¿Qué es?
Es un mecanismo que se utiliza en los cambios automáticos en sustitución del embrague y realiza la conexión entre la caja de cambios y el motor. (Multiplicador de par).
Además el convertidor de par en un automóvil sirve para el arranque del vehículo, para el aumento del par motor y para la amortiguación de las vibraciones
¿Para qué sirve?
Para proporcionar relaciones variables de propulsión entre el miembro motriz o propulsor y el miembro accionado o conducido, proveyendo así cantidades variables de aumento de par. (Por medio de las paletas curvadas de ambos miembros)
Partes principales
Funcionamiento
El convertidor de par empieza girando la bomba accionada directamente por el movimiento del cigüeñal, el aceite se impulsa desde la rueda de bomba hasta la rueda turbina. A la salida de ésta el aceite tropieza con los alabes del reactor que tienen una curvatura opuesta a los de las ruedas de bomba y turbina.
Esta corriente de aceite empuja al reactor en un giro de sentido contrario al de la bomba y la turbina. Como el reactor no puede realizar ese giro ya que está retenido por la rueda libre, el aceite se frena y el empuje se transmite a través del aceite sobre la bomba. De esta forma mientras exista diferencia de velocidad de giro entre la bomba y la turbina el momento de giro (par) será mayor en la turbina que en la bomba.
El par cedido por la turbina será pues la suma del transmitido por la bomba a través del aceite y del par adicional que se produce por reacción desde el reactor sobre la bomba y que a su vez es transmitido de nuevo sobre la turbina. Cuanto mayor sea la diferencia de giro entre turbina y bomba mayor será la diferencia de par entre la entrada y la salida del convertidor, llegando a ser a la salida hasta tres veces superior.
Conforme disminuye la diferencia de velocidad va disminuyendo la desviación de la corriente de aceite y por lo tanto el empuje adicional sobre la turbina con lo que la relación de par entre salida y entrada va disminuyendo progresivamente.
Cuando las velocidades de giro de turbina e impulsor se igualan, el reactor gira incluso en su situación se le llama "punto de embrague" La ventaja fundamental del convertidor hidráulico de par sobre el embrague hidráulico es que el primero permite, en situaciones donde se necesita mayor tracción como subida de pendientes o arranques, el movimiento del reactor con lo que el par transmitido se ve aumentado respecto al proporcionado por el motor en caso de necesidad. Además el convertidor hidráulico amortigua a través del aceite cualquier vibración del motor antes de que pase a cualquier parte de la transmisión.
A pesar de ser el convertidor hidráulico un transformador de par, no es posible su utilización de forma directa sobre un vehículo ya que en determinadas circunstancias de bajos regímenes de giro tendría un rendimiento muy bajo. Además no podría aumentar el par más del triple. Todo esto obliga a equipar a los vehículos, además de con un convertidor, con un mecanismo de engranajes planetarios que permitan un cambio casi progresivo de 'par.
Esta corriente de aceite empuja al reactor en un giro de sentido contrario al de la bomba y la turbina. Como el reactor no puede realizar ese giro ya que está retenido por la rueda libre, el aceite se frena y el empuje se transmite a través del aceite sobre la bomba. De esta forma mientras exista diferencia de velocidad de giro entre la bomba y la turbina el momento de giro (par) será mayor en la turbina que en la bomba.
El par cedido por la turbina será pues la suma del transmitido por la bomba a través del aceite y del par adicional que se produce por reacción desde el reactor sobre la bomba y que a su vez es transmitido de nuevo sobre la turbina. Cuanto mayor sea la diferencia de giro entre turbina y bomba mayor será la diferencia de par entre la entrada y la salida del convertidor, llegando a ser a la salida hasta tres veces superior.
Conforme disminuye la diferencia de velocidad va disminuyendo la desviación de la corriente de aceite y por lo tanto el empuje adicional sobre la turbina con lo que la relación de par entre salida y entrada va disminuyendo progresivamente.
Cuando las velocidades de giro de turbina e impulsor se igualan, el reactor gira incluso en su situación se le llama "punto de embrague" La ventaja fundamental del convertidor hidráulico de par sobre el embrague hidráulico es que el primero permite, en situaciones donde se necesita mayor tracción como subida de pendientes o arranques, el movimiento del reactor con lo que el par transmitido se ve aumentado respecto al proporcionado por el motor en caso de necesidad. Además el convertidor hidráulico amortigua a través del aceite cualquier vibración del motor antes de que pase a cualquier parte de la transmisión.
A pesar de ser el convertidor hidráulico un transformador de par, no es posible su utilización de forma directa sobre un vehículo ya que en determinadas circunstancias de bajos regímenes de giro tendría un rendimiento muy bajo. Además no podría aumentar el par más del triple. Todo esto obliga a equipar a los vehículos, además de con un convertidor, con un mecanismo de engranajes planetarios que permitan un cambio casi progresivo de 'par.
Links de videos del funcionamiento del convertidor de par dentro de la caja automática
Recomendaciones
Algunos videos están en inglés, de no manejar el idioma coherentemente es preferible ver los videos en español primero para entender el funcionamiento básico, posteriormente podrás disfrutar de las aplicaciones actuales del convertidor de torque.
Funcionamiento General: (Español)
Aplicaciones del Convertidor de Torque: (Español)
Ford: (Español)
ZF: (Inglés)
Mercedes Benz: (Inglés)
Funcionamiento general
En este video se aprecia la dirección del flujo del aceite dentro del convertidor de par representado por flechas móviles.
En este video nos explican el funcionamiento, características y nos mencionan las partes internas del convertidor de torque.
Aplicaciones del convertidor de torque
Este video nos muestra un panorama más amplio de la utilidad del convertidor de toque y su aplicación en las transmisiones automáticas del automóvil; en la parte °2 trata explícitamente del convertidor de par.
Ford:
Aquí se observa el funcionamiento del convertidor de par dentro de una transmisión automática clásica; diseñada por Ford.
ZF:
Se aprecia el despiece del convertidor de torque y la transmisión automática diseñada por ZF.
En este video se dan a conocer las partes principales de la ZF 8-Speed Automatic Transmission.
Mercedes Benz
Este video es muy interesante; exclusivamente para aficionados a los autos de alto rendimiento, nos muestra la versatilidad del convertidor de par dentro de una Transmission automática SPEEDSHIFT de Mercedes Benz; lo cual, deja el mito atrás de que las transmisiones automáticas y el convertidor de torque solo son para automóviles utilitarios y para uso en equipo pesado; esto es prueba de su deportividad.
Aquí se muestra como Mercedes Benz se organiza y ensambla una transmisión automática de tecnología actual; dentro de sus instalaciones; hablamos de la “7G-Tronic Plus” una caja que utiliza un convertidor de torque; nos mostraran también el despiece en 3D .
PROCESOS FISICOS QUE INTERVIENEN EN UN CONVERTIDOR PAR
En la fase de conversión, el convertidor de par transforma la reducción del número de revoluciones en un aumento del par motor. En el momento de arrancar el vehículo, al principio sólo gira el rodete de la bomba (impulsor). La turbina todavía está parada. La diferencia de número de revoluciones - designada como resbalamiento - es del 100 %. En la medida en que el aceite cede energía cinética al rodete de turbina, disminuye el resbalamiento. El número de revoluciones de la bomba se aproxima al de la turbina.
El resbalamiento del convertidor representa el criterio necesario de funcionamiento en la conversión del par motor. En caso de un resbalamiento elevado, el aumento del par motor es máximo, es decir, en caso de una gran diferencia de número de revoluciones entre los rodetes de la bomba y de la turbina, la rueda directriz desvía la corriente de aceite. Por tanto, en la fase de conversión, la rueda directriz actúa haciendo aumentar el par motor. Al hacerlo, se apoya en la caja del cambio mediante un piñón libre. En caso de un resbalamiento bajo, por tanto, si los rodetes de la bomba y de la turbina giran aproximadamente al mismo número de revoluciones, la rueda directriz ya no actúa para aumentar el par motor.
Por acción de la fuerza centrífuga, el aceite es impulsado hacia fuera entre los álabes del rodete de la bomba. El fluido es conducido al rodete de turbina donde su energía cinética la absorben las paletas.
La curvatura de los álabes de la turbina, tienedos funciones:
Reduce pérdidas por impacto provocadas porrepentinos cambios de dirección del aceite entre labomba y la turbina.
Aprovecha el principio hidráulico de que “cuanto más se desvía la dirección de un fluido en movimiento,mayor es la fuerza que dicho fluido ejerce sobre lasuperficie desviadora
RESBALAMIENTO:
Relaciona las rpm de la turbina respecto a las de la bomba.
nt, rpm de la turbina
nb, rpm de la bomba
La hidrodinámica
Tiene numerosas aplicaciones industriales, como diseño de canales, construcción de puertos y presas, fabricación de barcos, turbinas, etc.
Principio de Bernoulli
El principio de Bernoulli es una consecuencia de la conservación de la energía en los líquidos en movimiento. Establece que en un líquido incompresible y no viscoso, la suma de la presión hidrostática, la energía cinética por unidad de volumen y la energía potencial gravitatoria por unidad de volumen, es constante a lo largo de todo el circuito. Es decir, que dicha magnitud toma el mismo valor en cualquier par de puntos del circuito
La transmisión de potencia entre máquina conductora y conducida se produce predominantemente de acuerdo con el principio de operación directo, por ejemplo a través de ejes, acoplamientos mecánicos o reductores. En contraste, la transmisión hidrodinámica de potencia se produce en base a un principio de operación de modo indirecto, es decir, la rueda primaria (bomba) transforma la energía mecánica en energía cinética en forma de caudal de un fluido interno. Este fluido con su alta energía fluye de forma centrífuga desde la rueda primaria hasta la rueda secundaria (turbina) donde se produce de nuevo una conversión de energía cinética en energía mecánica. La potencia es transmitida desde la bomba hasta la turbina sin que se produzca contacto alguno entre ambos elementos y por tanto sin desgaste y evitando la transmisión de vibraciones entre el eje conductor y conducido. Únicamente están sometidos a desgaste los necesarios elementos constructivos como rodamientos, retenes, etc.
Y si no has entendido en resumen tenemos los siguientes principios:
- El principio de Bernoulli que abarca la transformación de la energía cinética a energía potencial gravitatoria.
- Fuerza centrifuga.
- Resbalamiento.
- Principio de operación directo
- Principio de operación indirecto.
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Aceite que se utiliza en un automóvil con caja automática y posibles fallas en un convertidor
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MOVIMIENTO CIRCUNFERENCIAL EN EL CONVERTIDOR DE PAR
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