Todos nos hemos preguntado alguna vez qué es eso del cambio automático, si nos adaptaríamos bien, para qué va mejor y para qué peor... Voy a intentar dar respuesta esas preguntas.
Todos sabemos que la fuerza de giro del motor no se transmite directamente a las ruedas, sino que se hace pasar a través de unos engranajes, que lo que en realidad hacen es transformar esa fuerza de giro del motor, técnicamente PAR MOTOR, para adaptarlo mejor a lo que en cada momento necesitamos. Por ejemplo, para arrancar, necesitamos mucha fuerza de giro pero poca velocidad en las ruedas, de forma que ponemos unos engranajes que multiplican el par, y para rodar por autopista, sucede al contrario, que necesitamos poca fuerza de giro y mucha velocidad, lo que hacemos es disminuír el par. Esto lo conseguimos con una caja de cambios, sea cual sea su disposición y mando.
Ahora viene la otra cuestión y es que esa caja puede ser automática, sin prácticamente intervención del conductor y sin pedal de embrague.
Una caja automática convencional se compone de dos mecanismos bien diferenciados: El convertidor de par y la caja de engranajes (o de cambios propiamente dicha).
EL CONVERTIDOR DE PAR. Es un dispositivo extremadamente sencillo, que ocupa el lugar del embrague de una caja convencional, es decir, entre el motor y la caja de cambios. Consta de dos rotores con álabes enfrentados entre sí, separados por solo 1 ó 2 milímetros de distancia y encerrados en una carcasa hermética que se llena de un líquido aceitoso especial, denominado ATF (Automatic Transmission Fluid-fluído de transmisión automática) y que no es otra cosa que el mismo líquido que se utiliza para la dirección asistida. Entre ambos rotores se intercala una corona de álabes fijos para ajustar el ángulo de retorno del aceite del rotor del cambio al rotor del motor, con el fin de sumar su fuerza de retorno a la nueva que proporciona el motor. Así dispuesto, un rotor está unido al cigüeñal del motor, del que recibe su giro, y el otro rotor está unido a la caja de cambios. Cuando el motor gira, fuerza a moverse al líquido y éste a su vez incide contra el rotor y le obliga a moverse también, con lo que se transmite el movimiento a la caja de cambios y de aquí a las ruedas. Lógicamente, hay resbalamiento entre uno y otro, lo que por un lado es causa de un mayor consumo de combustible, pero al mismo tiempo hace que el arranque sea suave, sin sacudidas y sin posibilidad de calarse el motor y permite también dejar la 1ª metida estando parado en un semáforo, pues el resbalamiento en estas condiciones es tal que el coche se mantiene retenido con el freno y el motor girando a ralentí, permitiendo igualmente el paso de unas marchas a otras sin necesidad de embrague, puesto que el resbalamiento del convertidor absorbe las sacudidas que se producen en los engranajes al cambiar. Pero es que hay más: antes dije que el reactor SUMABA la fuerza del retorno del aceite del rotor del cambio al rotor del motor, con lo que este efecto produce una MULTIPLICACION DEL PAR, o sea, un aumento de la fuerza transmitida que es tanto más fuerte cuanta mayor es la diferencia de giro entre motor y caja de cambios, consiguiéndose la máxima multiplicación de fuerza transmitida cuando las ruedas están paradas y el motor gira alto de vueltas, como por ejemplo, al arrancar. Progresivamente va moviéndose el coche, disminuyendo la diferencia de giro entre motor y ruedas y poco a poco el efecto de multiplicación de par va desapareciendo para transmitir más velocidad que fuerza, exactamente igual que hace un cambio de marchas manual, solo que sin saltos y de forma continua. Esto es el motivo de que los cambios automáticos tengan los desarrollos más largos que uno manual, e incluso alguna marcha menos. No obstante, no todo son ventajas, puesto que este funcionamiento se lleva a cabo necesariamente con resbalamiento (de ahí la progresividad), por lo que aún produciendo un aumento del par aplicado, el rozamiento interno del fluído que por fuerza se ha de mover muy rápidamente en esta situación, produce cierta pérdida de la energía entregada por el motor, que se transforma en calor que se disipa mediante un serpentín que lleva el fluído al sistema de refrigeración del coche para enfriarlo, así como en el aumento de consumo de combustible ya mencionado.
LA CAJA DE CAMBIOS propiamente dicha. La caja de cambios automática no utiliza engranajes convencionales que se conectan unos con otros, como una caja manual, sino que utiliza engranajes plantetarios, que consisten en un engranaje circular grande con los dientes por dentro (corona), un piñón interno dentado exteriormente (engranaje sol) y uniendo estos dos elementos varios engranajes pequeños dentados (planetas, habitualmente tres) que engranan simultáneamente con el engranaje sol y con la corona y están unidos por un marco triangular. Inmovilizando uno cualquiera de estos tres elementos mediante embragues multidisco se obtienen los cambios de marcha e incluso la marcha atrás, inmovilizando el marco triangular de los engranajes planetas. Si se inmovilizan dos elementos cualesquiera del engranaje planetario se transmite el giro directo, sin aumento ni reducción de par. En la práctica se utilizan dos juegos de engranajes planetarios para obtener cuatro o más marchas adelante. Nótese que como los engranajes están SIEMPRE ENGRANADOS entre sí (toma constante, técnicamente), solo se decide cuáles giran y cuáles no mediante unos embragues multidisco, no hace falta sincronización, ni es posible romper dientes por choques entre ellos. Todo el cambio está bañado por el propio fluído del convertidor de par, lo que da un funcionamiento suave.
Asimismo, diré que para mejorar el rendimiento y bajar el consumo, en el convertidor de par habitualmente se pone un embrague monodisco convencional, que une físicamente el rotor del motor con el del cambio, para evitar el resbalamiento a partir de cierta velocidad.
Para que todo este tinglado funcione, está gobernado por una centralita electrónica que mediante un bloque de electroválvulas decide el paso de fluído por unos u otros conductos para que actúen sobre los embragues multidisco que interconectan los engranajes.
Las ventajas de este tipo cambio, aparte de la comodidad, claro está, vienen por el efecto de multiplicación del par en el arranque, lo que simplifica enormemente la tarea si tenemos que arrastrar grandes cargas, como una caravana. No obstante, tampoco se debe abusar constantemente de este efecto, puesto que el fluído se calienta y acorta su vida. Hablando del fluído, conviene saber que tiene una influencia decisiva en el funcionamiento y durabilidad del cambio, por lo que ha de revisarse su nivel con frecuencia, añadiendo si hace falta, y cambiarlo en los períodos prescritos por el fabricante del vehículo. No obstante, hay conductores que se quejan de que la caja no hace los cambios cuando a él le gustaría, aunque puede remediarse aprendiendo a "forzar" los pases de marcha usando el freno y el acelerador, pero esto tiene cada vez menos importancia con las cajas automáticas secuenciales que permiten total control por parte del conductor. Igualmente hay a quien le desconcierta sentir que "resbala" el convertidor al arrancar pisando el acelerador a fondo, con lo que el motor se revoluciona, pero el arranque sigue siendo relativamente suave. Por último, una ventaja más del cambio automático es su rapidez en la reducción de marcha al pisar a fondo, lo que facilita los adelantamientos. ¡Ah! y en contra de lo que dice mucha gente, el cambio automático SI tiene efecto de freno motor al bajar las pendientes, aunque no es tan acentuado como en un cambio manual debido a que sus marchas son más largas.
Por último, indicaros que este tipo de cambio viene utilizándose desde hace décadas para transmitir grandes potencias, de hecho es el que usan TODOS los autobuses urbanos, así como maquinaria industrial pesada y vehículos ferroviarios.
Espero haberos aclarado algo sobre este tema. Un saludo.
