Técnica. Embrague, cambio y la llegada de nuevos sistemas automáticos. 14- Automáticos: El convertidor de par

Por MiguelXR33.

     Técnica.     

     Embrague, cambio y la llegada de nuevos sistemas automáticos     

Índice del especial

14- Automáticos: El convertidor de par

Si no eres muy amante de la mecánica, o de los coches, o de los camiones, y en tu cabeza sólo tienes motos, posiblemente no sepas qué es un convertidor de par, un componente que hace funciones de embrague... y es lógico, pues en ellas se usó fugazmente durante los años setenta y, además, se vendieron casi exclusivamente en Estados Unidos de América y Canadá. 

La Rokon RT 340 de 1973 fue la primera moto 'grande' automática... y también en instalar convertidor de par

El convertidor de par hace las funciones de embrague automático, por lo que algunas marcas decidieron usarlo para crear las primeras motocicletas grandes que no necesitaban del conductor para arrancar o cambiar de marcha. De la primera en usarlo, la Rokon RT 340 de 1973, ya os he escrito en un envío anterior, pero las hubieron más grandes y potentes como la Moto Guzzi Convert 1000 (1975), la Honda CB 750 A 'Hondamatic' (1976) y unas pocas más. Como podéis imaginar, estuvieron muy adelantadas a su tiempo si pensamos en que la primera moto de más de 500 cc automática por embrague centrífugo llegó con el siglo XXI.

De ellas y las -muy- pocas más que hubieron escribiré en un siguiente envío, primero expliquemos un poco qué es el convertidor de par. Os adelanto que hace la función de embrague, pero también que en el mundo-moto sirvió para algo más.

Acoplador hidráulico

Pongamos una bomba de agua, como la que equipa nuestra moto por ejemplo, que la hacemos girar con un motor. El agua que mueve discurre por una tubería y, si la conectamos a otra bomba de agua por su lado de salida, todo nos hace pensar que el empuje del agua en las palas internas de esa segunda bomba la hará girar. Sólo nos falta otro conducto que vaya de la bomba 'pasiva' a la 'activa' y ya tenemos el circuito cerrado. Si con el giro de esa bomba 'pasiva' movemos otra elemento, como una caja de cambios o una rueda, estamos pasando la energía del motor a ese elemento sin utilizar ningún componente rígido como pueden ser engranajes, poleas, ejes o cadenas. Nada, sólo líquido. Este sistema se basa en el Principio de Föttinger y, en motos, lo utilizó Yamaha con sus -poco exitosas- WR 450F 2-track (2x2) para mover la rueda delantera... pero no es el más eficiente.

Para mejorar el rendimiento vamos a quitar las tuberías y, dentro de una misma carcasa, poner las dos turbinas enfrentadas, una la que llega del motor y la otra conectada a otro elemento, en el caso que nos ocupa a la transmisión. Si en vez de agua ponemos aceite hidráulico, lógicamente más denso y resistente al calor, lo que tenemos es un acoplador hidráulico (también llamado embrague hidrodinámico). Su funcionamiento es el siguiente: 

-Partiendo del motor al ralentí y con el freno accionado, el conjunto de plato y paletas solidarias al motor (llamado rodete de bomba) giran a baja velocidad, por lo que no crean una gran carga de fuerza centrífuga al aceite. Por tanto el conjunto de plato y paletas solidarias al cambio (llamado rodete de turbina) apenas recibe energía y no se mueve al no poder vencer la acción de los frenos.

-Cuando soltamos el freno y subimos de vueltas el motor comienza lo interesante: el aceite es acelerado por el rodete de bomba y, con ello, se centrifuga, cargándose de energía y subiendo al exterior del círculo. Al tener al otro lado el rodete de turbina, ese aceite cargado comienza a empujar los álabes superiores del rodete de turbina que, al tener menos velocidad que el rodete de bomba, absorbe esa energía y comienza a girar. Ese fluido hidráulico, al mover el rodete, pierde parte de su energía y velocidad, por lo que regresa al centro, desde donde será acelerado de nuevo por el rodete de bomba... y vuelta a empezar. La energía del motor se transmite a la transmisión sin necesidad de elementos mecánicos entre ellos.

¿Que no se aumenta el par? ¡pues ponle un reactor!

El acoplador hidráulico está muy bien, pero no aumenta el par motor, por lo que el propulsor está empujando con el que tiene, que a baja velocidad puede ser insuficiente. Para conseguir que el par motor aumente hace falta un componente más, un disco que tiene aproximadamente la mitad de radio que los rodetes y está situado entre ellos. Esta pieza se llama estator o reactor, y tiene en su interior unas paletas con un ángulo bastante acusado. El reactor puede tener diferente velocidad de giro que los rodetes y que el eje, pero necesita tener conexión con él para transmitirle fuerza, por lo que son solidarios a través de un piñón libre (como el de las bicicletas) y, por ende, sólo puede girar en el mismo sentido que el conjunto.

Ahora volvamos a cuando el vehículo está parado y aceleramos el motor. El rodete de bomba envía el aceite 'cargado' al rodete de turbina, que absorbe parte de su energía y velocidad, por lo que 'cae' al centro. Pero el rodete de turbina no ha absorbido toda la energía, sobre todo cuando su velocidad es muy inferior a la del rodete de bomba. Ese aceite, al pasar del rodete de turbina al de bomba se encuentra con el estator, que tiene unas paletas muy inclinadas, tanto que desvían el líquido hidráulico casi 90º. Esa variación del sentido produce presión en las paletas y, por ende, fuerza al estator a girar. Esta fuerza de giro la aplica el estator al eje de transmisión y se suma a la que recibe del rodete de turbina, aumentando con ello el par motor (entre un 200 y un 250 %). Cuando la diferencia de giro entre los rodetes es muy grande, es cuando más aumenta el par gracias al estator, disminuyendo a medida que el giro del reactor y el eje se va sincronizando.

Ventajas del convertidor de par... e inconvenientes

Como os adelanté al principio, el cometido fundamental del convertidor de par es de hacer de embrague. Sus principales ventajas son que, al no haber elementos físicos entre el motor y el cambio, pueden transmitir grandes cantidades de par, algo de lo que saben bien los conductores de coches potentes y camiones, sobre todo las cabezas tractoras de transportes especiales. Gracias a ello su fiabilidad es muy alta, mientras que su mantenimiento es económico, pues apenas necesitan cambiar su aceite cada cierto tiempo. 

Sus mayores inconvenientes son su sensibilidad a las temperaturas, que pueden afectar al comportamiento del fluido hidráulico y, sobre todo, el resbalamiento: aunque se diseñe de una forma perfecta todo el conjunto y trabaje a la temperatura adecuada, nunca llega a coincidir la velocidad de giro del rodete de turbina con la del rodete de bomba, por lo que se pierde rendimiento. Si ambas velocidades fueran iguales pararía la circulación de aceite y, con ello, la transmisión de fuerza, por lo que de normal suele haber una pérdida del 3% en el mejor de los casos (97% de eficacia), aunque lo normal es que ronde el 15% (85% de eficacia). Como podéis imaginar, eso se convierte en aumento de consumo, algo a evitar, por lo que en los ochenta se popularizó el equipar al convertidor un 'lock-up', un embrague de anulación. Suele ser multidisco, accionado por aceite y lo que logra es que, cuando sea necesario, hacer solidarios ambos rodetes (pérdida de eficacia 0%) o separarlos para suavizar cambios y golpes de transmisión.

Una vez sabemos un poco sobre el convertidor de par, en el siguiente envío comentaremos sobre su uso, ahora sí, en las motocicletas.

Sigue aquí:

Técnica en Voromv Moto