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Qué es una caja automática



Todas las cajas de velocidad cumplen la misma función:  transmitir a las ruedas la potencia generada por el motor. Aunque todavía son mayormente rechazadas en Europa, las cajas automáticas se imponen en todo el mundo, mientras que en los Estados Unidos son las reinas indiscutibles. A tal punto, que ya el viejo Ford T contaba con una caja cuyo sistema de engranajes era parecido al de las cajas automáticas actuales. 
 La caja automática es un sistema que, de manera autónoma, determina la mejor relación entre los diferentes elementos, como la potencia del motor, la velocidad del vehículo, la presión sobre el acelerador y la resistencia a la marcha, entre otros. Se trata de un dispositivo electro hidráulico que determina los cambios de velocidad; en el caso de las cajas de última generación, el control lo realiza un calculador electrónico. 

 Mientras que la caja mecánica se compone de engranajes –su nombre en inglés, gearbox, significa justamente caja de engranajes-, la caja automática funciona con piñones, que conforman el tren epicicloidal.

 En una caja automática, el movimiento generado por el motor se transmite a la caja por un convertidor, que está compuesto, básicamente, por dos turbinas alojadas en un compartimento estanco lleno de aceite mineral. Así, es el aceite el que transmite la potencia, de modo que no hay fricción, tal como sucede con las cajas manuales. La gestión de las relaciones la realiza un distribuidor hidráulico, que maneja la repartición de presión para comandar los diferentes elementos.


Tipos de cajas

 Además de la caja automática clásica, hay tres tipos de sistemas.

Robotizada: derivación de la caja mecánica, en este caso la gestión del embrague y de las relaciones se realiza de manera electrónica. Carece de pedal de embrague y la palanca de cambios no tiene relación mecánica con la caja.

Doble embrague: parienta cercana de la robotizada, cuenta con dos embragues, cada uno vinculado con un árbol. Un embrague es utilizado para las relaciones impares -1ª, 3ª y 5ª- y el otro para los pares -2ª, 4ª, 6ª y marcha atrás. Diversos sensores, ubicados en cada árbol, permiten saber cuál es la velocidad, al tiempo que relevan el régimen de rotación del árbol. Es el caso de las cajas DSG, de Volkswagen, cuyos engranajes son del tipo multidisco a baño de aceite –como en una moto-, y la PSG, de Luk, que cuenta con embragues a seco.

Variación continua: esta caja existe desde que existe el automóvil, y funciona según el mismo principio de variación del ciclomotor, con dos discos unidos entre ellos por una correa metálica.


 Todas las cajas automáticas trabajan sobre un solo eje donde se encuentran convertidor, bomba, tambores, planetarios, embragues unidireccionales y gobernadora. Y las cajas puente axod también contienen, en este mismo eje, el sistema diferencial.

 Hay dos tipos de transmisión: lineal y puente. La primera transmite el movimiento a un cardán que conecta con el diferencial trasero –caja de transferencia o reductora, si es doble tracción-, mientras que la puente transmite a los semiejes, dado que son tracción delantera. En este último caso, se pueden combinar con distintos tipos de accionamiento para los casos de tracción integral.

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            Diferencial y tren de engranajes de una caja  ZF4HP18

convertidor
Turbinas y estator de un convertidor


caja-automática
Caja de última generación
                                 Pros y contras de las cajas automáticas

 Mucho se ha debatido y se debate sobre la conveniencia o no de una caja automática. En Europa, por ejemplo, su uso es muy bajo; los países con más cajas automáticas son Suiza, con un 20%, Suecia y Noruega, con un 14%, y Gran Bretaña, con un 10%. En los Estados Unidos, por el contrario, el 90% de los coches producidos tienen caja automática, y en Asia están cerca de esa cifra. En Europa consideran que la caja automática es para viejos o perezosos y que quienes la utilizan no saben conducir. Pero, poco a poco, este prejuicio va desapareciendo.

 También existe la idea de que la caja automática desperdicia energía, lo cual es cierto debido a la fricción, la necesidad de darle presión al aceite, las patinadoras del embrague o el convertidor; en suma, energía que se va en calentamiento. Para remediar este problema, los fabricantes agregan cada vez más un lock-up al convertidor, un sistema que, en determinadas velocidades, solidariza parcial o totalmente la turbina con el impulsor.

 Entre los pros de una caja automática está la facilidad del manejo y una progresión adecuada de marchas. La carencia de embrague hace, además, que sea ideal para manejar en las ciudades.
caja de Ford T
Caja del Ford T
Historia

 El primer antecedente de una caja automática fue un dispositivo hidráulico para uso marino inventado en 1908; casi 20 años después, la fábrica inglesa Leyland mejoró ese sistema y lo adaptó a los colectivos de Londres.

 El Ford T, de las décadas del 10 y del 20, ya usaba una caja con un sistema de engranajes epicicloidal, similar al de las cajas automáticas. .

 La firma Daimler, en 1930, produjo una caja semi automática formada por un par hidráulico unido a una caja epicicloidal electromagnética. Cinco años más tarde, el italiano Ugo Pavesa desarrolló una caja con tren epicicloidal que funcionaba con aceite a presión; si bien este sistema no pasó del prototipo, mostró que la mejor solución para las cajas automáticas eran los engranajes epicicloidales.

 General Motors, el fabricante norteamericano, dotó a sus Oldsmobile de 1937 de una caja semi automática, y en 1939 presentó la Hydro Matic Drive, que reunía un par hidráulico y una caja epicicloidal con cuatro relaciones. Tras la Segunda Guerra Mundial, estos sistemas siguieron evolucionando y el convertidor de par reemplazó al par hidráulico. Desde entonces, las cajas automáticas se perfeccionaron y los fabricantes norteamericanos los utilizaron en la mayoría de los vehículos.


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