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Una transmisión automática o "caja automática" 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.

Transmisiones automáticas hidráulicas

El tipo predominante de transmisión automática es la que funciona hidráulicamente, usando un acoplamiento fluido o convertidor de par y un conjunto de engranajes planetarios para proporcionar una multiplicación del par.​

El convertidor de par consta de una bomba (que lanza el aceite hidráulico) y una turbina (que recibe el aceite). La bomba lanza el fluido con una determinada fuerza y la turbina recibe de la bomba gran parte de la fuerza mecánica del mismo, alrededor de un 90%, siendo ese porcentaje incluso del 100% cuando el convertidor dispone de un "embrague de convertidor" o "puenteo" hidromecánico.

La transmisión automática tiene muchos componentes, pero el más importante es la bomba de aceite, ya que suministra un caudal de aceite que viaja a través de la transmisión para lubricar los engranes y otros componentes. La bomba está ubicada en el cuerpo de la caja donde encastra el convertidor de par. Esta es accionada por el motor al régimen del mismo, es decir a más revoluciones mayor presión producirá la bomba de aceite.

Componentes mecánicos

El conjunto de un cambio automático consta de 4 componentes mecánicos principales

1. El convertidor de par, que en el momento del arranque del vehículo reduce las revoluciones del motor hacia el primario o entrada al cambio, ganando en la misma proporción par motor, para irlas igualando progresivamente al ir el vehículo alcanzando una mayor velocidad, hasta que el par del motor y el del primario se igualan cuando las velocidades son las mismas.

2. Los engranajes que constituyen las velocidades, que son generalmente conjuntos de trenes epicicloidales (ver figura) que se acoplan y desacoplan con frenos y embragues de discos múltiples 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. Bomba hidráulica que suministra la presión para accionar los frenos y embragues, así como para el convertidor.

Determinación de los puntos de cambio

El momento de decisión para saber cuándo se pasa de una velocidad a otra depende de 2 parámetros:

1. La posición del pedal acelerador, es decir la carga motor que demanda el conductor al vehículo (cuesta arriba, llano, descenso, número de pasajeros o de carga).

2. La velocidad del vehículo.

Esto permitirá a la transmisión cambiar a relaciones más largas más tarde y a mayor régimen motor cuando circule cuesta arriba respecto de cuando circule cuesta abajo o en llano.

Antiguamente, el control de los frenos y embragues se hacía de modo exclusivamente hidráulico, mediante una serie de válvulas hidráulicas reguladas mecánicamente desde el pedal acelerador para el parámetro de carga por un lado, y de modo centrífugo (salida de la transmisión) para el parámetro de la velocidad del vehículo. Desde hace ya años, estas señales se detectan eléctricamente y se procesan electrónicamente, encargándose un calculador o unidad electrónica de mando del cambio (TCM) de activar las válvulas de mando, que ahora son electrohidráulicas.

En caso de fallo eléctrico o electrónico, siempre que haya presión hidráulica se sigue disponiendo de las posiciones básicas mecánicas que se describen a continuación, quedando en la "D" normalmente fija una desmultiplicación, la 4.ª o 3.ª según el número de marchas.

Posiciones de la palanca

La mayoría de las transmisiones automáticas permiten seleccionar mecánicamente entre un conjunto de rangos de marchas, que como mínimo comprenden el siguiente orden:

P, Parking

Estacionamiento en la que no hay transmisión de fuerza, y además bloquea el eje de salida de la transmisión mecánicamente.

R, Reverse

Para marcha atrás.

N, Neutral

En la cual no hay transmisión de fuerza, equivale al punto muerto de un cambio manual.

D, Drive

Para marcha hacia adelante, en la cual entran todas las desmultiplicaciones, desde la primera hasta la cuarta, quinta o más según el fabricante.

Además de estas 4 posiciones, es muy frecuente:

S, Sport

De funcionamiento similar a la posición D pero con cambios más rápidos, bruscos y a unas revoluciones mayores.

L, Low

Para impedir que entren las marchas más largas, sólo primera y segunda, en caso de fuertes pendientes, además permite retener al bajar las mismas pendientes. En algunos fabricantes se sustituye la L por 3, 2, 1 dependiendo del fabricante en las cuales se obliga a mantener como máximo la desmultiplicación mayor. Cabe destacar que en Venezuela se llama de modo coloquial a lo anteriormente mencionado L3, L2 y L1; respectivamente.

M, Manual

Suele encontrarse al lado de la posición D en la cual los movimientos de la palanca, marcados con + y con -, permiten subir y bajar de marchas a voluntad, con la cual hay además posibilidad de retención en los descensos (ver figura).

W, Winter

No es muy común y menos como posición. Se puede encontrar como un funcionamiento especial de la posición D en la cual la salida y los cambios de marcha se realizan de forma mas suave para evitar que las ruedas patinen cuando el suelo se encuentra con escaso agarre.

Como dispositivo de seguridad, el accionamiento del motor de arranque sólo es posible en P y en N, siendo incluso imposible en vehículos recientes sacar la llave del contacto si no está la palanca en P, o sacar la palanca de P con el motor parado si no se mantiene el freno pisado.

En los Estados Unidos la mayoría de los vehículos vendidos desde los años 1950 equipan un cambio automático, a diferencia de lo que ocurre en Europa y en gran parte del resto del mundo. Las transmisiones automáticas, especialmente las más antiguas, penalizan en alguna medida el consumo de combustible. Donde el combustible es caro y, por tanto, los motores suelen ser pequeños, estas penalizaciones son insalvables. En los últimos años, las transmisiones automáticas han mejorado significativamente su capacidad para mejorar los consumos, pero las transmisiones manuales siguen siendo en general más eficientes siempre que el vehículo es conducido con el motor a unas revoluciones que coincidan con el par óptimo por un conductor experimentado. Esta situación puede invertirse definitivamente con la introducción de transmisiones variables continuas o inclusive los cambios robotizados o de doble embrague como el DSG del Grupo Volkswagen, el DKG utilizado por BMW en sus modelos deportivos o el PowerShift de Ford (véase más abajo).

Sin embargo, algunas máquinas simples con rangos limitados de velocidad o velocidades de motor fijas usan sólo un convertidor de par para proporcionar una desmultiplicación variable entre el motor y las ruedas. Ejemplos típicos son las carretillas elevadoras y algunos cortacéspedes modernos.

En la actualidad, en autobuses y camiones se pueden encontrar cajas de cambio automáticas, las cuales permiten una marcha más suave y una mayor seguridad, al dejar que los conductores se puedan concentrar en el camino sin preocuparse por el cambio de marchas, y proporcionan una mayor suavidad de marcha para el confort de los pasajeros. Para una conducción suave lo mejor es seguir los consejos de los ingenieros especialistas.​

La palanca de cambios en la transmisión automática tiene algunas características:

Si se ubica en el suelo del vehículo por lo general es en forma de T o incluso de pomo, mas siempre suele incluir un pulsador para moverla.

Si se ubica en la columna de dirección del volante no posee botón, mas para moverla es necesario halar la misma.

En todo caso, para poder mover la palanca siempre es necesario oprimir el pedal de freno.

Recientemente los fabricantes han empezado a vender transmisiones variables continuas. Estos diseños pueden cambiar las relaciones de un modo continuo en lugar de entre una serie limitada de desmultiplicaciones fijas. A pesar de que los prototipos de estos sistemas de transmisión (denominados genéricamente CVT = Continuously Variable Transmission) existen desde hace décadas, es ahora cuando están alcanzando la viabilidad comercial.

Este tipo de transmisión deriva de la transmisión de fricción de las primeras décadas del siglo XX. El desarrollo reciente se originó en un diseño de NSK en la década de 1980. Posteriormente se añadió Nissan, que junto a NSK y una importante compañía de lubricantes japonesa lograron resultados satisfactorios. Se la denomina también transmisión toroidal.

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Una transmisión automática o "caja automática" 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.

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El convertidor de par es el equivalente en una caja automática al cambio y el embrague en una transmisión manual, pero ¿cómo funciona y cuáles son sus partes?

Desde que, según los libros de historia, Leonardo Da Vinci inventara la primera caja de cambios, hasta los actuales sistemas de transmisión, han pasado siglos. La evolución ha transformado aquella rudimentaria caja de cambios en las transmisiones tremendamente avanzadas de hoy, capaces de proporcionar una conducción suave y un escalonamiento de las velocidades muy reducido.

Existen cajas de cambio manual y cajas de cambio automáticas de diferentes tipos, dimensiones y número de marchas, en función del vehículo donde se monte.

Para que el par motor se transmita a la caja de cambios, se necesita de un elemento llamado embrague, que se utiliza en vehículos con caja de cambio manual.

Dentro de las cajas de cambios automáticas, las más extendidas son las de convertidor de par. Y el mecanismo que se cumple la función del embrague en estas cajas es el convertidor hidráulico de par, que es el encargado de realizar la conexión entre la caja de cambios y el motor.

El convertidor de par es básicamente un embrague hidráulico perfeccionado, que permite graduar la combinación par-velocidad según las necesidades. Puede definirse como una combinación de embrague y cambio de velocidades: embrague, porque cumple esa misión y cambio de velocidades, porque es capaz de multiplicar el par.

Qué elementos forman un convertidor de par

Un convertidor hidráulico de par está constituido por los siguientes elementos:

Bomba: se encuentra unida solidariamente al volante de inercia por medio de la carcasa del convertidor. Ésta gira al mismo número de revoluciones del motor y es la encargada de impulsar el aceite contra la turbina.

Turbina: está engranada en el eje de entrada de la caja de cambios o eje de la turbina y recibe el aceite impulsado por la bomba a través de sus alabes que la obligan a girar.

Reactor o Estator: está montado entre la bomba y la turbina y dispone de un mecanismo de rueda libre que le permite girar libremente cuando la velocidad de giro de la bomba y turbina se aproxima. Nunca se igualan.

Embrague Anulador del Convertidor de Par: elimina el patinaje del convertidor de par de una forma regulada, de tal manera que puede ser accionado en cualquier marcha, a cualquier régimen y a partir de una determinada temperatura de funcionamiento (aproximadamente 40º C). Consiste en un embrague de fricción unido al arrastre de fuerza, que transmite el movimiento al convertidor desde su carcasa. Permite tres posiciones:

1. Embrague abierto

2. Embrague en ciclo de regulación

3. Embrague cerrado

Al cerrar el embrague anulador se transmite el par del motor íntegro sobre la rueda de la turbina. El aceite que utiliza el convertidor hidráulico de par se refrigera por medio del circuito incorporado en la caja de cambios automática y no existen averías graves si se respeta el mantenimiento de la misma. No respetar las recomendaciones del fabricante de las cajas de cambio puede conllevar problemas en el convertidor.

¿Cómo funciona un convertidor hidráulico de par?

1.- Fase normal de funcionamiento

En el funcionamiento del convertidor de par, una corriente de aceite generada por una bomba se envía a las palas de la turbina, dándole así su energía. Desde la turbina, el aceite se devuelve a la bomba, chocando contra el reactor -situado entre ambas-, el cual desvía y canaliza el aceite nuevamente hacia la bomba.

2.- Fase de multiplicador de par

Cuando la bomba gira más rápido que la turbina, el convertidor actúa en primer lugar como embrague desacoplando la transmisión, y a medida que aumentan las revoluciones del motor y de la bomba, el convertidor trabaja multiplicando el par del motor.

El aceite es impulsado por los álabes de la bomba y choca contra los álabes de la turbina que permite su desplazamiento.

Gracias al diseño helicoidal de los alabes y a la canalización del retorno del aceite por medio del reactor, se evitan los choques inútiles del aceite contra las paredes de la turbina y se consigue así que el aceite retorne nuevamente con fuerza hasta la bomba, lo que supone un par adicional que se suma al que el motor le aplica a la bomba, para lograr de esta manera aumentar el par motor.

A medida que las velocidades de la turbina y de la bomba se igualan, este efecto disminuye y el convertidor se comporta como un embrague hidráulico normal con una relación de transmisión 1:1

3.- Fase como transmisor de par

Cuando la bomba gira a gran velocidad, la turbina es impulsada con elevada fuerza por el aceite y prácticamente a la misma velocidad que la bomba, en este caso, el convertidor de par es semejante al embrague hidráulico y transmite el par con una relación aproximada de 1:1.

La alimentación del aceite del convertidor se realiza mediante un circuito hidráulico el cual lleva una serie de válvulas y un radiador para la refrigeración del aceite del circuito. Por último, la presión hidráulica se controla por las electroválvulas, a través de la unidad de control del cambio.

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Convertidor de par: cómo funciona y que partes lo componen - Autofácil

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El convertidor de par es el equivalente en una caja automática al cambio y el embrague en una transmisión manual, pero ¿cómo funciona y cuáles son sus partes?

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Caja de válvulas y su función en las presiones - Auto Matic

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La caja de válvulas es el distribuidor hidráulico del cambio automático. Es el cerebro, uno de los principales componentes; de los más precisos y más importantes del cambio automático. Se encarga de manejar las presiones de fluido ATF, generadas por la bomba de aceite. También controla la aplicación de los diferentes embragues que trabajan en […]