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 de la actualidad.


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 otros 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.

Componentes y funcionamiento

Las cajas automáticas tienen una gran cantidad de componentes.
A continuación, un repaso por las características y la función de los más importantes.

PLATO FLEXIBLE

Chapa que fija entre sí al cigüeñal y al convertidor.
En la foto de la izquierda, plato con corona de arranque; a la derecha, sin corona (una pieza rota y otra nueva). Hay que tener mucho cuidado con el estado de los platos flexibles.

CONVERTIDOR
Su función es la de transmitir la potencia del motor a la directa de la caja, por medio de dos turbinas. Entre ambas hay un estator que optimiza la presión.

TAMBOR
Contiene los paquetes de discos de metal y fibra, seguros, resortes, gomas y pistones. Estos elementos, al apretar o liberar los discos de fibra, accionan las distintas marchas .

BOMBA DE ACEITE
Las más comunes son las bombas de engranajes o de paletas. Su función es la de generar unos 12 kilogramos de presión para la caja de cambios. Es muy importante controlar el estado de la bomba de aceite para evitar las fugas de presión.

BANDAS
Flejes metálicos con fibra por dentro, anclados de distintos modos y accionados por servo. En la imagen, una banda nueva y otra que debió ser cambiada.

CONJUNTO PLANETARIO
Grupo de eje solar y engranajes, ubicado generalmente en la parte final de la caja.

EMBRAGUE UNIDIRECCIONAL
Rueda dentada que gira en un solo sentido.

GOBERNADORA
Válvula que regula presión y fuerza centrífuga del eje de salida en contacto con la caja de válvulas Hoy la mayoria son electrónicas y simplifican mucho este sistema.

CAJA DE VALVULAS
Tienen cuerpos de aluminio o, en algunos casos, de fundición. La mayoría de las válvulas son de acero, y accionan todo el funcionamiento de la caja.

CAJA DE SOLENOIDES
Hay dos tipos de solenoides (electroimanes): los que realizan algunas o todas las marchas y los que regulan la presión dentro de la caja, y por eso se llaman actuadores. Los solenoides y los sensores están en contacto directo con el aceite hidráulico.

SENSOR
Hay de velocidad -de entrada y de salida- y de temperatura. Los sensores informan a la computadora qué tienen que hacer los actuadores (solenoides) en la caja de válvulas.

COMPUTADORA
Componente electrónico que hace de nexo entre los sensores y actuadores de las cajas automáticas. Las partes eléctricas en las cajas automáticas simplificaron mucho las cajas de válvulas y gobernadoras, además de ofrecer una confiabilidad superior.

DISCOS
Existen discos de fibra y de metal. Efectúan las distintas relaciones de acuerdo con la combinación de los tambores que los contienen. Se encuentran intercalados y en cantidades de 2 de cada uno y hasta 6 de cada uno. Las marchas altas suelen ser las que menos discos contienen

DIAFRAGMA Cumple la función de un resorte, regresando a su posición pasiva al pistón que frena el paquete de discos dentro del tambor. Hay resortes de distintos tipos y calidades.

CONJUNTO ELECTRONICO
En este caso es el de una caja de Chrysler A500. Los dos iguales son de lock-up y accionamiento de 4ta; los otros dos son la reguladora de presión de gobernadora y el sensor de esta reguladora y de temperatura de la caja.