Los conductores que nunca han tocado un pedal de embrague aún dependen de una cadena de piezas mecánicas e hidráulicas que actúan cada vez que el automóvil arranca o cambia de velocidad. En el núcleo de cualquier caja de cambios automática hay dos tareas: permitir que el motor funcione en ralentí sin detener el automóvil y cambiar la relación entre la velocidad del motor y la velocidad de las ruedas sin que el conductor seleccione una marcha.
El convertidor de torque realiza la función del embrague
En el tipo más común de automática, un embrague mecánico es reemplazado por una carcasa sellada llena de fluido llamada convertidor de torque. Según el sitio de referencia de mecánica de automóviles How a Car Works, contiene tres partes principales: un impulsor atornillado al volante del motor, una turbina conectada al eje de entrada de la caja de cambios y un reactor central equipado con un embrague unidireccional.
A medida que el impulsor gira con el motor, lanza fluido de transmisión hacia la turbina, que gira el eje de entrada de la caja de cambios. A bajo régimen del motor, el reactor permanece estático y redirige el fluido hacia el impulsor, lo que amplifica el torque y ayuda al automóvil a arrancar desde el reposo. Una vez que aumenta el régimen del motor, el reactor gira libremente y el convertidor simplemente actúa como un volante hidráulico, según explica How a Car Works.
El medio australiano CarsGuide reporta que este enlace fluido es la razón por la cual los automáticos de convertidor de torque se sienten suave y entregan una fuerte potencia de tracción a bajas revoluciones. La compensación, históricamente, ha sido una menor eficiencia que un enlace mecánico directo, que es por eso que la mayoría de las unidades de convertidor de torque modernas agregan una función de 'bloqueo' una vez que el automóvil está en movimiento, bloqueando mecánicamente el impulsor y la turbina para reducir la pérdida de potencia, según CarsGuide.
Los engranajes planetarios cambian de relación sin cambiar de marcha
Una vez que la potencia llega a la caja de cambios, pasa a través de uno o más juegos de engranajes planetarios (epicíclicos). How a Car Works describe estos como un engranaje solar central, un engranaje anular exterior con dientes internos y un juego de engranajes planetarios más pequeños que engranan con ambos. Las tres partes siempre están en contacto, por lo que la transmisión nunca tiene que engranar o desengranar físicamente un par de engranajes como lo hace una caja manual.
En su lugar, bandas de freno operadas hidráulicamente y embragues multidisco mantienen diferentes partes del juego de engranajes estáticas o las dejan girar libremente. How a Car Works enumera las combinaciones básicas: bloquear el engranaje solar mientras el portador impulsa los planetarios produce un aumento de velocidad; bloquear el engranaje anular e impulsar el engranaje solar produce una reducción de velocidad; enviar potencia al engranaje solar mientras se frena el portador de planetarios produce marcha atrás; y bloquear los engranajes solar y anular juntos produce transmisión directa, una relación uno a uno.
Un solo juego planetario utilizado de esta manera ya puede proporcionar varias relaciones. Parear dos juegos epicíclicos, el diseño clásico más simple, puede producir tres velocidades hacia adelante, según How a Car Works; los fabricantes encadenan más juegos y embragues para alcanzar las transmisiones de cinco, seis, ocho, nueve y diez velocidades comunes en los automóviles actuales.
La hidráulica y la electrónica deciden cuándo cambiar
La secuencia de bloqueo dentro de la caja de cambios es activada por presión hidráulica que actúa sobre las bandas de freno y los embragues, enrutada a través de lo que How a Car Works llama un complejo arreglo de válvulas hidráulicas. En diseños más antiguos, esas válvulas responden mecánicamente a la carga del motor, la velocidad de la carretera y la posición del acelerador; un mecanismo de 'patada' fuerza una reducción de marcha para una aceleración adicional cuando el acelerador se presiona al piso. En automóviles modernos, sensores electrónicos y una computadora de control realizan el mismo trabajo, abriendo y cerrando válvulas solenoides para sincronizar cada cambio.
Tres formas diferentes de construir una automática
No todas las cajas de cambios de autotransmisión funcionan de la misma manera. CarsGuide agrupa las automáticas modernas en tres familias principales, más un tipo cuarto más antiguo, en gran medida descontinuado.
- Automático de convertidor de torque — utiliza el acoplamiento fluido descrito anteriormente; fuerte torque a baja velocidad y cambios suaves, que se encuentran en marcas como Mazda y Lexus, según CarsGuide.
- Transmisión de doble embrague (DCT) — efectivamente dos cajas de cambios manuales que comparten una carcasa, cada una con su propio embrague; una marcha está preseleccionada mientras la otra está engranada, por lo que el sistema intercambia embragues para cambiar de marcha en milisegundos con una pérdida mínima de torque. CarsGuide cita el Volkswagen DSG, Nissan GT-R, Ferrari 488 GTB y McLaren 650S como ejemplos.
- Transmisión continuamente variable (CVT) — no tiene marchas fijas en absoluto; una correa o cadena corre entre dos poleas cuyo diámetro efectivo cambia, dando, en palabras de CarsGuide, una acción 'como una banda elástica en un cono de tráfico' y un número de relaciones teóricamente ilimitado para la máxima eficiencia de combustible.
- Automático de embrague único — un diseño más antiguo en el cual una computadora opera un embrague en una caja de cambios manual convencional; CarsGuide describe sus cambios como entrecortados y retrasados y dice que el tipo es ahora en gran medida obsoleto.
Cómo se comparan los principales tipos de transmisión automática| Tipo | Cómo se transfiere la potencia | Carácter del cambio | Marchas máximas típicas (CarsGuide) |
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| Automático de convertidor de torque | Acoplamiento fluido, con embrague de bloqueo a velocidad | Suave, tracción fuerte a baja velocidad | Hasta nueve |
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| Doble embrague (DCT) | Dos embragues, marchas preseleccionadas | Muy rápido, interrupciones mínimas de torque | Hasta siete |
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| CVT | Correa/cadena entre poleas variables | Sin cambios discretos, cambio continuo de relación | No aplicable — sin escalones |
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| Automático de embrague único | Un embrague operado por computadora en una caja de cambios manual | A menudo entrecortado, retrasado | En gran medida descontinuado |
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Para comparación, CarsGuide señala que las cajas de cambios manuales convencionales típicamente tienen seis velocidades hacia adelante, con algunos automóviles deportivos como el Porsche 911 ofreciendo siete.
Por qué importa para la conducción diaria
El tipo de automática bajo el piso afecta cómo se siente un automóvil, no simplemente si tiene un pedal de embrague. El acoplamiento fluido de un automático de convertidor de torque es lo que permite que un automóvil avance lentamente en ralentí sin que el motor se detenga, un rasgo que How a Car Works atribuye directamente al diseño del convertidor de torque. Los dos embragues de un DCT son lo que permiten que los automóviles de rendimiento cambien de marcha sin la brecha de potencia momentánea que se siente en las automáticas más antiguas, según CarsGuide. La ausencia de relaciones fijas de un CVT es lo que permite que el motor permanezca cerca de su velocidad más eficiente independientemente de la velocidad de la carretera, que CarsGuide enumera como su principal ventaja, compensada por un zumbido del motor constante y no tradicional que algunos conductores notan.
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