y mejor si se hacen con circulación de aceite o enjuagues para vaciar lo más posible el convertidor, si no dispone de sistema de vaciado.
Si llegan impurezas al distribuidor hidráulico alterará su funcionamiento que no se podrá probablemente recuperar, aunque se sustituya el aceite, cuando ya se ha manifestado el incidente, tirones y algunas relaciones no se insertan.
Las marcas pueden preconizar o no el mantenimiento de las cajas automáticas con convertidor de par (cambio del aceite).
Si no se hace la sustitución del aceite, llegarán a aparecer incidentes con elevados costes de reparación.
Como esta situación se llega a producir habitualmente con 200.000 km o más se puede considerar que es la vida del automóvil en uso normal, no profesional.
El aceite para caja de cambios automática con convertidor se identifica genéricamente como ATF (“Automatic Transmission Fluid”), a esta denominación le siguen otras cifras y/o letras que determinan las cualidades adicionales que ha de tener el aceite para la caja concreta y se han de respetar al hacer los cambios.
La caja de cambios automática con convertidor es compleja de diseñar y reparar, precisando de medios técnicos y humanos muy específicos y cualificados.
Las cajas de este tipo están diseñadas y fabricadas por especialistas que las suministran a las marcas de automóviles.
