Caja Automatica Hidra Matic

Caja de cambios automática La caja de cambios es la encargada de transmitir el para motor y adaptarlo a las condiciones de carga y marcha del vehículo. En las cajas de cambio automáticas esto se realiza sin necesidad de que el conductor actúe directamente sobre los mecanismos del camb cambio io,, si bien ien el cond conduc uctor tor pued puedee inte interv rven enir ir,, con con dist distin inta tass actua actuaci cion ones es,, en el funcionamiento de la caja de cambios automática.

- Constitución eamos la caja de cambios automática !"ydra#$atic%

& conjunto regulador ' plato regulador almenad almenado o de bloqueo bloqueo ( embrague de una vía ) freno de cinta anterior * embrague anterior + embrague posterior y toma directa  freno de cinta posterior - convertidor  formado por /mpulsor o bomba0, reactor y turbina0 turbina0 1 bomba hidráulica &2 servo del freno de cinta posterior && caja comandad comandadaa válvu válvulas las limi limitado tadoras ras de presi3n, presi3n, electrová electroválvu lvula la de modula modulaci3n ci3n,, válvula manual, válvula de progresividad, válvulas de secuencia, válvula de corte0 &' membrana de presi3n &( servo del freno anterior

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789E:;/<8: 7onvertidor hidráulico0

Las cajas de cambio automáticas se prescinde del embrague que se usa en las manuales, y su funci3n la realiza ahora un convertidor hidráulico.

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En principio, cuanto mas deprisa gira el elemento motriz respecto al conducido, más fuerte es el impacto del aceite sobre las aletas y por lo tanto transmite un mayor par. = medida que la velocidad del conducido se apro6ima a la del elemento motriz disminuye la fuerza efectiva del aceite sobre las aletas de aqu@l. ?i los dos miembros se mantiene a la misma velocidad no pasa aceite de uno a otro, y no se transmite energía a trav@s del acoplamiento, por lo que esta condici3n de igual velocidad de las dos partes no se produce cuando el motor está en marcha. ?i la velocidad del motor se reduce de manera que sea el coche el que mueva el motor sucede que habrá un punto en que ambos elementos giren a la vez y a partir de este punto el conducido se convertirá temporalmente en el elemento motriz y el que normalmente es el motriz pasa a ser conducido, con lo que se produce el efecto de freno motor. Este sistema a la hora de llevarlo a la práctica tiene el inconveniente de que las turbulencias que se forman en el aceite en su interior provocarían un estado de movimiento violento e irregular en ciertas condiciones y se formarían remolinos en todas las direcciones, en especial en las secciones centrales con lo que se reduciría notablemente su eficacia, para solucionar este problema se incorpora un anillo guía que es como una rosquilla hueca que ocupa la parte central, está dividido en dos mitades, una corresponde a la parte del elemento motriz, y otra al elemento conducido. 7on este sistema el aceite no puede hacer turbulencias y se encuentra mucho mejor guiado. Las aletas en este sistema no son planas, sino que tienen unas aletas curvadas con un diseBo muy estudiado para optimizar la circulaci3n de aceite y que permite que el aceite cambie de direcci3n bastante gradualmente cuando pasa del miembro propulsor a propulsado, y sobre todo evitar el efecto rebote que se puede producir cuando el elemento motriz gira bastante más deprisa que el conducido y el aceite es impelido sobre las aletas de este con un fuerza considerable, al chocar contra ellas rebota contra e elemento motriz produci@ndose una p@rdida de par. 7on las aletas que utiliza el convertidor de par el resultado es que cuando e6iste una gran diferencia de velocidad entre los elementos motriz y conducido, el par no disminuye, sino que por el contrario, en el convertidor de par el momento se multiplica. =l elemento conductor se le llama impulsor o bomba, porque es el que recibe el movimiento del motor, al que está unido, e impulsa el aceite contra el conducido. El elemento conducido se llama turbina, y va acoplada a la caja de cambios. 4ero el convertidor de par incluye un tercer elemento que viene a mejorar las condiciones de funcionamiento en la circulaci3n del aceite, se trata del estátor. Está montado sobre un mecanismo de rueda libre que le permite desplazarse libremente cuando los elementos del convertidor giran a una velocidad apro6imadamente igual. 4edro "errero 5onzález E6p. (1.112

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?in embargo cuando tiene lugar un incremento del par, que conlleva una reducci3n de la velocidad, el estátor para y actúa como un elemento de reacci3n, es decir que el aceite se desvía en los bordes de salida de la turbina a una direcci3n más favorable antes de que se introduzca en la bomba. 5racias a esto el aumento má6imo del para producido es algo superior al doble.

El aspecto final que presentaría un convertidor de par hidráulico sería como este>

= medida que la velocidad de la turbina se apro6ima a las de la bomba, el incremento de par disminuye gradualmente hasta llegar a una relaci3n de par de &>&, cuando la relaci3n de velocidades entre turbina y bomba alcanza un valor apro6imado de 1>&2, este es el momento en el que el aceite ya empieza a chocar contra las caras posteriores de las aletas del estator haciendo que este se ponga a girar, y así el aceite se desvía de su trayectoria y por lo tanto el convertidor de par actúa simplemente como un acoplamiento fluido. Esta forma de embrague proporciona un acoplamiento suave y sin vibraciones entre el motor y la caja de cambios, resulta muy c3moda para los ocupantes, su mayor rendimiento se produce cuando las velocidades de los dos elementos son cercanas, por el contrario, cuando e6iste una gran diferencia de velocidades se pierde energía y el rendimiento baja. =unque en la práctica decimos que se transmite el &22C realmente se transmite apro6imadamente un 1-C.


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7=D=
El principio en que se basa la caja de cambios automática para obtener diferentes relaciones de transmisi3n es un sistema planetario de engranajes. Este sistema consiste en una corona e6terior, ( piBones satélites cuyos ejes van montados en un soporte, y un engranaje planetario central. ?e le da este nombre de sistema planetario por su similitud con los planetas del sistema solar que tienen un movimiento de rotaci3n y otro de traslaci3n alrededor del ?ol.

El funcionamiento del sistema es el siguiente> 7uando se mantiene fijo uno de los tres miembros, y hay otro que gira se producen una serie de situaciones según sobre que elemento actuemos, las distintas posibilidades se presentan en el siguiente cuadro>

Situaciones Corona Soporte Planetario elocidad

1 < ; " /

2 ; < " L

< # /mpulsado " # Fijo / # /ncremento de velocidad


3 " < ; L

4 " ; < /

5 ; " < /:

6 < " ; L:

L # :educci3n de velocidad : # /nversi3n del sentido de marcha ; # $otriz

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7omo vemos, fijando uno de los elementos del sistema planetario de engranajes puede obtenerse una reducci3n de velocidad, una multiplicaci3n según el elemento que se fije0, o una inversi3n del sentido de giro marcha atrás, si el soporte de los piBones planetarios se mantiene estacionario y se hace girar la corona o el engranaje planetario central, aquellos actúan como piBones inversores locos0, y tambi@n si se bloquean dos elementos contiguos del conjunto obtendríamos una relaci3n directa. Los sistemas que se utilizan son dos> un embrague de platos m!ltiples y una banda de "reno con tambor . # #anda de "reno con tambor. # ?e emplean para el control de los piBones planetarios y causan a trav@s de la misma, un cambio en la relaci3n de transmisi3n. Esta fabricada con acero y tiene un forro de materias de asbesto resistente aplicado a @l.. La banda de freno se ajusta holgadamente alrededor de un tambor que forma parte de la corona. La banda de freno se aplica bajo ciertas condiciones para detener la corona. La banda de freno se aplica mediante el denominado servo. 7on este mecanismo conseguimos producir una acci3n mecánica a partir de la presi3n hidráulica. =ctuando en un cilindro cuyo vástago se aplica sobre la banda del freno por lo que incrementando la presi3n hidráulica puede hacer que el tambor deje de girar, posee un muelle para que retorne cuando disminuye la presi3n. 7omo quiera que el sistema de servo dispone de dos cámaras en las que se mueve el pist3n, enviando presi3n a una o a otro conseguimos la acci3n deseada, frenar o liberar. # $mbrague de platos m!ltiples. # ?on accionados hidráulicamente para conectar o separar un miembro giratorio del sistema planetario de engranajes. 4oseen una serie de discos múltiples unidos, alternativamente, a una carcasa e6terior o tambor y aun cubo interior. 7uando el embrague está desembragado , los dos miembros pueden girar independientemente unos del otro. ?in embargo, cuando se embraga, los platos se empujan unos contra otros y el rozamiento que se produce entre ellos bloquea los dos miembros, lo cual obliga a que giren solidariamente. La acci3n de embragar se consigue mediante la presi3n de aceite que empuja un pist3n anular, el cual a su vez presiona los platos. El pist3n anulasr denominado tambi@n conjunto ret@n del embrague, es un anillo que se ajusta al borde interior del conjunto del tambor de embrague. El pist3n se ajusta mediante su reborde al tambor pegado a la superficie interior del mismo con un sello deslizante.

7ontrol del cambio. =hora que ya sabemos el mecanismo por el cual se efectúa el cambio pasamos a conocer el mecanismo de control del cambio, pues el cambio de una marcha a otra tiene que estar controlado para que s3lo se efectúe en las condiciones adecuadas. "ay dos factores principales a controlar> elocidad del coc%e y abertura del paso de combustible posici3n de la mariposa0. Estos dos factores producen dos presiones de aceite diferentes que actúan contra e6tremos opuestos de la válvula de cambio. Gna presi3n procede del regulador y depende de la &elocidad del coc%e. La otra viene de la válvula moduladora y está mandada por el colector de entrada de vacío. # Presión del regulador. El regulador tiene un rotor movido por el eje de salida de la caja de cambios. En el interior de la carcasa hay una válvula reguladora, sobre la 4edro "errero 5onzález E6p. (1.112

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cual actúan dos fuerzas opuestas, la fuerza centrífuga debida a la rotaci3n y presi3n de la bomba de aceite. 7uando el coche va a baja velocidad tambi@n va a baja velocidad el regulador , la válvula se sitúa cerca del centro de la carcasa, dejando pasar s3lo una presi3n de aceite pequeBa. 7uando la velocidad del coche aumente, la carcasa del regulador gira más rápidamente, lo cual hace que la fuerza centrífuga se incremente, desplazando la válvula hacia l e6terior.

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# Circuito %idráulico. Es la parte que se encarga de !dirigir% todas las operaciones, funciona por un complejo sistema de válvulas y circuitos hidráulicos con varias presiones. ;iene un laberinto de circuitos labrados, que van controlados por válvulas. Las principales son>

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álvula manual> /mpide o permite el paso del aceite a la presi3n de línea. ?elecciona marcha hacia adelante o hacia atrás.

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álvulas de secuencia> ?on ( y van gobernadas por otras ( electroválvulas. ?eleccionan las velocidades.

álvula de progresi&idad> Es la responsable del cambio de velocidades sin cambios bruscos0. •

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álvula de modulación de presión E$0> :egula la presi3n de línea.

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8tras válvulas, además de las anteriores hay otras válvulas como pueden ser las limitadoras de presión, de corte, limitadora de presión en l'nea.

El sistema de mando %idráulico tiene cuatro funciones>

&. Sistema de creación de presión> la bomba suministra presi3n a todos los mando hidráulicos y al embrague. '. ál&ula de regulación de presión> la válvula reguladora de presi3n controla la presi3n principal a un valor que depende de la apertura de la mariposa del carburador. Esta válvula centrífuga regula en funci3n de la velocidad del vehículo el cambio en ambos sentidos HicI# Esta válvula manual permite introducir las diferentes velocidades a voluntad del conductor, válvula de paso de &K a 'K y 'K a &K, y válvula de paso de 'K a (K y de (K a 'K. ). $mbragues( ser&os ) acumuladores de presión> los dos embragues y los dos servos son desplazados hidraúlicamente para accionar los embragues y apretar las bandas.


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El sistema de engranajes tren epicicloidal *+,.+/0. 7on este sistema se pueden obtener ) velocidades hacia delante y una hacia atrás. 7onsiste en & 4lanetario, ' coronas y ' conjuntos de sat@lites. ;odo integrado en un bloque muy compacto. La entrada del movimiento puede realizarse por el primer planetario, que es el central, por el planetario segundo y por el portasat@lites. ?e acopla al convertidor por tres embragues. Los elementos de reacci3n son el planetario segundo y el portasat@lites que se pueden inmovilizar por dos frenos a salida del mo&imiento se e"ect!a siempre por la corona 1 velocidad>

Elemento $otor> planetario 4&. Elemento :eacci3n> portasat@lites. Elemento ?alida> 7orona. :elaci3n> ',&>& 2 velocidad>

Elemento $otor> planetario 4&. Elemento :eacci3n> planetario 4'. Elemento ?alida> 7orona :elaci3n> &,+*>& 3 velocidad>

Elemento $otor> planetario 4&y 4'. Elemento :eacci3n> planetario 4&y 4'. Elemento ?alida> 7orona :elaci3n> &>& 4 velocidad>

Elemento $otor> portasat@lites. Elemento :eacci3n> planetario 4'. Elemento ?alida> 7orona :elaci3n> (61 superdirecta0 $archa atrás> Elemento $otor> planetario 4'. Elemento :eacci3n> portasat@lites. Elemento ?alida> 7orona :elaci3n> ',&&>& 9ota> en la marcha atrás la presi3n es ' o ( veces mayor que en las velocidades hacia adelante.


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- +ctuación de la caja de cambios automática ?e llama umbral de paso al momento en que cambia de marcha. En ascenso de velocidades el umbral de paso se retrasa. En descenso de velocidades el umbral de paso se adelanta.

En la posici3n 4 parIing0 se bloquea mediante un trinquete el plato regulador almenado de bloqueo para impedir que el vehículo se mueva. 4ara arrancar el vehículo debe estar en la posici3n 9 o 4.

,nter&ención del conductor

Sin inter&ención del conductor

# 4isar acelerador a fondo y 4or disminuir la velocidad del soltar HicI#doJn0. vehículo. # 4isar a fondo acelerar0. # =ctuando en la palanca, cambia siempre que sea posible. # =celerador levantado del todo.

# 4rincipio de funcionamiento> ?e resume esquemáticamente de la siguiente manera

:uedas

motor

conductor

elocidad

r.p.m.

acelerador

5ama de marchas seleccionada

?elecci3n de la mejor marcha en funci3n de las r.p.m.

4aso a la marcha superior o inferior

7arc%a acoplada


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