Convertidor de par

El motor se conecta a las ruedas para que el vehículo se mueva, pero también debe desconectarse cuando el auto se detiene, esta es la función que cumple el embrague en un auto mecánico. En la transmisión automática esta función la realiza el convertidor de par, es una transmisión hidrodinámica adicional al cambio automático. Constituye el elemento de entrada del cambio.

Partes del convertidor de par

• Bomba: es, al mismo tiempo, la caja del convertidor de par.
• Turbina: impulsa el eje de turbina y, con ello, el cambio.
• Estator o reactor: unida por un piñón libre con la caja del cambio, solo puede girar en el mismo sentido que la bomba y la turbina.

Funcionamiento del convertidor de par

El convertidor de par se acciona al impulsar el aceite que toma del cárter de la caja hacia el impulsor, el aceite va hacia las aspas de la turbina, girando en el mismo sentido del impulsor. Cuando el aceite sale del impulsor reacciona con las aspas del estator, aumentando la fuerza de giro (par-motor), cuando el aceite incide sobre las aspas, antes de que la velocidad sea la misma del impulsor, la velocidad  de la turbina se iguala  a la del impulsor disminuyendo el par-motor, el estator permanece fijo por un cojinete que de un solo sentido que le impide girar en sentido contrario. Las dos mitades principales del convertidor giran de manera independiente. Pero al empezar a acelerar, la corriente de aceite se hace cada vez más fuerte y comienza a arrastrar a la turbina, hasta el punto de que el impulsor y la turbina (es decir, motor y cambio) llegan a girar a la vez.

Algo similar a dos ventiladores dispuestos uno al frente del otro, uno prendido y el otro apagado, el que recibe la energía hará girar al otro en el mismo sentido, gracias al flujo del aire. En este sistema no existe una unión mecánica entre el cigüeñal y el eje primario de cambio, sino que se aprovecha la fuerza centrífuga que actúa sobre un fluido (aceite) situado en el interior del convertidor.

Principales averías

No es tan común observar averías en el convertidor de par, es más posible que se dañe uno de los discos de la caja, sin embargo, existen algunas.

• Desgaste de los anillos de cierre de la presión del aceite hidráulico. Al perder presión la bomba no es capaz de mover la turbina por lo cual perderá la tracción.
• Bloqueo en alguna de las partes internas, al quedar una turbina acelerada y la otra parada, se eleva la temperatura llegando en casos extremos a fundirse, esta avería puede también afectar completamente la caja.

Ventajas del convertidor de par

• Absorbe la carga
• Evita daños en el motor por sobrecarga
• Se pueden utilizar menos cambios
• La carga de trabajo es gradual
• Ausencia de desgaste
• Duración ilimitada, incluso mucho mayor que la vida útil del vehículo.
• Las vibraciones por torsión en la transmisión están fuertemente amortiguadas, cualidad muy importante para su utilización en los motores Diesel.
• Arranque muy suave, debido a la progresividad en el deslizamiento.
• Bajo costo de mantenimiento, no exige más atención que el cambio periódico de aceite cada 15 000 ó 20 000 km.

Otros elementos del convertidor de par, el tren de engranajes epicicloidal y la mecatrónica.

Detrás del convertidor de par están los engranajes planetarios y la mecatrónica que los acciona. Un engranaje planetario se compone de un piñón central o engranaje solar, tres engranajes que giran alrededor del sol y entre sí, los satélites, y otro piñón exterior con dientes en el centro que gira sobre los satélites y se denomina corona.

En ciertas cajas de cambios, la rotación de los componentes individuales puede bloquearse, creando diferentes combinaciones con diferentes relaciones, es decir, diferentes velocidades de salida. Por si fuera poco, una caja de cambios de este tipo suele tener dos engranajes planetarios. En definitiva, se puede decir que tiene una serie de engranajes que, al bloquear el giro de uno u otro, dan diferentes relaciones (diferentes marchas o velocidades de la caja de cambios).

La mecatrónica es el circuito que bloquea estos engranajes y consta de una parte electrónica y un circuito hidráulico formado por ranuras o canales en una placa de acero. El aceite de este circuito (llamado ATF) es el mismo que el del convertidor de par: los circuitos están interconectados. Directamente debajo de la placa de acero se encuentra el cárter de aceite, que alberga el filtro de aceite. El bloqueo se consigue mediante una serie de correas de freno y/o embragues multidisco accionados por la presión del aceite hidráulico, pero no lo trataremos en detalle en este artículo. Por último, hay que tener en cuenta que, dependiendo de la edad de la transmisión, el componente hidráulico o electrónico puede pesar más.

Fases de funcionamiento del convertidor de par

1.- Fase normal de funcionamiento

Durante el funcionamiento del convertidor de par, el flujo de aceite generado por la bomba se dirige a los álabes de la turbina, que reciben así energía. Desde la turbina, el aceite vuelve a la bomba y entra en el reactor intermedio, que lo desvía y lo devuelve a la bomba.

2.- Fase de multiplicador de par

Cuando la bomba gira más rápido que la turbina, el convertidor actúa primero como un embrague, desacoplando la caja de cambios, y cuando las velocidades del motor y de la bomba aumentan, el convertidor actúa multiplicando el par del motor.

El aceite es empujado a través de los álabes de la bomba y golpea los álabes de la turbina, que impulsan el aceite.

Debido al diseño helicoidal de los álabes y a la dirección de retorno del aceite a través del convertidor, se evita cualquier colisión innecesaria del aceite con los álabes de la turbina y el aceite vuelve a la bomba, añadiendo un par adicional al aplicado por el motor a la bomba, aumentando así el par motor.

Cuando las velocidades de la turbina y la bomba se igualan, este efecto se reduce y el convertidor se comporta como un embrague hidráulico tradicional 1:1.

3.- Fase como transmisor de par

Cuando la bomba funciona a gran velocidad, el aceite empuja el impulsor con gran fuerza, casi a la misma velocidad que la bomba. En este caso, el convertidor de par se asemeja a un embrague hidráulico y transmite el par a una relación de aproximadamente 1:1.

El aceite se suministra al convertidor a través de un sistema hidráulico con una serie de válvulas y un radiador para enfriar el aceite en el sistema. Por último, la presión hidráulica es regulada por la unidad de control de la caja de cambios a través de electroválvulas.