Convertidor de par Descripción general del capÍtulo En este capÍtulo

Técnico de diagnóstico - Transeje automático
Convertidor de par
Convertidor de par
Descripción general del capÍtulo
En este capÍtulo se describe un convertidor de par.
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Introducción
Estructura
Principios del convertidor de par
Rendimiento del convertidor de par
Función del embrague unidireccional del estátor
Estudiemos ahora el
convertidor de par.
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Técnico de diagnóstico - Transeje automático
Convertidor de par
Introducción
Generalidades
El convertidor de par transmite y multiplica el par del motor utilizando el líquido
del transeje automático (ATF, Automatic
Transaxle Fluid) del transeje (unidad de
engranaje planetario) como medio.
Convertidor de par
Carcasa del
convertidor
Turbina de agua
Rodete de
la turbina
El convertidor de par consta de la turbina de agua, el rodete de turbina, el
embrague unidireccional y el estátor y la
caja del convertidor, que contiene todos
estos componentes.
Eje del
estátor
Estátor
Embrague
unidireccional
desde el
motor
al
transeje
El convertidor se llena con el ATF suministrado por la bomba de aceite.
El motor y la turbina de agua giran, y a
continuación se fuerza la salida de este
líquido de la turbina de agua en un
potente chorro que hace girar el rodete
de la turbina.
Eje de entrada
del transeje
Bomba de aceite
Convertidor de par
Rodete de
la turbina
Motor
Turbina
de agua
Estátor
Estructura
Placa
impulsora
Eje de
entrada del
transeje
OBSERVACIÓN:
Para ATF, se utiliza DEXRON® II o
Toyota de tipo T-IV.
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Turbina de agua
La turbina de agua está integrada en la
caja del convertidor y conectada al
cigüeñal a través de la placa impulsora.
En el interior de la turbina de agua están
montadas muchas paletas curvadas.
Se instala un anillo guía en los bordes
internos de las paletas para proporcionar una vía para una corriente de fluidos
suave.
Turbina de agua
(paleta)
Carcasa del
convertidor
desde el
motor
Paleta
Anillo
de guía
Anillo
de guía
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Técnico de diagnóstico - Transeje automático
Convertidor de par
Rodete de turbina
Hay muchas paletas instaladas en el
rodete de turbina, como en la turbina de
agua.
La dirección de curvatura de estas paletas es la opuesta a la de las paletas de
la turbina de agua. El rodete de la turbina se instala en el eje de entrada del
transeje, de forma que las paletas de su
interior se opongan a las paletas de la
turbina de agua con un pequeño intervalo entre ellas.
Rodete de
la turbina
(paleta)
Eje de entrada
del transeje
desde el
motor
Paleta
Anillo
de guía
Anillo
de guía
OBSERVACIÓN:
El rodete de la turbina gira con el eje
de entrada del transeje cuando el
vehículo está en marcha con la
palanca de cambios en la posición
"D", "2", "L" o "R". Sin embargo, deja
de girar cuando se detiene el vehículo. Cuando la palanca de cambios
está en la posición "P" o "N", el
rodete de turbina gira libremente con
la rotación de la turbina de agua.
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Estátor
Rodete de la turbina
Turbina de agua
Estátor
Caja del transeje
Eje del estátor
desde el motor
Embrague unidireccional
Paleta curvada
a la parte posterior de la turbina de agua
del rodete de la turbina
Paso del líquido si no
hubiera estátor
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El estátor se encuentra entre la turbina
de agua y el rodete de la turbina. Se
monta mediante un embrague unidireccional en el eje del estátor, que se fija a
la caja del transeje.
1. Funcionamiento del estátor
El líquido que vuelve del rodete de la
turbina a la turbina de agua fluye en
la dirección que impide la rotación de
la turbina de agua.
Por esta razón, el estátor cambia la
dirección de la corriente de fluidos de
forma que golpee las paletas de la
turbina de agua, dándoles un
"impulso" añadido para aumentar el
par.
2. Funcionamiento del embrague
unidireccional
El embrague unidireccional permite
al estátor girar en el mismo sentido
que el cigüeñal del motor. Sin
embargo, si el estátor empieza a
girar en la dirección de marcha atrás,
el embrague unidireccional lo bloquea para evitar que gire.
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Técnico de diagnóstico - Transeje automático
Convertidor de par
Principios del convertidor de par
Rodete de la turbina
Transmisión del par
Turbina de agua
Cuando la velocidad de la turbina de agua aumenta, la
fuerza centrífuga hace que el líquido empiece a fluir hacia
fuera desde el centro de la turbina de agua. A medida
que aumenta la velocidad de la turbina de agua, se
fuerza la salida del líquido de la misma.
El líquido golpea las paletas del rodete de la turbina y
hace que empiece a girar en la misma dirección que la
turbina de agua.
El líquido fluye a lo largo de las paletas del rodete de la
turbina. Cuando alcanza el interior del rodete de la turbina, la superficie curva interna del rodete redirige el
líquido hacia la turbina de agua otra vez y el ciclo
empieza de nuevo.
La transmisión del par se realiza mediante la circulación
de líquido a través de la turbina de agua y el rodete de la
turbina.
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Multiplicación del par
El convertidor de par multiplica el par devolviendo el
líquido, que aún tiene suficiente energía tras pasar por el
rodete de la turbina, a la turbina de agua mediante la
paleta del estátor.
Es decir, se hace girar la turbina de agua mediante el par
del motor, al que se añade el par del líquido que vuelve
del rodete de la turbina. La turbina de agua multiplica el
par de entrada original para la transmisión al rodete de la
turbina.
Rodete de
la turbina
Turbina
de agua
Estátor
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Técnico de diagnóstico - Transeje automático
Convertidor de par
Rendimiento del convertidor de par
Relación de pares y eficacia de la transmisión
Margen de acoplamiento
(%)
Margen del convertidor
Eficacia de
la transmisión
80
3
60
2
Eficacia de
la transmisión
Relación de par
100
40
Relación de par
1
0
0.2
0.4
0.6
20
0.8
1.0
Relación de velocidad
Relación de par
Par de salida del rodete de la turbina
=
Par de entrada de la turbina de agua
Eficacia de la transmisión
Salida del rodete de la turbina ×
=
100 (%)
Entrada de la turbina de agua
=
Par de salida del rodete de la turbina × relación de velocidad ×
100 (%)
Par de entrada de la turbina de agua
Relación de velocidad
Rpm del rodete de la turbina
=
Rmp de la turbina de agua
La multiplicación del par realizada por el convertidor de
par aumenta en proporción al flujo del vórtice. Esto significa que el par alcanza el máximo cuando se detiene el
rodete de la turbina.
El funcionamiento del convertidor de par se divide en dos
márgenes de funcionamiento:
• El margen del convertidor, en el que se realiza la multiplicación del par.
• El margen de acoplamiento, en el que se realiza la
transmisión del par simple, sin multiplicación del par.
El punto de embrague es la línea divisoria entre estos
dos márgenes.
La eficacia de la transmisión del convertidor de par indica
la efectividad con que se transmite la energía impartida
(suministrada) a la turbina de agua al rodete de la turbina.
Esta energía es la misma que a salida del motor y es proporcional a la velocidad del motor (rpm) y al par.
Como el par se transmite con una relación de casi 1:1 en
un acoplamiento líquido, la eficacia de la transmisión en
el margen de acoplamiento aumenta linealmente en proporción a la relación de velocidad.
Sin embargo, la eficacia de la transmisión del convertidor
de par no alcanza el 100%, sino que es, en general, del
95% (aproximadamente). Esta pérdida de energía se
debe al calor generado en el líquido y a la fricción.
Cuando el líquido circula, se refrigera mediante el enfriador de aceite.
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Técnico de diagnóstico - Transeje automático
Convertidor de par
Punto de calado y punto de embrague
Margen de acoplamiento
(%)
Margen del convertidor
80
3
60
Punto de embrague
2
40
1
Punto de calado
0
0.2
0.4
20
0.6
0.8
Relación de velocidad
1.0
Eficacia de
la transmisión
Relación de par
100
1. Punto de calado
El punto de calado corresponde a la situación en la
que el rodete de la turbina está inmóvil. La diferencia
de velocidad de rotación entre la turbina de agua y el
rodete de la turbina es máxima.
La relación máxima del par del convertidor de par está
en el punto de calado. (Generalmente está en un
intervalo entre 1,7 y 2,5.) La eficacia de la transmisión
es 0.
OBSERVACIÓN:
En la prueba de calado descrita más adelante, se
prueban el funcionamiento del convertidor de par y la
salida del motor con el motor en marcha a máxima
aceleración (carga completa) en este punto de
calado.
2. Punto de embrague
Cuando el rodete de la turbina empieza a girar y la
relación de velocidad aumenta, la diferencia de velocidad de rotación entre el rodete de la turbina y la turbina de agua empieza a disminuir.
Sin embargo, en este momento la eficacia de la transmisión aumenta. La eficacia de la transmisión está en
su punto máximo justo antes del punto de embrague.
Cuando la relación de velocidad alcanza un nivel
especificado, la relación de pares llega a ser de casi
1:1.
Es decir, el estátor empieza a girar en el punto de
embrague y el convertidor de par empieza a funcionar
como acoplamiento hidráulico para evitar que la relación de pares caiga por debajo de 1.
CONSEJO PARA EL MANTENIMIENTO:
Prueba de calado
Esta prueba se utiliza para comprobar el rendimiento
global del motor y el transeje (los embragues y los frenos de la unidad de engranaje planetario).
Se realiza inmovilizando el vehículo y midiendo el
número de rpm del motor cambiando a la posición "D"
o "R" y pisando a fondo el pedal del acelerador.
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Técnico de diagnóstico - Transeje automático
Función del embrague unidireccional del estátor
Embrague
unidireccional
bloqueado
Paleta del estátor
Convertidor de par
Descripción
La dirección del líquido que entra en el estátor desde el
rodete de la turbina depende de la diferencia de velocidades
de rotación entre la turbina de agua y el rodete de la turbina.
1. Cuando la diferencia de velocidades de rotación
es grande
El líquido golpea la superficie delantera de las paletas
del estátor y esto hace que el estátor gire en sentido
opuesto al de giro de la turbina de agua. Sin embargo, la
turbina de agua no puede girar en sentido opuesto, ya
que el estátor está bloqueado por el embrague unidireccional. Por tanto, la dirección de la corriente de fluidos
cambia.
Embrague
unidireccional
liberado
Paleta del estátor
2. Cuando la diferencia de velocidades de rotación
es pequeña
Parte del líquido que fluye desde el rodete de la turbina
llega a la superficie trasera de las paletas del estátor.
Cuando la diferencia de velocidades es mínima, gran
parte del líquido enviado desde el rodete de la turbina
entra en contacto con la superficie trasera de las paletas
del estátor.
En este caso, las paletas del estátor interfieren con la
corriente de fluidos. El embrague unidireccional hace
que el estátor quede inactivo en la misma dirección en
que gira la turbina de agua y que el líquido vuelva uniformemente a la turbina de agua.
CONSEJO PARA EL MANTENIMIENTO:
• Cuando no se puede bloquear el estátor, se producen
síntomas de fallo de aceleración debido a que el sistema está en el margen de acoplamiento. Por otra
parte, cuando el estátor no puede girar libremente, el
sistema permanece en el margen del convertidor y se
producen síntomas como la imposibilidad de superar
una velocidad determinada.
• Inspección del embrague unidireccional
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Inspección del embrague unidireccional
Método de inspección del embrague unidireccional
(1) Inserte la SST en el anillo interior del embrague unidireccional.
SST
(2) Instale la SST de manera que encaje en la muesca del
cubo del convertidor y en la guía exterior del embrague
unidireccional.
Convertidor
de par
(3) Con el convertidor de par levantado en su lado, el
embrague debería bloquearse al girar en el sentido contrario al de las agujas del reloj y debería girar libre y uniformemente al girar en el sentido de las agujas del reloj.
Si es necesario, limpie el convertidor y vuelva a probar el
embrague. Si el embrague unidireccional sigue sin pasar la
prueba, reemplácelo.
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Técnico de diagnóstico - Transeje automático
Convertidor de par
Ejercicio
Use los ejercicios para comprobar su comprensión de los materiales de este capítulo. Después de cada ejercicio, puede usar el botón de referencia para consultar las páginas relacionadas con la pregunta. Cuando
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Técnico de diagnóstico - Transeje automático
Convertidor de par
Pregunta- 1
En la siguiente ilustración se muestra la estructura del convertidor de par. Seleccione en el siguiente grupo de palabras las que corresponden a 1-5.
.
3
1
4
2
5
a) Turbina de agua
b) Rodete de turbina
Respuesta: 1.
c) Estátor
2.
3.
d) Embrague unidireccional
4.
e) Caja del convertidor
5.
Pregunta- 2
Las siguientes afirmaciones corresponden al funcionamiento del convertidor de par. Seleccione la afirmación que
es Verdadera.
1. La turbina de agua gira en todo momento mientras gire el motor.
2. El rodete de la turbina gira junto con la caja del convertidor como una unidad.
3. Al arrancar, el estátor está en punto muerto.
4. Se acciona el motor y el rodete de turbina gira para que gire la turbina de agua.
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