Convertidor De Par, ¿Qué Es? Funcionamiento Y Más

Existen varios tipos de cajas de cambios automáticas y las que incluyen Convertidor de Par son algunas de las más utilizadas en la actualidad por los fabricantes de automóviles. En 1905, Hermann Föttinger patentó la base de este sistema que se sirve de la hidrodinámica para actuar como embrague hidráulico al conectar la transmisión del par proveniente del motor con la caja de cambios, así como de cambio continuo de velocidades.

 Ello permite ajustar el par de salida al que necesita la transmisión y, además, hace posible que el motor gire en vacío al ralentí pero también que transmita el par motor cuando el conductor pisa el acelerador.

Su principio básico es el de la transmisión de energía entre una bomba centrífuga y una turbina con el líquido de transmisión como catalizador de la misma. Un buen ejemplo de su funcionamiento sería el de dos ventiladores enfrentados uno contra el otro.

El primero está conectado a la red y proyecta aire hacia el otro ventilador, que comienza a girar al recibir dicho flujo en movimiento a pesar de estar desenchufado, sincronizándose ambos.

Quédate con nosotros que en este artículo te diremos todo lo necesario para que estés enterado de que es un Convertidor Par y todo lo relacionado con este elemento tan importante para tu vehículo.

¿Qué es un convertidor de Par?

Es un mecanismo que se utiliza para la sustitución del embrague en los cambios automáticos, este realiza una conexión entre la caja de cambios y el motor. Mediante el convertidor de torque es realizada la transmisión del par del motor al cambio.

A través de la implementación de diferentes convertidores se realiza la adaptación a la potencia y a las características de diversos motores. Algunas formas para diferenciarlos son por medio de sus dimensiones o volumen, su factor de conversión, el amortiguador torsional y la versión del embrague anulador.

¿Cómo funciona un convertidor de Par?

La bomba comienza a girar mediante un movimiento realizado por el cigüeñal, el aceite se empuja por la rueda de comba hasta la rueda de turbina. Al salir el aceite choca con los alabes del reactor (tienen una curva que s contraria a las ruedas de bomba y la turbina).

La fuerza del aceite manda el reactor con un giro contrario a la bomba y la turbina. El reactor no puede hacer este movimiento ya que esta trabado por la rueda libre, debido a esto el aceite frena y dicho movimiento se transmite por medio del aceite sobre la bomba.

El par cederá por la turbina y será la suma de lo transmitido por la bomba mediante el aceite y el par, lo que genera una reacción desde el reactor sobre la bomba y es transmitido nuevamente sobre la turbina. Lo que quiere decir que a mayor diferencia de giro entre bomba y turbina habrá más diferencia de par entre entrada y salida del convertidor. La salida podría ser tres veces mayor.

A medida que se reduce la diferencia de velocidad se va reduciendo la desviación de corriente del aceite, por lo que el empuje adicional en la turbina ayuda a que la relación de par entre entrada y salida se disminuya notoriamente. En el momento que las velocidades de giro de impulsor y turbina se emparejan, el reactor gira. A esto se le conoce como “punto de embrague”.

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Tipos de convertidor de Par Según su estructura

Sellados

Los convertidores de par que están cerrados con soldadura se usan en los vehículos para trabajo ligero (automóviles y camiones pickup) y en algunos vehículos para trabajo mediano.

De pernos

Los camiones para trabajo pesado de carretera y fuera de ella, por lo general, emplean modelos de convertidores de par que están armados con pernos. Esta característica permite que el convertidor de par se pueda desarmar y darle mantenimiento general cuando sea necesario.

Tipos de convertidor de Par o torque

Existen diferentes clases de convertidores que tienen funciones específicas. Nombraremos algunos de ellos a continuación.

Convertidor de par con embrague unidireccional

La turbina, el impelente y el eje de salida tienen una función similar a la de un convertidor de par convencional, pero el estator se encuentra ubicado en el embrague unidireccional, que permite que este gire de manera libre y sin necesidad de la multiplicación de par. Funciona en la modalidad de cerrado y giro libre.

Un embrague unidireccional esta diseñado para transmitir movimiento y potencia, al fijar el estator a una dirección de rotación el eje conductor gira en la dirección opuesta. Cuando se invierte el sentido de rotación del eje conductor, los ejes de transmisión actúan como si no estuvieran acoplados.

Componentes: Las piezas del embrague unidireccional son:

• Leva: Se empalma en estrías y va conectado al embrague unidireccional por medio del estator.
• Rodillos: Realizan la conexión entre la maza y la leva.
• Resortes: Son los encargados de sostener los rodillos en la apertura de la leva.
• Maza: Conecta el portador al embrague unidireccional y está unida al mismo por medio de estrías.
• Ventajas y características: A continuación, algunas fases de este convertidor de par
• Fase fija del estator: Traba el estator en su sitio y aumenta la multiplicación de par bajo cargas pesadas.
• Fase de giro libre del estator: Permite que el estator gire libremente y multiplica el par en cargas altas, genera que la temperatura no aumente en cantidad y disminuye el arrastre del convertidor.

Aplicaciones: Conoceremos en que maquinas se pueden encontrar este tipo de convertidores de par. Algunas maquinas Caterpillar como:

• Mototrailla
• Retroexcavadora
• Camión minero

Convertidor de par de capacidad variable

Permite que el operador limite el incremento de fuerza para que se disminuya el deslizamiento de las ruedas y desviar potencia al sistema hidráulico.

Funcionamiento: Funciona a capacidades diferentes:

• Cambio en la capacidad del impelente indica cambio en el par de salida
• Flujo de aceite dentro del convertidor incorpora el embrague del impelente y hace que el impelente externo gire con el interno.
• Presión máxima del impelente del embrague permite que el convertidor funcione como un convertidor de torque tradicional
• Presión mínima del impelente del embrague indica que el impelente externo no esta enganchado y esta al mínimo la capacidad del convertidor.
• Capacidad mínima del convertidor de par variable es parecida a la de un convertidor de torque convencional, solo que el tamaño real se disminuye por el deslizamiento del embrague del impelente.

Partes: Las piezas fundamentales de este convertidor son:

Impelente externo: Unido a la caja del convertidor gracias a la presión del aceite que procede sobre el pistón del embrague y une el paquete del embrague. Cuando hay una disminución en la presión del aceite se genera un deslizamiento del embrague que genera que el impelente externo gire más lento y reduzca la capacidad del convertidor de torque.

Embrague de impelente: Se activa hidráulicamente y es manejado por medio del sistema hidráulico de la transmisión. Junta el impelente externo con la caja de embrague que permite que impelentes externos e internos giren juntos.

Etapas del Funcionamiento

Puesto

Durante el puesto (parada) condición del vehículo, el motor está aplicando el poder a la turbina, pero la turbina no puede girar. Esto sucede, cuando el vehículo está estacionario y el conductor ha mantenido su pie en el remo de freno para evitar que se mueva.

Durante esta condición se lleva a cabo la multiplicación máxima del par. A medida que el conductor quita su pie de la pala de freno y presiona el acelerador de acelerador, el rodete empieza a moverse más rápido y esto establece la turbina para moverse.

En esta situación, hay una diferencia más grande entre la bomba y la velocidad de turbina. La velocidad de turbina es mucho mayor que la velocidad de turbina.

Aceleración

Durante la aceleración, la velocidad de la turbina sigue aumentando, pero aún así, hay una gran diferencia entre el turbina y la velocidad de turbina. A medida que la velocidad de la turbina aumenta la multiplicación del par reduce. Durante la aceleración del vehículo la multiplicación del par es menos de lo que se logra durante una condición de puesto.

Acoplamiento

 Es una situación cuando la turbina alcanzó aproximadamente el 90 por ciento de velocidad de la turbina y este punto se llama el punto de acoplamiento. La multiplicación del par se apodera y se convierte en cero y el convertidor del par se comporta como un simple acoplamiento fluido. En el punto de acoplamiento, el embrague lock-up entra en juego y encierra la turbina a la turbina del convertidor.

Esto pone la turbina y la turbina para moverse a la misma velocidad. El embrague lock-Up se involucra sólo cuando se logra el punto de acoplamiento. Durante el acoplamiento, el estator también empieza a girar en la dirección de la rotación de turbina y turbina.

Sus principales funciones

A continuación estas son las principales funciones que cumple un convertidor Par en un Vehículo.

1. Transfiere el poder desde el motor hasta el eje de entrada de transmisión.
2. Impulsa la bomba frontal de la transmisión.
3. Se aísla el motor de la carga cuando el vehículo está estacionario.
4. Se multiplica el par del motor y lo transmite a la transmisión. Casi duplica el par de salida.

Ventaja e inconvenientes del convertidor hidráulico de Par

Generar en situaciones de subida de pendientes el movimiento del reactor por lo que el par que se trasmite aumenta ayudando al motor si lo necesita. También por medio del aceite amortigua vibraciones que pasen a alguna pieza de la transmisión.

• Desgaste inexistente y, por tanto, mayor duración que la del vehículo.
• Vibraciones por torsión muy amortiguadas.
• Arranque progresivo a consecuencia de la paulatina reducción del deslizamiento.
• Bajo mantenimiento (sólo cambio de líquido cada 20.000 km aproximadamente).
• Aumento de par en pendientes o situaciones de necesidad de tracción.
• No puede acoplarse a una caja de cambios manual.
• Mayor consumo debido a la pérdida de energía por deslizamiento.

Estructura de un convertidor de Par

Es importante conocer cuáles son los componentes de los convertidores de torque y cuáles son sus funciones dentro del convertidor de par. Estos son:

Impulsor o bomba

Se compone por unas paletas que dejan pasar el aceite a la turbina. Conocido como elemento conductor, pues recibe el movimiento del motor y después impulsa el aceite al motor.

Este se conoce también como bomba y se encuentra ubicado en el volante del motor y la turbina en el eje de entrada de la transmisión. El impulsor funciona empujando el aceite desde su centro hacia el borde exterior cuando el motor es arrancado.

Turbina

Se encuentra en la caja de cambio y esta comienza a girar luego de que el aceite presurizado es enviado por la bomba del convertidor. La función principal de la turbina es recibir el aceite que envía el impulsor. Esta gira conjuntamente con el eje de salida debido a que estos se encuentran unidos por un mismo eje. La turbina se conecta a una flecha para la transmisión de potencia a la transmisión.

Estator

Ubicado en un mecanismo llamado rueda libre, significa que esta pieza tiene libertad de movimiento cuando las otras piezas del convertidor giran con una velocidad que puede ser igual. En la parte interna del estator hay un cojinete de un solo sentido, que permite que gire en un mismo sentido. Es usado para redirigir el flujo de la turbina hacia la bomba y así completar el flujo de aceite.

Eje de salida

Conectada el engranaje mediante una horquilla y un eje de mando, alberga fuerza desde la turbina y la envía al eje de entrada de la transmisión. Se conecta al engranaje de entrada de transmisión o por medio de una horquilla y un eje de mando, este alberga la fuerza desde la turbina y la manda al eje de entrada de la transmisión.

Aceite Hidráulico

Gracias a este se evitan las vibraciones en el motor antes de su llegada a otras partes de la transmisión, también produce el movimiento de las piezas internas del convertidor.

Convertidores Par o de torque ubicados en carros de trabajo ligero como automóviles y camiones pickup se encuentran cerrados por soldadura, mientras que camiones para trabajo pesado cuentan con convertidores de par armados con pernos. Esta segunda característica permite que el convertidor de torque pueda ser desarmado y tener mantenimiento cuando lo requiera.

Mantenimiento de un convertidor de Par

Se queremos que nuestro convertidor funcione de la forma correcta por lo que debemos saber que el aceite es una pieza fundamental y debemos tener dos precauciones:

1. Mantener siempre aceite en el convertidor.
2. Mantener una adecuada temperatura en el funcionamiento del aceite.

Cuando el aceite roza con las paredes y aspas de los rodetes se produce alta temperatura, esto generaría deterioro del aceite y que los sellos de transmisión y convertidor se dañen.

¿Cómo afecta al vehículo un fallo en el convertidor?

Cuando el convertidor de par se vuelve defectuoso, el vehículo debe realizar un sobre esfuerzo para mantener los mismos niveles de velocidad.

El funcionamiento del motor requerirá más revoluciones por minuto, lo que disminuirá la presión del fluido de transmisión y hará que el vehículo consuma más combustible. En un caso extremo, un aumento excesivo de la temperatura,  podría crear  más averías en otras áreas del vehículo.

Síntomas de fallo en el convertidor Par

Es muy habitual interpretar los síntomas de fallo en el convertidor de par como un fallo en la transmisión automática. Un mal diagnóstico puede derivar en la la sustitución o reparación de la misma, con los costes que esto puede acarrear.

1.- Deslizamiento de la transmisión

Cuando un convertidor de par falla,  el fluido de la transmisión no circula correctamente (ya sea por exceso o por defecto), haciendo que los engranajes se vuelvan resbaladizos y dando lugar a una disminución en la aceleración. Este síntoma también puede ser debido a una baja cantidad de líquido, por lo que debería inspeccionarse esto también. Este fallo afectará al ahorro de combustible del vehículo, que también disminuirá.

2.- Problemas con el cambio

Un cambio retardado o suave podría ser síntoma de una bajada de presión de salida del convertidor de par. La mejor manera de ayudar a la transmisión para que pueda cambiar correctamente es aumentar la presión de salida del convertidor de par, y  la única forma de hacerlo es aumentando las RPM del motor.

3.- Problema de velocidad con el vehículo

Cuando la salida de presión del convertidor de par no es constante, puede provocar que la transmisión disminuya o aumente la velocidad del vehículo. Mientras tanto, el acelerador no sufrirá ningún cambio simultáneo porque existirá una presión hidráulica variable. Las condiciones de conducción podrían resultar peligrosas en esta circunstancia, por lo tanto, es aconsejable evitarla bajo estas circunstancias.

4.- Vibración en la conducción

Si al conducir a una velocidad entre 50 y 70 km/h experimenta vibraciones bruscas en la conducción, puede deberse a un esfuerzo de torsión por parte del convertidor. La sensación es similar a la de circular por un camino lleno de baches, por lo que es bastante evidente. Esta vibración sucederá de repente sin previo aviso y luego desaparecerá repentinamente.

5.- Ruido

Un fallo en el convertidor, puede provocar diferentes tipos de ruido en el vehículo:

• Similar a una bomba de dirección que trabaja con poco líquido en ella.
• Un ruido de chirrido. Este ruido puede ser más débil cuando el vehículo esté en aparcado, sin embargo, una vez que la transmisión se pone en marcha, la frecuencia y el volumen del ruido de chirrido aumentará.

Pruebas de diagnostico de falla del convertidor de Par

Pruebas de calado del convertidor

La prueba de calado se realiza cuando se sospecha de un problema en el convertidor de par. Siempre hay que consultar a los manuales de servicio apropiados para los procedimientos de seguridad y pruebas.

El calado del convertidor de par ocurre cuando la velocidad del eje de salida es cero. La prueba de calado del convertidor se realiza mientras el motor está funcionado a máxima aceleración. Esta prueba dará una indicación del rendimiento del motor y del tren de mando con base en la velocidad del motor.

Una velocidad más baja o más alta que la especificada es indicación de problemas del motor o del tren de mando. Una velocidad de calado del convertidor baja es generalmente indicación de un problema de funcionamiento del motor. Una velocidad de calado del convertidor alta es generalmente indicación de un problema del tren de mando.

Prueba de la válvula de alivio del convertidor de Par

Las pruebas de la válvula de alivio del convertidor de par incluyen la prueba de la válvula de alivio de entrada y la prueba de la válvula de alivio de salida.

- La válvula de alivio de entrada

de un convertidor de par controla la presión máxima del convertidor. Su principal propósito es evitar daños en los componentes del convertidor cuando el motor se pone en funcionamiento con el aceite frío.

- La válvula de alivio de salida

Mantiene la presión en el convertidor de par. La presión se debe mantener en el convertidor de par, a fin de evitar cavitación y asegurar la operación correcta del convertidor. Una presión baja podría indicar una fuga en el convertidor, un flujo inadecuado de la bomba o un funcionamiento incorrecto de la válvula de alivio.

Una presión alta podría indicar un funcionamiento incorrecto de la válvula de alivio o un bloqueo del sistema. Realice esta prueba, a través de la revisión de la presión de la válvula de alivio de salida en el orificio de toma de presión correspondiente.

¿Que son Engranajes planetarios?

El convertidor de par no puede utilizarse de forma directa sobre un vehículo al ofrecer un rendimiento muy bajo a bajo régimen, además de no poder aumentar el par más allá del triple. A consecuencia de ello, se introducen los engranajes planetarios que permiten un cambio de par muy progresivo.

Denominados también engranajes epicicloidales, se accionan a través de sistemas hidráulicos o electrónicos que controlan unos frenos y embragues que, a su vez, dirigen el movimiento de los engranajes.

En el centro, un engranaje «planeta» o «solar» gira en torno a su eje. A su vez, los engranajes «satélite» o «planetarios» (alojados en el portasatélites) conectan con el planeta, girando alrededor de sus respectivos ejes y en el circuito formado alrededor del planeta o piñón central. El portasatélites gira de manera que inicia la rotación de los satélites engranados en la corona, así como de todo el sistema epicicloidal.

Cuando se bloquea uno de estos elementos, el resto sigue girando y el movimiento se transmite en función de la relación de transmisión seleccionada. En el caso de que se bloqueen dos componentes del sistema, este queda bloqueado en su conjunto y la velocidad de rotación percibida por el motor es la misma que la del sistema.

Las relaciones de cambio que se pueden obtener en un tren epicicloidal dependen de si ante el giro de uno de sus elementos existe otro que reaccione. En función de la elección del elemento que hace de entrada o que hace de reacción se obtienen cuatro relaciones distintas que se pueden identificar con tres posibles marchas y una marcha invertida.

Para poder combinar tres o más velocidades se usan habitualmente combinaciones de engranajes epicicloidales. Las cajas de cambio automáticas utilizan combinaciones de dos o tres trenes epicicloidales que proporcionan tres o cuatro relaciones hacia adelante y una hacia detrás.

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