IPET N*49 D. F. SARMIENTO Dto AUTOMOTORES 1 · – acoplamiento simplificado de marchas mediante la auto-sincronización – funcionamiento silencioso mediante piñones de dentado

IPET N*49 D. F. SARMIENTO Dto AUTOMOTORES 1

P= M . n 9550

UNIDAD Nº II : Transmisión

CAMBIO AUTOMÁTICO Fundamentos: Todas las transmisiones vistas hasta ahora tienen, como principal factor, la transformación de la energía en potencia o en velocidad por medio de engranajes. Las transmisiones automáticas se caracterizan porque las distintas relaciones de cambio son seleccionadas en función de la velocidad del vehículo y del régimen del motor, siendo el medio auxiliar técnico para convertir las fuerzas del motor en las mas variadas y cambiantes condiciones de funcionamiento en la marcha de un vehículo. Las operaciones de embragar y acoplar marchas, representan la mayor parte del esfuerzo físico al conducir un vehículo. A fin de reducir notablemente este esfuerzo y aumentar la seguridad activa, para orientar la capacidad de reacción totalmente a las incidencias del tráfico, se utilizan los cambios automáticos sin que el conductor intervenga en la elección de la relación requerida en cada momento, ni realice ninguna operación. Es decir que estos cambios, descargan al conductor de la atención en la conducción, por lo que las hace más cómodas y seguras, a la vez flexible, sin interrupciones de la fuerza de tracción. El principio de esta idea, había sido empleada en los cambios de velocidades más primitivos, aunque la realización final de un cambio verdaderamente útil y bien resuelto, se debe a un militar ingles (J. WILSON ), que en la primera guerra mundial (1914) construyo el primer cambio de engranajes epicicloidales, para los carros de combate de aquella época, constituyendo el ingenioso mecanismo un verdadero acierto para la época en que fue diseñado, y que es el precedente de las actuales transmisiones modernas. Los adelantos de la electrónica hacen posible enlazar funciones electrónicas e hidráulicas, consiguiéndose así una conducción automática de alto rendimiento. Por esta razón, cada vez se emplean más este tipo de cambios en los vehículos actuales.

CONVERSIÓN DE FUERZA

El motor proporciona la potencia para la propulsión de un vehículo y el accionamiento de los grupos auxiliares como por ejemplo servo-dirección, compresor del A/A, etc. La potencia P es el resultado calculatorio del par motor M multiplicado por el número de revoluciones n, dividido por el factor numérico 9550*. La unidad de medida es el KW . La potencia crece con el número de revoluciones y el par motor.


¿Que nos dice el concepto “par motor”? El par motor describe la transmisión de fuerza mediante un eje o piñón. Se designa con el signo de fórmula M y se forma a partir de la fuerza F, que actúa en el contorno de la pieza giratoria, multiplicada por r de ésta. Con número de revoluciones encontramos la velocidad angular en 1/s. La unidad de medida del par motor es Nm (newton-metro). En el cambio son las ruedas dentadas que poseen un determinado brazo de palanca “ R ”. Sin embargo, los motores de combustión sólo se pueden hacer funcionar entre el régimen de ralentí ( entre 700 y 900 1/min ) y el régimen máximo ( que puede variar entre 6000 a 7000 1/min ). El par máximo se alcanza solo en un margen estrecho de revoluciones, aumentando hasta un valor máximo y vuelve a disminuir en el margen del número de revoluciones nominal. Por lo tanto, a fin de adaptar este margen limitado de revoluciones al amplio margen de requerimiento de fuerza de tracción, en el vehículo se necesita un convertidor. Este es el cambio. Teóricamente, para esta adaptación al requerimiento de fuerza de tracción se necesitaría un cambio con un número de ilimitado de escalones. Esto no es realizable. Por esta razón, se intenta una aproximación al curso ideal de la curva de fuerza de tracción mediante varios escalones ( desmultiplicaciones acoplables ) (*El factor numérico 9550 resulta de la conversión de todas las magnitudes calculatorias cuando en la ecuación entran los valores numéricos para n en 1/min y para M en Nm. P resulta en KW .)


El cambio manual Por lo tanto, una caja de cambio se puede considerar un dispositivo para convertir pares motor. El número de revoluciones n y el par motor M están en una relación inversamente proporcional, es decir, un par motor introducido en le entrada del cambio vuelve a aparecer reforzado en la salida del cambio. Sin embargo, al ganar en par motor se pierde en número de revoluciones. La potencia del motor no varía a causa del cambio. El cambio manual tiene, por regla general, la estructura de un cambio con árbol intermediario, donde el flujo de fuerza parte del árbol primario, pasa por una combinación fija de piñones al árbol secundario y se dirige al mando de semiejes. Los piñones móviles en el árbol secundario giran sueltos y solo se acoplan a este mediante coronas desplazables, al efectuar un cambio de marcha. Los cambios manuales trabajan, por lo tanto en arrastre de forma, al contrario de los cambios automáticos, que trabajan en arrastre de fuerza. Los pares motor se comportan en función de la relación de desmultiplicación “ i ” n1 núm. de revoluciones del piñón impulsor I = ----- = n2 núm. de revoluciones del piñón impulsado M de salida = M de entrada . I Importante : En el cambio manual, al arrancar y cambiar de marcha hay que interrumpir el flujo de fuerza del motor al cambio. Como ya es sabido, bajo carga es imposible acoplar marchas. Para ello se requiere de un dispositivo (el


embrague de separación), transmitiendo cuando está embragado el par motor al cambio y piñones motrices y, estando desembragado interrumpe el flujo de fuerza. En los últimos años se ha perfeccionado mucho el funcionamiento de los cambios manuales: – acoplamiento simplificado de marchas mediante la auto-sincronización – funcionamiento silencioso mediante piñones de dentado oblicuo – Adaptación de la desmultiplicación a la potencia del motor y óptima configuración de los requerimientos de fuerza de tracción entre las marchas – configuración de los cambios para coches de turismo, mayormente con 5 marchas. También se han mejorado los embragues, especialmente con respecto a la reducción de las fuerzas a aplicar al pedal.

El flujo de fuerza es similar en ambas cajas Motor – embrague – cambio – diferencial – ejes – tren de rodaje

Embrague mecánico de separación, de accionamiento manual.

Con el vehículo parado, el convertidor de par separa automáticamente el motor en marcha del cambio parado, pero tiene tareas adicionales y también puede considerarse como cambio hidráulico.

Cambio manual con árbol intermediario

Engranaje planetario


Mando en arrastre de forma (mediante palanca, horquilla de mando, coronas desplazables) para transmitir el par motor.

Proporciona la condición previa para poder introducir un mando automático y transmitir automáticamente el par motor en arrastre de fuerza mediante acoplamientos y frenos

El conductor participa en el acoplamiento de la marcha. La vista y el oído perciben la situación de marcha

Se alivia al conductor de esfuerzos, los sensores absorben las resistencias de marcha. El mando electrónico del cambio procesa esta información para seleccionar una marcha, la cual se forma mediante elementos hidráulicos y otros elementos del cambio.

Interrupción del flujo de fuerza al acoplar la marcha. Por regla general, el vehículo rueda de 1 a 2 segundos sin propulsión (dependiendo del conductor) al acoplar la marcha.

Los cambios automáticos no conocen ninguna interrupción del flujo de fuerza y aceleran ininterrumpidamente. Con respecto a la aceleración, no hay ya mucha diferencia con las cajas manuales.

Mayor requerimiento físico del conductor, total concentración en las situaciones de marcha.

Aumenta el confort de marcha, disminuye el estrés y, en general, se incrementa la seguridad.

Por tanto, los cambios automáticos se encargan por sí mismos de

- hacer arrancar el vehículo - seleccionar la desmultiplicación y - acoplar la marcha seleccionada.

Como elemento para el arranque del vehículo actúa exclusivamente un convertidor hidrodinámico.


Determinación del punto de acoplamiento del cambio

Para efectuar los procesos automáticos de acoplamiento de marchas, es decir, la conversión del par motor de acuerdo con las situaciones de marcha que se presenten, además de la concepción puramente mecánica del cambio (engranaje planetario) hay tres cuestiones de interés

1 ¿Cómo reconoce el mando automático de la curva característica? cambio el momento en que se debe acoplar adaptativa de una marcha? acoplamiento.


2 ¿Quién proporciona a la unidad de control Sensores las informaciones para ello? 3 ¿Cómo se accionan los acoplamientos de Hidráulicamente marchas? Mediante actores/ válvulas magnéticas.

La lógica de acoplamiento de marchas la calcula digitalmente un ordenador en la unidad de control. El mando electrónico del cambio repite constantemente el registro de las señales de sensor, el cálculo de la decisión de acoplar marchas y la emisión a los elementos actuadores. Este ciclo se calcula en 20 ms.


Determinación del punto de acoplamiento del cambio

Curva convencional de acoplamiento El acoplamiento entre dos marchas lo efectúa el mando electrónico del cambio en base a una curva de acoplamiento. Esta tiene en cuenta la velocidad de marcha y la posición del pedal acelerador. Para acoplar una marcha superior es válida otra curva característica que para acoplar una marcha inferior. En función de la velocidad de marcha y de la posición del pedal acelerador, para cambio de marcha hay memorizada una curva característica de acoplamiento. Esta selección del punto de acoplamiento es relativamente rígida, pues las marchas se acoplan siempre en los mismos puntos según la posición del pedal acelerador y de la velocidad de marcha. En el diagrama sólo se representa el acoplamiento 3ª - 4ª marcha. Curva característica deportiva Curva característica económica En los primeros tiempos del mando electrónico del cambio, sólo se programaban curvas características fijas de acoplamiento. En el posterior desarrollo del mando electrónico del cambio ya se podía elegir entre dos programas: - uno deportivo y - uno económico La conmutación la efectuaba el Conductor mediante un conmutador aparte, dispuesto en la palanca selectora. Un posterior perfeccionamiento automatizaba la conmutación. Esta tenía lugar según la velocidad de accionamiento en el pedal acelerador. Seguía tratándose, como anteriormente, de una decisión absoluta: “ECO" o "SPORT


Curvas características adaptivas Los modernos mandos electrónicos del cambio, determinan un desplazamiento de la curva característica a partir de un gran número de informaciones que describen permanentemente la situación momentánea de funcionamiento y marcha. Esta curva característica de acoplamiento adaptada individualmente y no rígida se utiliza en la unidad de control para la decisión del acoplamiento de marchas. Se habla de una curva característica adaptiva. El programa de acoplamiento en función de la resistencia al avance reconoce las resistencias al avance, tales como recorridos por pendientes cuesta arriba y cuesta abajo, servicio con remolque y viento en contra. En base a la velocidad de marcha, posición de la válvula de mariposa, número de revoluciones del motor y aceleración del vehículo, la unidad de control calcula la resistencia al avance y fija según esos datos los puntos de acoplamiento. La determinación del punto de acoplamiento en función del conductor y marcha se efectúa según el principio de la "fuzzy logic" (lógica borrosa). Mediante la velocidad de pedal acelerador (accionado rápida o lentamente), el conductor consigue un factor deportivo que se determina mediante la "fuzzy logic". Con ayuda del factor deportivo tiene lugar una determinación flexible del punto de acoplamiento entre una concepción del mismo orientada al consumo o a la potencia. De este modo, entre la curva característica de acoplamiento "ECO" y la "SPORT" son posibles muchos puntos de acoplamiento. Así se consigue una reacción mucho más sensible a los requerimientos de marcha individuales.


¿Que significa “fuzzy logic”? Este concepto nos lo encontramos ya en muchos aparatos de uso cotidiano. Las lavadoras, aspiradoras, videocámaras o máquinas de afeitar eléctricas funcionan con ayuda de la "fuzzy logic". La palabra fuzzy proviene del idioma inglés y significa aproximadamente "borrosidad aplicada sistemáticamente". Mediante la "fuzzy logic" se eliminan los clásicos estados de acoplamiento duros, pues una distribución dura no permite ningún margen de tolerancia en la asignación de cantidades. Distribución clásica Con el siguiente ejemplo se quiere mostrar la clásica dosificación dura de cantidades de un ordenador sin "lógica fuzzy": Un ordenador ha de distinguir entre muy caliente y frío. Para ello hay que comunicarle una valor límite fijo (en el ejemplo, 80°C). En base a los estados de acoplamiento, el ordenador puede decidir ahora entre muy caliente y frío. Sin embargo, esta distribución dura no le permite al ordenador ningún margen de tolerancia en la dosificación de cantidades. Sin embargo, además de los enunciados absolutos "muy caliente" y "frío" se han de tomar a menudo decisiones que se encuentran entre estos enunciados. La "fuzzy logic" tiene en cuenta una borrosidad deseada que no trabaja con dos valores, sino con cantidades resultantes.


De este modo pueden resultar infinitos valores intermedios como "casi frío", "fresco", "tibio" o "demasiado caliente". El límite superior "muy caliente" y el límite inferior "frío", así como todos los valores intermedios están asignados a temperaturas exactas. En base a las superficies originadas a partir de los interfaces - superficie azul a superficie roja -, la "fuzzy logic" reconoce la asignación a los valores intermedios prefijados exactamente. Así, 19°C, de la superficie total se asigna un 88 % a la superficie azul = frío y un 12 % a la superficie rojo = muy caliente. La "fuzzy logic" reconoce "tibio". Aceite de cambio automático = ATF (Automatic Transmission Fluid) El aceite en el cambio automático ha de cumplir en su circuito, diferentes requerimientos. Tiene que: – transmitir fuerzas (en el convertidor de par) – efectuar acoplamientos (en los elementos hidráulicos del cambio). – establecer valores de fricción (en los embragues y frenos de discos, en el embrague de anulación del convertidor de par) – engrasar piezas (todas las piezas rotatorias del cambio)


– evacuar calor – transportar residuos de abrasión. Estas tareas las tiene que realizar el aceite en un margen de temperatura de -30°C a 150°C (puntos de medición de la temperatura en el cárter de aceite del cambio). Durante el cambio de marchas, en los embragues y frenos de discos se pueden alcanzar por un breve tiempo temperaturas de 250°C a 400, debiendo cumplir todas las tareas en cualquier condición. En especial, se mejora el índice de viscosidad para garantizar un líquido constantemente espeso en todo el margen de temperaturas. En todo el mundo se reconocen los estándares establecidos con tal fin por General Motors (ATF, Dexron) y Ford (ATF Mercon). Nota: Utilizar únicamente el aceite autorizado por el fabricante del vehículo. Otros aceites o aditivos poseen propiedades modificadas y resultan desventajosos para el funcionamiento y la vida útil del cambio. Especialmente perturbadores para el funcionamiento son los componentes acuosos en el aceite del cambio. A fin de mantener limpio el aceite, se aspira éste del cárter a través de un filtro. Un potente imán permanente dispuesto en el cárter de aceite acumula los residuos metálicos de abrasión. Nivel y temperatura del aceite El nivel y la temperatura del aceite influyen enormemente sobre el perfecto funcionamiento de un cambio automático. Por esa razón, los cambios automáticos poseen un termosensor, que mide la temperatura del aceite, y un radiador de aceite. El siguiente gráfico nos aclarará las interrelaciones al respecto.


Ya un pequeño sobrepaso de la temperatura modifica el nivel de aceite. La expansión del aceite no tiene lugar en los canales de aceite, sino que surte efecto en el cárter de aceite. Especialmente el calentamiento en el convertidor impele el aceite al cárter. Un nivel demasiado alto de aceite produce espuma y hace salir aceite por el conducto de rebose. Atender especialmente a la temperatura de comprobación del aceite si se ha de restablecer el nivel del mismo. La temperatura de comprobación se ha de medir con el aparato de diagnóstico y se ha de ajustar a la temperatura indicada. En la comprobación del nivel de aceite se debe proceder según el Manual de Reparaciones de la caja de cambio en cuestión. Con una cantidad correcta de aceite, el mando electrónico del cambio contrarresta regulando la variación de viscosidad causada por el aumento de temperatura a consecuencias de variar la presión del aceite, a fin de asegurar una calidad uniforme de acoplamiento de marchas. Atención: El llenado erróneo de un cambio automático puede dar lugar a perturbaciones de funcionamiento y daños del cambio.


Engranajes planetarios o Epicicloidales En el cambio manual se efectúa el acoplamiento de las marchas, como ya se sabe, del modo siguiente: – se desencastra la corona desplazable, se interrumpe el flujo de fuerza. Piñón de marcha – se lleva el piñón al mismo número de revoluciones. Cambio manual – seguidamente, se encastra la corona desplazable seleccionada y vuelve a establecerse el flujo de fuerza. En el acoplamiento automático de las marchas, tal Acoplamiento de como se desea en el cambio automático, no existe las marchas posibilidad de interrumpir el flujo de fuerza. Cambio autom. La unidad de control automática no puede deducir de la situación del tráfico si sería favorable una interrupción del flujo de fuerza. Para cambios automáticos son apropiados, por tanto, sólo cambios que también puedan acoplar marchas sin interrupción del flujo de fuerza. Este es el caso con engranajes planetarios. De este modo, ellos constituyen la base inicial de diseño de casi todos los cambios automáticos. Por razón de su tipo de construcción, los engranajes planetarios también se denominan engranajes epicicloidales. Un engranaje planetario se compone de dos a cuatro trenes epicicloidales. Estos se encuentran fijamente enlazados entre sí o mediante acoplamientos. El funcionamiento se puede explicar ya en un tren epicicloidal. Un tren epicicloidal se compone – de un piñón central ( 1 ) – de varios satélites (de tres a seis) - 2 - – del porta satélites - 3 - – de una corona exterior de dentado interior - 4 - Todas las parejas de piñones dentados están permanentemente engranados. No se necesitan coronas desplazables, no hay que sincronizar los números de revoluciones de los piñones.


En el interior, el piñón central - 1 - gira en torno de un eje central. Los satélites - 2 - engranan en el dentado del piñón central. Los satélites pueden girar tanto en torno de su propio eje como también en un circuito alrededor del piñón central. Los satélites se alojan con sus ejes en el porta satélites - 3 -. El porta satélites inicia el movimiento rotatorio de los satélites alrededor del piñón central; con ello, lógicamente, también en torno del eje central. La corona - 4 - engrana con su dentado interior en los satélites y encierra todo el tren epicicloidal. El eje central es también centro de giro para la corona. La corona, el porta satélites y el piñón central tienen cada uno unión con un eje. Con un tren epicicloidal se consiguen tanto desmultiplicaciones grandes como más pequeñas hacia lento o hacia rápido, si se retiene uno de los elementos del engranaje y los otros dos se encargan de la impulsión y salida de fuerza. Al retener el porta satélites, tiene lugar una inversión del sentido de marcha. Si se retienen dos elementos, se bloqueará el engranaje planetario y la desmultiplicación será de 1:1.

A - Corona fija, el piñón central impulsa. Desmultiplicación grande hacia lento. B - Piñón central fijo. La corona impulsa Desmultiplicación pequeña hacia lenta.

A B C


E

C - porta satélites fijo. El piñón central impulsa. Inversión del sentido de giro. Otra de las opciones posibles de combinar en estos grupos de engranajes (D) es fijando el eje porta satélites, de manera que los satélites no giren, y el movimiento transmitido a la corona será igual al del planetario y en idéntico sentido (directa) 1:1 Además se pueden combinar distintas combinaciones de de elementos bloqueados aumentando las posibilidades de relaciones de desmultiplicación, (E, F)

Como se puede observar, que, como con una sencilla combinación de pocos engranajes, nos da la posibilidad de realizar seis variantes, de las que resultan diferentes velocidades. Combinando además, diferentes trenes epicicloidales entre sí, la capacidad de estas variantes aumenta. Todos estos mecanismos, cuando son accionados por conductos hidráulicos, regulados por relee eléctricos y con una participación cada vez mayor de la electrónica, constituyen las modernas cajas automáticas actuales. En el siguiente esquema (Fig.), se aprecia en perspectiva, un conjunto completo de este grupo de engranajes.

C

D F

B

G


Por tanto los elementos del tren epicicloidal se han de frenar o impulsar desde el exterior. A fin de que esto funcione, los árboles de los elementos en cuestión se han de conducir hacia afuera y unir con contraárboles. Esto se soluciona mediante árboles huecos encajados. Estos tienen por fuera una forma acampanada (campanas de embrague) y , según la activación, se unen en arrastre de fuerza con los contraárboles de forma similar. Las campanas de embrague llevan por su parte para ello los embragues y frenos. Al frenar, los embragues se apoyan contra la caja del cambio. Para los cambios automáticos en el vehículo se disponen sucesivamente varios trenes epicicloidales. Entonces, a partir de esta combinación se pueden establecer los necesarios escalones del cambio. Las diferentes combinaciones y configuraciones técnicas estándar toman el nombre de sus inventores.


Se compone de 3 trenes epicicloidales. La primera corona, el segundo porta satélites y la tercera corona están fijamente unidos entre sí Además, hay un segundo y tercer piñón central fijamente unidos entre sí. La impulsión en las marchas adelante se efectúa mediante este piñón central doble. Se compone de 2 trenes epicicloidales con un piñón central común. el porta satélites de un tren, la corona del otro y el árbol primario están fijamente unidos entre sí. La impulsión de las marchas adelante se efectúa siempre mediante las coronas. Este tipo se utilizó frecuentemente en el tiempo de los cambios automáticos de tres marchas. Se compone de 2 trenes epicicloidales con un porta satélites común. El porta satélites lleva dos juegos de satélites: - satélites cortos de diámetro grande, que engranan en un piñón central pequeño - satélites largos de diámetro pequeño, que engranan en un piñón central grande y en los satélites cortos. El cambio Ravigneaux posee sólo una corona, que comprende los satélites cortos. Mediante la corona tiene lugar siempre la salida de fuerza. Con los cambios Ravigneaux se pueden diseñar 4 marchas adelante y una marcha atrás. Por razón de su tipo se construcción compacto, es especialmente apropiado para vehículos de tracción delantera.

Cambio Wilson

Cambio Simpson

Cambio Ravigneaux


Embrague de discos Cada marcha posee un elemento del cambio, como mínimo, el cual establece el flujo de fuerza mediante fricción. Se utilizan embragues de discos para establecer el flujo de fuerza del eje de turbina al tren epicicloidal. Poseen discos interiores y exteriores, ambos unidos con piezas rotatorias. Están encajados unos con otros. Sin accionamiento, hay entre ellos un intersticio y están llenos de aceite, de modo que puedan girar libremente. El conjunto de discos es comprimido por un émbolo hidráulico, que gira simultáneamente junto con su llenado de aceite, el cual actúa por detrás sobre el émbolo. Por ello, la alimentación de aceite se efectúa mediante un árbol hueco. Al desembragar, se descarga el embrague de discos mediante resortes (muelles de compresión, también muelles de platillo). Unas válvulas de bola (en parte en el émbolo en parte, en el portadiscos) se encargan de que, sin accionamiento, se elimine rápidamente la presión y pueda salir el aceite. Los portadiscos, tanto en el elemento interior como en el exterior, alojan los discos mediante salientes, resultando una unión en arrastre. Los discos exteriores son de acero. Los discos interiores son de plástico altamente resistente. Cumplen al mismo tiempo la función del forro de fricción. La armazón de apoyo es de celulosa. La resistencia a temperaturas elevadas se consigue mediante un aditamento de fibras de arámida, material plástico de alta resistencia. A fin de influir sobre el valor de fricción se añaden minerales para unir la resina fenólica. El número de discos varía mucho según la ejecución del cambio. El juego entre los discos es de importancia para el funcionamiento del acoplamiento automático de las marchas y está predeterminado en el diseño. Se ajusta por separado al efectuar el montaje.


Frenos de discos

Los frenos de discos se utilizan para retener un elemento del tren epicicloidal. Son similares a los embragues de discos y poseen asimismo discos interiores y exteriores. Los discos interiores también están unidos con el elemento giratorio mediante salientes, mientras que los discos exteriores están fijos, apoyados en la caja del cambio. En la activación, un émbolo hidráulico comprime el conjunto de discos. Al contrario del embrague de discos, el émbolo hidráulico se encuentra fijo. También en el freno de discos es de importancia el juego entre los discos para un funcionamiento perfecto del acoplamiento de marchas, por lo que se ajusta por separado. Frenos de cinta Otra posibilidad de diseño para retener los elementos de un juego de planetarios lo ofrece el freno de cinta. La forma exterior del árbol es similar a la de un tambor de freno. Como elemento de freno, una cinta de acero abraza estrechamente ese tambor de freno, el cual se mueve libremente en estado inactivo. La cinta de freno se apoya en un extremo contra la caja del cambio. Al tener lugar la activación hidráulica, en el otro extremo actúa la fuerza del émbolo y frena el tambor hasta la parada. Una desventaja del freno de cinta es que sobre la caja del cambio actúan grandes fuerzas radiales. Cruzamiento En el acoplamiento electrohidráulico de marchas, un elemento del cambio se abre y otro se cierra.


Este proceso tiene lugar en fracciones de segundo. Durante este proceso disminuye el par transmitido del elemento que se abre y aumenta el del elemento que se cierra. La nueva marcha engrana en el momento en que el par en el elemento que se acopla es mayor que el par en el elemento que se desacopla. Este proceso se designa como cruzamiento. En caso del denominado cruzamiento cero, el elemento que se acopla absorbe tanto par como el que cede el elemento que se desacopla. En total, se conserva el par. El mando del cruzamiento sólo se efectúa mediante acoplamientos hidráulicos, activados por la Unidad Electrónica. El elemento que se acopla recibe toda la presión de trabajo.

Adicionalmente al cruzamiento cero hay cruzamientos negativos y positivos que se aplican convenientemente para determinados estados de funcionamiento. Cruzamiento negativo El elemento que se acopla toma el par demasiado tarde, es decir en caso de cambiar a una marcha superior de tracción/marcha inferior de freno, la disminución de presión del primer elemento tiene lugar demasiado pronto o en caso de cambiar a una marcha inferior de tracción/marcha superior de empuje, el aumento de presión del elemento que se acopla tiene lugar demasiado tarde. En el funcionamiento bajo carga del motor, el número de revoluciones aumenta a causa de la separación. En el funcionamiento por empuje, el número de revoluciones disminuye.


Cruzamiento positivo El elemento que se acopla toma el par demasiado pronto, (es decir, en caso de cambiar a una marcha superior de tracción/marcha inferior de freno, la disminución de presión en el elemento que se desacopla tiene lugar demasiado tarde o en caso de cambiar a una marcha inferior de tracción/marcha superior de empuje, el aumento de presión del elemento que se acopla tiene lugar demasiado pronto. Se produce por breve tiempo el bloqueo del cambio y, con ello, la caída del par. Esto puede ser conveniente si se quiere llevar el motor rápidamente de un régimen elevado a otro bajo. Piñón libre El mando del cruzamiento se puede simplificar con ayuda de piñones libres. El piñón libre transmite un par sólo en un sentido. En sentido contrario, gira libremente. Se utiliza a fin de simplificar el despliegue técnico para un acoplamiento de marchas sin interrupción de la fuerza de tracción, es decir que permite una transición exacta al acoplar marchas sin requerir nada especial del mando del elemento que se acopla. Con régimen en deceleración del vehículo, se invierte el flujo de fuerza. De este modo, el piñón libre se abriría y no permitiría ningún efecto del freno motor (análogamente al piñón libre en las bicicletas). Por esta razón, al piñón libre van acoplados paralelamente los frenos o embragues. Piñón libre de rodillos En los intersticios entre el anillo interior y exterior se encuentran rodillos. En el sentido de bloqueo, éstos se colocan en los intersticios que van estrechándose. De este modo se unen los anillos interior y exterior. Unos muelles oprimen los rodillos en el intersticio, a fin de conseguir un bloqueo seguro. Piñón libre con cuerpos de apriete Es de técnica más costosa que el piñón libre de rodillos, pero para un mismo tamaño permite una mayor transmisión de pares. En una jaula de muelle dispuesta entre los anillos interior y exterior se encuentran cuerpos de apriete en forma de aletas.


Por acción de la fuerza elástica están permanentemente aplicados. En el sentido de marcha libre, los cuerpos de apriete se abaten, sin impedir la marcha libre. En el sentido de bloqueo, se levantan. Simplificando se puede decir que, en un cambio automático moderno, participan cuatro componentes en la lógica y ejecución del mando.

Conductor: decide cuándo, adónde y con qué rapidez, deportividad o economía. De ello se encargan el pedal acelerador y la palanca selectora. Estados de funcionamiento: las resistencias al avance influyen: si se recorre una pendiente cuesta arriba/cuesta abajo, si se utiliza remolque, si hay viento contrario, si se conduce bajo carga o con empuje. Los sensores envían las informaciones a la unidad de control. Electrónica: efectúa evaluaciones, se encarga del trabajo mental, regula el dispositivo hidráulico del cambio. Hidráulica se encarga de configurar las presiones de mando y recorridos de acoplamiento. No eran así los primeros cambios automáticos. La lógica de la selección de marchas se realizaba hidráulicamente.


Los estados de funcionamiento se registraban mediante elementos constructivos hidráulicos, neumáticos y eléctricos, se convertían en presiones, con lo que se activaba la selección de marchas (véase también “elementos de mando totalmente hidráulico”) En el curso del desarrollo de la electrónica aplicada a la técnica automovilística, estos elementos constructivos se sustituyeron por los correspondientes componentes electrónicos. El mando hidráulico del cambio se convirtió en mando Electrónico del cambio. Los elementos del cambio los activa la electrónica, el mando hidráulico del cambio se convirtió en mando electrohidráulico. El mando electrónico del cambio se convirtió en el elemento central de la lógica y ejecución de mando. Los puntos de acoplamiento del cambio se forman a partir de un gran número de informaciones que describen la situación momentánea de funcionamiento y marcha (véase también "Determinación del punto de acoplamiento del cambio"). Excepciones No obstante, las posiciones más importantes de la palanca selectora - P - R - N - D - siguen transmitiéndose como antes, adicionalmente por medios mecánicos, de la palanca selectora a la corredera selectora en el dispositivo hidráulico de acoplamiento de marchas. Esto asegura la disponibilidad de funcionamiento del cambio automático también en caso de fallar la unidad de control electrónica. Relación de sistemas de un cambio automático La unidad de control se encuentra siempre separada en el vehículo y no dispuesta en el cambio. El lugar de montaje varía según el tipo de vehículo (p. ej., en la caja de aguas, en el vano motor, en el espacio reposa-pies). La unidad de control determina la lógica del acoplamiento de marchas mediante operaciones calculatorias permanentes. En base a ello, regula los elementos actuadores del mando electrónico del cambio, entre los que se cuentan, en primer lugar, las válvulas magnéticas, las cuales se encuentran en el dispositivo hidráulico del cambio.


Ventajas del mando electrónico del cambio frente al convencional hidráulico: – Sin gran despliegue técnico adicional se pueden procesar señales adicionales. – La regulación de la hidráulica es más exacta. – Los efectos de desgaste se pueden compensar mediante el mando de presión adoptivo. – Las curvas características de acoplamiento de marchas se puede configurar de modo más flexible. – La electrónica protege más fácilmente contra manejo erróneo. – Las averías presentadas se pueden evadir hasta cierto punto, asegurando así la disponibilidad de servicio del vehículo.

– Las averías presentadas quedan registradas en la correspondiente memoria para el servicio.

Comunicación con otros sistemas del vehículo El mando electrónico del cambio no es ningún sistema que trabaje aisladamente. Este se comunica con otros sistemas electrónicos del vehículo a fin de minimizar el despliegue técnico de sensores, optimizar el confort del acoplamiento de marchas y aumentar la seguridad del tráfico.


Electrónica del motor: Numerosas señales de las electrónicas del motor y cambio se utilizan conjuntamente, tales como, p. ej., el número de revoluciones del motor, la señal de carga y la posición del pedal acelerador. A fin de suavizar las presiones de acoplamiento durante el accionamiento de los elementos del cambio (p. ej., embragues de discos, frenos de discos), se comunica a la unidad de control del motor el momento del acoplamiento de una marcha. Para ello, la unidad de control para el cambio automático está enlazada por una línea directa con la unidad de control del motor. Durante el momento de acoplar la marcha, se varía brevemente el punto de encendido en sentido de retardo, con lo cual se suprime el par motor en ese tiempo. Electrónica del tren de rodaje: En algunos sistemas de mando electrónico del cambio se efectúan intercambios de informaciones con los diferentes sistemas del vehículo. En caso de una intervención reguladora de un sistema de control de estabilidad (por ejemplo., control electrónico de tracción o bloqueo electrónico del diferencial), el mando electrónico del cambio impide que se efectúen acoplamientos de marchas. En caso de una intervención reguladora durante el arranque del vehículo (sistema de tracción antideslizante), el mando electrónico del cambio utiliza la segunda marcha para reducir el par motor. En caso de recorrer una curva cerrada, un sensor registra la aceleración transversal y la transmite al mando electrónico del cambio. En este momento se impiden procesos de acoplamiento de marchas. Sistema de aire acondicionado: Si se necesita disponer de todo el par motor para acelerar fuertemente, se desconectará el acoplamiento magnético del compresor. Las informaciones para ello las envía el mando electrónico del cambio a la unidad de control para el sistema de aire acondicionado tan pronto se acciona el interruptor de sobregás (kick-down). Programa de emergencia/autodiagnóstico: El mando electrónico del cambio contiene estrategias en caso de fallos de señales = programa de emergencia. Si falla una señal de entrada, p. ej., a causa de rotura del cable, se intentará desviar a una señal sustitutiva, a fin de mantener la marcha de modo seguro.


Ejemplo: La temperatura de aceite del cambio se mide mediante un termosensor. Si falla éste, se podrá utilizar un valor empírico "cambio a temperatura de servicio, 70°C". Como señal sustitutiva también se puede utilizar la temperatura del líquido refrigerante del motor.. Las averías que se presentan en el programa de emergencia las registra el mando del cambio apto para diagnóstico en la memoria de averías. Esta se puede leer con un aparato lector de averías mediante el interfase de diagnóstico. De este modo, en el sector de Servicio se pueden sacar conclusiones sobre la causa de la perturbación. Una avería volátil aparece sólo brevemente para volver a desaparecer. Según el tipo de avería se utilizan diversas estrategias: – el mando del cambio permanece en el programa de emergencia aunque ya no aparezcan averías, – el mando del cambio vuelve al funcionamiento normal si la avería ya no ha vuelto a presentarse después de varios arranques del motor. No obstante, la información permanece registrada en la memoria de averías. Nota: Por esa razón, al efectuar el Servicio trabajos en un cambio automático, hay que leer siempre primero la memoria de averías antes de efectuar trabajos. Marcha de emergencia Una marcha de emergencia se inicia si fallan señales absolutamente necesarias o el mando eléctrico mismo del cambio. En tal caso, se pone en funcionamiento un sistema netamente hidráulico. A fin de poder mover el vehículo en la marcha de emergencia, la palanca selectora sigue acoplada como antes mecánicamente a la corredera selectora. Según la posición de la palanca selectora, el cambio automático se encuentra en la posición N, R o en una marcha adelante D. Además, en esta situación se desconecta también el embrague de anulación del convertidor de par.


Sistema hidráulico

Circuito/bomba de aceite:

En el cambio automático, el convertidor, la electrónica y el engranaje planetario están convenientemente completados con la hidráulica. En el cambio automático, el medio de trabajo definitivo es el aceite. Por ello, el aceite tiene también especial importancia en el cambio automático, pues sin aceite se pierden todas las funciones (para la importancia del aceite. El aceite adquiere presión por efecto de una bomba por separado y recorre el circuito de aceite. En casi todos los cambios automáticos, como bomba de aceite se utiliza una bomba meniscal. La acciona el motor del vehículo al régimen del mismo. Las bombas en forma de menisco son robustas, de funcionamiento seguro y generan la necesaria presión de trabajo (hasta unos 25 bares). Ellas aseguran el suministro de aceite – a los elementos del cambio – al mando del cambio – al convertidor de par hidrodinámico – a todos los puntos de lubricación del cambio. El aceite se enfría en un pequeño circuito aparte mediante el líquido refrigerante del motor. En el dispositivo hidráulico del cambio (dispuesto usualmente debajo del mismo) tiene lugar la regulación y distribución de la presión. Dispositivo hidráulico del cambio Este dispositivo hidráulico representa la central de mando para la presión del aceite. En él se regula la presión del aceite, con arreglo a las señales del mando electrónico del cambio y se distribuye a los elementos del cambio. Por regla general, el dispositivo hidráulico se compone de varias carcasas de válvula.


Una carcasa de válvulas representa el cuerpo para todas las válvulas que se encuentran allí (válvulas de conmutación, válvulas magnéticas de regulación, válvulas reguladoras de presión). Además, contiene los canales de aceite de acuerdo con el esquema hidráulico. Los canales de aceite en la carcasa de válvulas están conducidos sin cruzamiento. Los cruzamientos necesarios se diseñan mediante orificios dispuestos en un bloque intermedio. De este modo se pueden formar vías de aceite en diferentes carcasas de válvulas que se encuentran superpuestas. Las válvulas activadas eléctricamente por la unidad de control electrónica (válvulas magnéticas) están caladas desde el exterior en las carcasas de válvulas. De este modo, son fácilmente accesibles y cambiables para trabajos del Servicio. El dispositivo hidráulico del cambio, además de sus enlaces eléctricos con la unidad de control electrónica, está unido mecánicamente con la palanca selectora mediante una corredera manual. El dispositivo hidráulico suele estar montado debajo del cambio. En tal caso, la caja del cambio contiene parte de los canales de aceite. Los canales de aceite también pueden estar dispuestos en una placa aparte. Esquema hidráulico El presente esquema hidráulico es un extracto simplificado del esquema hidráulico de un cambio automático. Sobre este sistema queremos explicar el complicado laberinto del mando hidráulico. Se representan dos elementos del cambio. Según el diseño del cambio, en un moderno cambio de cuatro marchas pueden ser de seis a ocho elementos de fricción (embragues y frenos).


Las presiones en el sistema hidráulico En el sistema hidráulico se necesita el aceite en diferentes escalones de presión. Las válvulas reguladoras de presión y las válvulas magnéticas de regulación se utilizan para generar los necesarios escalones de presión.


Presión de trabajo La presión de trabajo es, con 25 bares, la más alta en el sistema hidráulico. Se genera mediante la bomba de aceite y también se aplica directamente detrás de la misma. Mediante una salida para presión cero controlada, la presión de trabajo se controla con la válvula reguladora de dicha presión. La regulación de la presión se efectúa en función de los impulsos del mando electrónico del cambio. Según la marcha a acoplar, se distribuye la presión de trabajo a uno a varios elementos del cambio. La distribución se efectúa mediante una válvula de conmutación. Con una marcha acoplada, la presión de trabajo se aplica al correspondiente elemento del cambio. Las presiones en el sistema hidráulico Presión de válvula de conmutación Presión de válvula reguladora La presión de válvula de conmutación se ajusta a 3 hasta 8 bares mediante una válvula reguladora de presión. Esta presión alimenta las válvulas magnéticas de mando eléctrico. ¡Importante! Las válvulas magnéticas de conmutación regulan, con la presión de la válvula de conmutación, las válvulas de conmutación pospuestas, las cuales regulan por su parte los elementos del cambio (véase también el ejemplo de funcionamiento). La presión de la válvula de regulación se ajusta asimismo mediante una válvula reguladora de presión y es de 3 a 8 bares. Alimenta como presión de mando, mediante una válvula magnética de regulación, una válvula reguladora de presión pospuesta, por ejemplo, para el embrague de anulación del convertidor de par.


Presión moduladora La presión moduladora del motor es proporcional al par motor, es un espejo de la carga del motor. Según las informaciones de la electrónica del motor, la válvula de modulación (una válvula magnética de regulación) es activada por el mando electrónico del cambio y genera la presión de modulación. Esta es de 0 a 7 bares. La presión moduladora llega a la válvula reguladora de presión de trabajo, influyendo así sobre la altura de la presión de trabajo. Presión de mando Presión de engrase La presión de mando es de 6 a 12 bares. Se utiliza, durante el cambio de marcha, en el elemento a acoplar. La presión de mando la ajusta el mando electrónico del cambio mediante una válvula magnética de regulación y una válvula reguladora de presión. Al finalizar el acoplamiento de la marcha, la presión de mando se sustituye en el elemento del cambio por la presión de trabajo. La presión de engrase es de 3 a 6 bares. Ella alimenta el convertidor de par. El aceite fluye a través del convertidor, del radiador de aceite y de todos los puntos de lubricación del cambio automático. Presión para embrague de anulación del convertidor de par La presión se ajusta mediante una válvula magnética de regulación y una válvula reguladora de presión y se regula mediante el mando electrónico del cambio. La presión se ajusta según el par motor a transmitir.


Elementos hidráulicos del cambio En el cambio automático de mando electrónico se utilizan válvulas magnéticas como elementos hidráulicos (válvula magnética de conmutación, válvula magnética de regulación). Además encuentran aplicación válvulas de conmutación que solo trabajan hidráulicamente. Las válvulas magnéticas de conmutación conducen la presión del aceite a una válvula de conmutación O reduciendo dicha presión. Por tanto, conectan o desconectan y dan lugar a conmutaciones de los elementos del cambio, P. ej., se inicia el proceso del cambio de marchas. En el cambio automático de mando electrónico se utilizan válvulas magnéticas como elementos hidráulicos (válvula magnética de conmutación, válvula magnética de regulación). Además encuentran aplicación válvulas de conmutación que sólo trabajan hidráulicamente. En posición de reposo, están cerradas por acción de la fuerza elástica de muelle. El inducido está unido con el taqué de válvula. En la activación mediante la unidad de control electrónica, el inducido es arrastrado venciendo la fuerza elástica del muelle. El taqué deja libre el paso de P a A para la presión de la válvula de conmutación y cierra la salida para presión cero. Las válvulas magnéticas de conmutación se regulan con señal de mando digital (con. - descon.). La presión de válvula de conmutación actúa como presión de mando sobre la válvula de conmutación. La válvula de conmutación es una válvula de funcionamiento netamente hidráulico. Sirve para distribuir la presión entre los elementos del cambio. Por regla general, posee sólo dos posiciones de conmutación, que se acoplan mediante una o dos presiones de mando. En la posición de reposo, el empalme de trabajo está unido con la salida para presión cero, por lo que los elementos del cambio están sin presión. En la posición de trabajo, la presión de mando actúa en el empalme X; la presión P tiene paso al empalme A y la salida para presión cero está bloqueada. La salida L sirve sólo de orificio de expansión.


Las válvulas de conmutación son mayormente válvulas de corredera, por lo que a menudo se designan como correderas de conmutación. Ejemplo de funcionamiento de válvula magnética de conmutación y válvula de conmutación - representación esquemática Este ejemplo nos muestra que un elemento del cambio no recibe presión de trabajo mediante la válvula magnética. Posición de reposo La válvula magnética de conmutación no está activada. En la válvula de conmutación no actúa ninguna presión de mando (presión de válvula de conmutación). La salida para presión cero está abierta. Posición de trabajo La válvula magnética de conmutación la activa la unidad de control electrónica del cambio automático, es accionada eléctricamente. El imán atrae un taqué de válvula y deja libre el flujo para la presión a la válvula de conmutación. Seguidamente, el émbolo (empujador) se mueve hidráulicamente en la válvula de conmutación. Con ello se bloquea la salida para presión cero y se deja libre el empalme para la presión de trabajo. Ahora, la presión de trabajo actúa plenamente sobre el elemento del cambio (embrague o freno, según la lógica de mando). Válvulas magnéticas Las válvulas magnéticas de regulación regulan una presión progresiva del aceite. Son válvulas de cierre contra la presión cero, pretensadas mediante fuerza elástica de muelle. Al activarse, se arrastra el inducido venciendo la fuerza elástica de muelle y el taqué de válvula, abre la salida para presión cero. De este modo, la presión de aceite disminuye en A, a saber, tanto más cuanto mayor sea la intensidad de la corriente de activación, por lo tanto, se trata de una activación progresiva. Intensidad baja de corriente = presión alta Intensidad alta de corriente = presión baja


Las válvulas magnéticas de regulación se utilizan siempre en combinación con un estrangulador y se alimentan con presión de válvula de regulación. No regulan directamente la presión de aceite de un elemento del cambio, sino que suministran la presión de mando que, a través de A, actúa sobre una válvula reguladora de presión pospuesta (P. ej. presión moduladora). Elementos de mando totalmente hidráulicos (transmisión convencional) Regulador: En la fig (j), se puede apreciar en forma esquematizada, la serie de conductos de paso de aceite que componen este mecanismo. Por el conducto (A) el regulador recibe el aceite a presión, el cual desemboca en una corredera (1) la cual, según en las condiciones que se encuentre, puede devolver el aceite al cárter por medio del conducto de alivio (B) o dirigirlo por el conducto (C) hasta el distribuidor, empujando al émbolo (2). Por medio del engranaje (T), que recibe movimiento directamente desde la transmisión, el regulador gira entre dos discos (3 y 4) que lo sostienen, creándose en el émbolo (1) un desplazamiento tanto mayor cuanto mayor sea la velocidad de giro. Según sea éste desplazamiento, será también mayor o menor la presión con que el aceite será mandado al distribuidor, lo que ocasionará la posibilidad de conectar una u otra reducción del cambio según sea la presión proyectada por el fabricante. El regulador consta en la practica (fig.K ), de dos contrapesos, uno en cada extremo, de diferente tamaño en el extremo de cada una de las válvulas correderas. El contrapeso (C) que se desplaza con gran facilidad a un número


relativamente bajo de revoluciones (aproximadamente 1300 RPM ), deja paso por el conducto Fundamentalmente, el mecanismo de regulador está construido para dar al distribuidor en la cara del émbolo (2 de la figura J), una presión de aceite en todo momento, proporcional a la velocidad de desplazamiento del vehículo. En el esquema de la (fig. L), se puede apreciar el aspecto exterior real del regulador. El retardador: La misión del retardador, es fundamentalmente, la de servir de antagonismo a la presión que el distribuidor ejerce sobre el regulador. El retardador actúa, de acuerdo con la mayor o menor abertura de la mariposa del acelerador. Esto se logra por medio de la uña (A) fig (LL) en la cara opuesta del émbolo por donde actúa el regulador por medio del conducto (H), cuya abertura con respecto al punto(P) depende de la presión que la uña (A) ejerce sobre el émbolo que a su vez también está de acuerdo con el pedal del acelerador.

Cuando el número de revoluciones aumenta (está calculado que llegue hasta las 3000 RPM aproximadamente) El contrapeso (D) de la segunda válvula corredera, sufre los efectos del aumento de giro del regulador por medio de la fuerza centrífuga, desplazándose en el sentido indicado por la flecha, conectando un nuevo conducto, el (B), que aumenta la presión que ya proporcionaba la válvula (C), dando ocasión al cambio de 2º a 3º velocidad, o si el giro es aun superior a la máxima abertura de ambas válvulas, en cuyo caso se conecta la 4º velocidad.

Fig K

Fig L


En estas condiciones, el distribuidor posee un émbolo que actúa movido por una fuerza que es, en definitiva, el resultado del antagonismo entre la presión ofrecida por el regulador y la presión ofrecida por el retardador. Recordemos que, el regulador aumenta su presión de acuerdo con el giro de la transmisión, o sea, con la velocidad del vehículo. El retardador, lo hace de acuerdo con el giro del motor. El distribuidor: El distribuidor es la válvula mas completa de todo el conjunto hidráulico, ya que ella es la encargada de distribuir la presión de aceite que Recibe de la o las bombas hacia los frenos de cinta y los embragues, y por lo tanto, es el mecanismo encargado del buen funcionamiento de todo el automatismo de este variador de velocidad. En la figura (N) se puede apreciar el conjunto del distribuidor compuesto de tres émbolos que actúan, como se muestran, para los pasos a las diferentes velocidades. Cada uno de estos émbolos está en contacto por una parte (conducto A ) con el regulador, otra con el retardador, y finalmente, por un conducto (F) que lo conduce al depósito de freno y embrague cuando toda la cámara (P) se inunde de aceite. Funcionamiento: Por el conducto (1) penetra el aceite a presión, siempre y cuando el émbolo destape su conducto. Para que esto se realice es preciso que el émbolo reciba una presión considerable por parte del regulador, presión que el regulador sólo entrega cuando consigue un giro considerable debido a que el motor gira a muy altas revoluciones. En este caso la abundante entrada de aceite por (A)

El aceite que circula por la cañería en el punto (P), es recogido del conducto general proporcionado por la bomba, y lo hace a una presión que oscila entre los 5, a 6Kg. Cuando la uña se coloca en la posición de la (fig.LL), el paso del aceite no se hace posible por tapar el punto (P) la cara cilíndrica del émbolo. En este caso, el pedal del acelerador se halla en reposo, por lo que el vehículo no recibe aceleración. A medida que el pedal se oprime y al mismo tiempo que el motor se acelera, se logra que la posición de la uña (A) varíe, de tal forma que empuje al émbolo en el sentido como muestra la fig.(M). Este desplazamiento del émbolo deja libre al aceite, el cual se halla en condiciones de inundar la cámara © y por medio del conducto (H) ofrecer una contrapresión a la cara opuesta del émbolo distribuidor.

FIG.(LL )


FIG. Ñ

desplaza el émbolo corredera (2) hacia la derecha y descubre la entrada del aceite a presión por (1).

Cuando esto se realiza, el aceite asciende rápidamente por el conducto (F) hasta la válvula de mando produciendo el desfrenado de la banda de una corona al mismo tiempo, acciona el embragado del otro conjunto. Esto pone en funcionamiento un automatismo que conecta una nueva reducción. Esta nueva reducción disminuye el giro del motor, lo cual es acusado por el regulador, cuya presión por el conducto (A) es menor pero sostenida hasta que el giro disminuye mucho, en cuyo caso la presión del muelle antagonista (3) o la producida desde el conducto del retardador logra desplazar la corredera hacia la izquierda. El émbolo (4) tapa el conducto (1) mientras el (2) descubre el conducto de rebose. De esta forma se vacía la cámara de mando (P) y el conjunto queda como en la (fig. Ñ), la cinta vuelve a quedar frenada, mientras el embrague se desembraga en virtud de la fuerza de represión antagonista de la del aceite que ejercen los muelles.

FIG. N FIG Ñ FIG N


Caja de cambio Wilson: A engranaje planetario C corona. D caja de satélites. E embrague. En esta figura no se han dibujado los frenos de cinta.

Forma de producirse la inversión de la marcha

Cambio automático moderno de 7 marchas


CAJAS AUTOMÁTICAS TIPO CVT

INTRODUCCIÓN Hasta ahora las transmisiones de los automóviles eran básicamente de dos tipos: por un lado la más aplicada, la manual con engranajes montados en ejes paralelos y embrague a fricción, y por otro lado la automática, de engranajes epicicloidales y convertidor hidráulico de par. Elegir una u otra tiene ventajas y desventajas: la manual se presta a una gratificante conducción deportiva y a mantener un mayor control sobre el coche pero sugiere dominar difíciles técnicas de conducción. Sin embargo la automática es mucho más suave y nos permite olvidarnos de elegir constantemente el cambio adecuado, la conducción es más relajada y confortable, y puede ser más segura. Los mayores inconvenientes de la transmisión automática son su mayor costo de fabricación y mantenimiento así como las pérdidas que tiene el convertidor de par, que reducen las prestaciones y aumentan los consumos. También es un hecho aceptado, que las transmisiones de tipo automático no tienen gran aceptación en nuestro mercado, aunque actualmente se venden muchos mas automóviles con cambio automático que hace unos años. No ocurre así en algunos mercados europeos, y muchísimo menos en Estados Unidos donde representan más del 90%, país donde es impensable comercializar un automóvil sin cambio automático. De todos modos, el auge que vive el cambio automático en países europeos como Suiza (21,5% del mercado) o Alemania (13%), ha animado a fabricantes e importadores a ofrecer transmisiones automáticas en sus nuevas gamas de turismos e incluso en vehículos todo terreno.


Los cambios automáticos actuales están controlados por computadoras y presentan pautas de funcionamiento inteligente. Además, estos vehículos se conducen con mayor facilidad y con una suavidad o conducción deportiva igual o superior a la de los manuales. Recientemente los fabricantes han empezado a vender transmisiones automáticas en la clase turismo y todo terreno con sistemas innovadores y distintos a los convencionales, como la trasmisión variable continua o las cajas secuenciales. Estos sistemas ofrecen una gran variedad de ventajas tanto en la conducción como en la economía de combustible. Por lo tanto se vuelve fundamental estar al tanto de los cambios tecnológicos sufridos por las trasmisiones automáticas como parte de la vigilancia tecnológica. En el mercado se están ofreciendo actualmente las transmisiones variables continuas (CVT), transmisiones variables infinita (IVT) y cajas secuenciales (DSG). Estos diseños pueden cambiar las relaciones dentro de un rango en lugar de entre un conjunto de relaciones fijas. A pesar que los prototipos de estos sistemas de transmisión existen desde hace décadas, es ahora cuando están alcanzando la viabilidad comercial. Este tipo de transmisión deriva de la transmisión de fricción de las primeras décadas del siglo 20. El desarrollo reciente se originó en un emprendimiento de NSK en la década de 1980. Posteriormente se agrego Nissan, que junto a NSK y una importante compañía de lubricantes japonesa lograron resultados satisfactorios. Se la denomina también transmisión toroidal. Una transmisión variable continua o infinita continua es un tipo de transmisión automática que puede cambiar la relación de cambio a cualquier valor arbitrario dentro de sus límites. La transmisión variable no está restringida a un pequeño número de relaciones de cambio, como las convencionales o automáticas clásicas que poseen 4 a 6 relaciones, típicas de automóviles de la década pasada. La centralita electrónica que controla la transmisión variable continua simula a menudo cambios de marcha abruptos, especialmente a bajas velocidades, porque la mayoría de los conductores esperan las bruscas sacudidas típicas y rechazarían una transmisión perfectamente suave por su aparente falta de potencia. La transmisión secuencial es el cambio con el que basta presionar unos mandos en el volante o mover una palanca hacia delante y hacia atrás para seleccionar el cambio y no se puede seleccionar una marcha cualquiera saltándose las otras, sino que obliga a pasar por todas las intermedias. Este tipo de transmisiones combina a la perfección la conducción deportiva del cambio manual con la comodidad experta del cambio automático. Gracias a la ayuda de la electrónica se ofrece al mismo tiempo un rendimiento manual sin sobresaltos y una selección directa con programas de selección automática de marchas.


Tanto las transmisiones variables como las secuenciales promulgan un menor consumo de combustible y mayores prestaciones de velocidad y aceleración en los vehículos. Teóricamente el ahorro de combustible sería de alrededor de 35 % y se tardaría un 25% menos de tiempo en acelerar de 0 a 100 km/h. HISTORIA Las cajas de cambio de última generación tienen antepasados muy lejanos. Desde 1490 Leonardo Da Vinci conceptuó la transmisión continuamente variable, principio que fue evolucionando dentro de la industria y posteriormente adaptado al automóvil. Entre 1906 y 1920 apareció un variador por fricción (hoy nombrado CVT) que estaba compuesto por un disco plano que trasmite la fuerza del motor y una rueda sujeta a un eje por donde sale la fuerza hacia las ruedas. Desplazando la rueda sobre su eje para variar el ángulo de contacto con el disco, era posible variar gradualmente la relación de la transmisión, tanto hacia delante como hacia atrás. Por otra parte, el neutro se obtiene tirando el disco hacia atrás para interrumpir su contacto con la rueda. El dispositivo logra las funciones de embrague, caja de cambios con reversa y de diferencial. No se considero un sistema automático porque su regulación era controlada por el conductor y su uso se abandono debido al desgaste excesivo de los componentes de la transmisión. Luego a mediados de los años 50 compañías como Van Doorne, DAF y VOLVO producían una CVT para vehículos pequeños y económicos. El sistema tubo muchos inconveniente con la transmisión de fuerza, pues era a través de una correa en V de hule, lo que provocaba muchas perdidas de potencia y era muy propensa a fallas mecánicas pues se había instalado esas poleas, una a la salida del motor y otra en el eje motriz de modo que las cintas giraran a todo lo largo del


coche, funcionando de forma desprotegida. Además, había decidido fabricarlas en un material textil recubierto con caucho que hacía que estas cintas tuvieran una vida relativamente limitada (unos 30.000 kilómetros) en el caso de que alguna piedra pisada por el vehículo no las rompiera antes. La reparación, en aquella época, era muy sencilla y económica, pero no dejaba de ser una molestia.

Fiat retomo este diseño y lo modifico. Primero lo denomino de variación continua, lo que se tradujo en las siglas CVT. Coloco la correa mas corta entre las poleas, también hizo que una polea fuera accionada por el mismo eje del motor y la otra estuviera unida a la salida del eje de transmisión. Todo esto protegido dentro de un pequeño cárter. Además, Fiat desarrolló una cinta flexible, metálica, de alta resistencia, que hacía prácticamente ilimitada su duración, pero manteniendo ciertos problemas que mas tarde fueron siendo solucionados en gran medida por otras terminales automotrices.


Los cambios secuenciales han estado funcionando desde los años 20 en distintos medios de transporte. Varios automóviles japoneses de los años 70, tenían motores de motocicleta y sus transmisiones eran secuenciales. A mediados de los noventa estas transmisiones se vuelven famosas debido al uso en Ferrari . Su sistema, la versión más actual de que se llama “F1-Superfast”, se diseña especialmente para los requerimientos de fórmula 1. Esta tecnología se adapta al mercado con nuevas y económicas variantes según el gusto de los conductores. Alfa Romeo con la transmisión Selespeed fue uno de los primeros en proporcionar transmisiones secuenciales en un turismo. Fabricantes como BMW, Mercedes Benz, Toyota, Mitsubishi, Honda entre otros han adaptaron la tecnología de cajas secuenciales en sus modelos de producción. El cambio automático se impondrá en el mercado de la mano con la tecnología y el ahorro de combustible y los fabricantes trabajan en diferentes soluciones técnicas sobre las que no se han puesto de acuerdo. Unos de los motivos se refiere a utilizar el cambio CVT o el cambio secuencial, tal es el caso de los alemanes, algunos están adoptando la CVT a sus vehículos mientras que otros lo abandonan. Como ejemplo el Grupo Volkswagen, a través de Audi, lanzó el cambio Multitronic, sin embargo están abandonando esta tecnología a favor de las cajas de cambio con gestión electrónica que son cajas de cambio manuales equipadas de un mando gestionado electrónicamente que impone los cambios de forma automática y siguiendo los requerimientos del conductor que actúa sobre pulsadores en el volante, como en los Fórmula 1. El cambio CVT es apreciado por su poco tamaño, poco peso del conjunto de la transmisión, por que había conseguido una buena fiabilidad y permitía menores consumos. Sin embargo este ahorro no es tanto cuando se acopla a motores diésel, y además, digiere mal la mayor potencia de estos motores en los arranques y en las compresiones. Sin embargo, el CVT, como se puede apreciar, sigue teniendo adeptos y en particular los fabricantes japoneses. En cualquier caso, lo que se puede decir es que el funcionamiento es muy fino y los consumos bajos. TRANSMISIÓN CONTINUAMENTE VARIABLE CVT POR CORREA: Esta transmisión controlada electrónicamente, consiste en una correa articulada que transmite el movimiento entre dos poleas. Una polea impulsora transmite la fuerza del motor mientras que la polea impulsada traspasa la fuerza a las ruedas. Estas poleas tienen la particularidad de cambiar su diámetro para variar la relación de cambio. Puede utilizar un convertidor de par o un embrague de disco múltiples para el arranque o la separación de fuerza del motor y un engranaje planetario para la marcha atrás.


La CVT proporciona marchas hacia adelante sin escalonamientos y por supuesto la marcha atrás. La unidad entera se coloca en línea con el motor. La CVT puede venir equipada con un convertidor de par o un volante de doble masa que proporciona un efecto de reducción en las vibraciones de la transmisión, esto da lugar a una operación más suave y confortable. Posee cuatro ejes paralelos: - el eje de la entrada, - el eje de la polea impulsora, - el eje de la polea impulsada, - el eje de engranaje secundario. El eje de entrada está en línea con el cigüeñal del motor. El eje de la polea impulsora y el eje de la polea impulsada contienen las poleas móviles y fijas. Ambas poleas son ligadas por la correa de acero. La correa es de acero de alta calidad, de longitud fija y consiste en cientos de láminas metálicas transversales que se adhieren a las poleas y longitudinales que sostienen a las transversales y soportan la tensión entre ambas poleas.



Bomba de aceite movida por cadena


Las poleas y los embragues reciben el líquido de sus respectivos tubos de alimentación, y el freno de reversa recibe el líquido por medio de un circuito hidráulico interno. Este tipo de bombas generan dos veces mayor que las bombas convencionales, alrededor de 250 pis o 1700 kPA. La PCM controla el radio de las poleas por medio de los solenoides, mientras recibe señales de varios sensores e interruptores situados en el vehículo. La PCM actúa sobre la válvula de control de velocidad y la válvula de cambio para variar la presión de control, esta presión se aplica a las poleas de impulsión y a las poleas impulsadas para seleccionar la relación adecuada. FUNCIONAMIENTO: La CVT esta diseña con un modo a prueba de averías con un funcionamiento puramente hidráulica en caso de una falla del control electrónico. Las poleas de impulsión son impulsadas, proporcionando los diámetros variables y una presión lateral óptima en la correa de acero, transfiriendo la energía. La polea impulsora empuja la correa de acero, arrastrando la polea impulsada que a su vez conduce el embrague de arranque. Cada polea consiste en una superficie fija y una superficie desplazable. En ambas poleas existen unos resortes que aplican la presión a las superficies desplazables forzándola hacia las superficies fijas. Cuando se aplica tórque a la correa de acero esta intenta separar las superficies de las poleas.


La presión hidráulica que se aplica a los compartimientos de control hidráulicos de las poleas resiste la acción de separación de la correa de acero. Aumentando la presión se logra que las superficies de las poleas se junten, variando el diámetro de la polea. Con menos presión hidráulica, la acción de la correa de acero forzará superficies de las poleas a apartarse, dando por resultado una variación en el diámetro. Cada polea tiene un compartimiento cancelador enfrente del compartimiento hidráulico del control, este compartimiento cancelador es necesario porque el compartimiento hidráulico del control siempre esta lleno de aceite, aun cuando no tiene presión aplicada. Durante el funcionamiento se aplica baja presión a las poleas cuando el vehículo esta detenido, se incrementa la presión durante la aceleración o se aplica la presión completa durante las condiciones normales de conducción. La válvula de control de presión de la polea se utiliza para controlar la cantidad de presión lateral aplicada a la correa de acero. Bajo altas situaciones de la carga, la válvula permite que se aplique alta presión lateral para prevenir el resbalamiento de la correa. En situaciones más bajas de carga, se reduce la cantidad de presión lateral con el fin de reducir la fricción y de mejorar la economía de combustible. La válvula de cambio de la velocidad opera la válvula de cambio para determinar la cantidad de presión que debe ser aplicada a los compartimientos hidráulicos de la polea impulsora y de la polea impulsada. Esto determina la relación exacta del cambio. Cuando se mueve la palanca selectora, la válvula manual en cuerpo de válvulas principal es movida por medio de un cable de acero. El sistema permite mover la palanca selectora a la posición de modo secuencial moviéndola hacia una ranura especial en el interruptor selector marcha, montado en la base de la palanca selectora palanca. Palanca selectora


El interruptor selector de marcha envía una señal al PCM para indicar la posición de la palanca selectora, además el PCM utiliza esta señal para controlar las válvulas apropiadas y determinar el punto apropiado del cambio. Las posiciones del cambio se logran de la siguiente manera: “P” (parking) Las ruedas están bloqueadas por el trinquete del engranaje de parque, situado en el eje de la polea impulsada, además todos los embragues están liberados y la válvula manual bloquea toda la presión hidráulica, en esta posición se permite el arranque del motor. “R” (reversa) La presión hidráulica es dirigida al freno de reversa para acoplar el freno de reversa. El interruptor de la luz de marcha atrás, incorporado en interruptor selector de la palanca, permite que las luces de reversa funcionen. “N” (neutro) Todos los embragues están liberados. El interruptor de neutro, incorporado en interruptor selector de la palanca, permite el arranque del motor. Toda la presión hidráulica es bloqueada por la válvula manual. “D” (conducción) La caja de cambios ajustas automáticamente la relación de cambio más eficiente según la velocidad y el régimen del motor. La presión hidráulica es enviada al embrague de avance. “S” (segunda) La caja de cambios cambia a relaciones de cambio más bajas para una aceleración mejor e incrementar el freno de motor. Se utiliza para una aceleración rápida. La presión hidráulica se dirige al embrague de avance. “L” (punto bajo) La caja de cambios cambia a la relación de cambio más baja para incrementar la fuerza al momento de transitar en las colinas y para el freno de motor. La presión hidráulica se dirige al embrague de avance. CVT DE CADENA INTRODUCCIÓN: El principio de funcionamiento es el mismo que el de las CVT de correa, pero la correa articulada ha sido sustituida por una cadena de láminas que puede soportar


mayores esfuerzos. Sólo existe un modelo en la actualidad, pertenece a Audi y recibe el nombre de Multitronic. COMPONENTES: La cadena está formada por varias capas de segmentos unidos por pernos en sus puntos de articulación transversales. Los frontales de los pernos presionan contra las superficies cónicas de las poleas transmitiéndose la fuerza motriz. El deslizamiento que tiene lugar es casi nulo y durante la vida de la transmisión los pernos se desgastan como máximo 2 décimas de milímetro. FUNCIONAMIENTO: Al igual que la CVT de correa, genera la presión de empuje que actúa sobre los discos cónicos de las poleas los cuales presionan a la cadena de forma que se transmite la fuerza motriz con un mínimo de resbalamiento y también ejerce una presión adicional para separar o juntar entre sí los discos cónicos para variar la relación entre los diámetros de las poleas. Audi también está ofreciendo la posibilidad de bloquear seis marchas en su función manual secuencial y conseguir una mayor conducción deportiva. Comparando el ahorro de combustible en los dos modelos en los que se ha instalado la CVT, el Audi A6 y el A4, el consumo es idéntico en carretera que el que se consigue con el cambio manual de cinco marchas, y algo menor en utilización ciudadana. Los resultados de ahorro de combustible y mejoras de prestaciones superan las expectativas. Otra ventaja de la Multitronic respecto a las CVT de correa es que Audi asegura que esta cadena de láminas no precisa ni mantenimiento ni sustitución. Esto significa que la vida útil de la cadena sobrepasa a la del automóvil en que esté instalada la caja de cambios.


Este tipo de CVT también es más barata, pequeña y ligera que una automática. A su vez es igual de rápida y de consumo similar a una manual. Como inconvenientes hay que recalcar que el par admisible es todavía limitado.

Funcionamiento de la Multitronic


CVT TOROIDAL INTRODUCCIÓN: Esta tecnología compite con la transmisión de la CVT de correa y cadena. Está compuesta por dos discos concéntricos enfrentados que tienen una cavidad toroidal. Su funcionamiento es simple y sus piezas presentan menos desgaste. Estos giran en sentidos contrarios al estar conectados por ruedas que según el ángulo en que estén situadas hacen variar la relación de transmisión. La idea fue patentada en 1877 por Charles Hunt y hoy día los modelos más desarrollados son Extroid y Torotrak.

EXTROID INTRODUCCIÓN: Se trata de una CVT introducida al mercado por Nissan desde 1999 y tiene la posibilidad de disponer de seis velocidades de manera secuencial. Se basa en una variante del sistema toroidal usando solo la mitad de un toroide. Puede soportar pares mas elevados que la CVT de cadena y se afirma que mejora un 15% en consumo de combustible en comparación con una caja automática convencional. Además de ser compacta es más suave y silenciosa que las CVT y no necesita de altas presiones para transmitir grandes cantidades de par. COMPONENTES: El toroide esta compuesto por un disco de entrada unido al eje de entrada y un disco de salida unido al eje de salida. Entre los dos se encuentran unos rodillos transmisores que hacen contacto permanente entre los discos y su giro es controlado hidráulicamente. Las superficies de los discos y los rodillos están compuestos de molibdeno y manganeso están micro-pulidas y tratadas térmicamente. Se utiliza un fluido de tracción con capas, capaz de transmitir el troqué y evitar el contacto metal con metal.


FUNCIONAMIENTO

Los rodillos, con forma troncocónica, pueden desplazarse por medio un sistema


electrohidráulico y variar la relación de transmisión entre los discos. Basta con girar los satélites para obtener diferentes puntos de contacto entre estos y los discos, según la distancia que separe los puntos del eje así se obtendrán las diferentes desmultiplicaciones. La curvatura de los discos y los rodillos permiten el paso de marchas continuamente de una manera suave silenciosa. Para reorientar los rodillos se aplica una mínima presión hidráulica ya que el giro de los propios discos asiste al desplazamiento hidráulico. Para obtener sincronía entre ambos rodillos hace falta una hidráulica precisa, que recibe instrucciones adicionales de operación de una unidad de control electrónica. Una parte muy importante del contacto entre los rodillos y los discos del variador toroidal se debe a la capacidad del aceite de tracción para transmitir la potencia (línea roja). Este forma una película de entre 0.05 y 0.4 micrómetros de espesor entre las dos superficies de forma que no se produce contacto entre metal y metal y se minimiza su desgaste. Los aceites de tracción están hechos de moléculas de cadena muy larga para que interactúen entre las superficies metálicas cuando hay una presión ejercida entre ellas, convirtiéndose en un fluido muy viscoso bajo grandes presiones.


Con objeto de aumentar los puntos de contacto y poder soportar más par, la caja de cambios EXTROID cuenta con una pareja de toroides trabajando en paralelo. Debido a los pares tan elevados que maneja sus partes se construyen con acero al carbono de alta calidad. Para lograr una desmultiplicación hacia marcha lenta los rodillos hacen contacto con el diámetro menor del disco de entrada y con el diámetro mayor del disco de salida, esto es equivalente a un piñón pequeño que conduce a un piñón grande. Para una desmultiplicación hacia marcha rápida los rodillos deben girar sobre sus ejes para que hagan contacto entre el diámetro mayor del disco de entrada y el diámetro menor del disco de salida. Esto crea una infinidad de relaciones de cambio dentro de un mínimo y un máximo.

Las CVT, tanto de correa como toroidal, utilizan fluidos especiales que ayudan a


transmitir el esfuerzo de torsión, dichos aceite son de alto rendimiento e incluyen aditivos específicos como modificantes de la fricción, detergentes, dispersores, inhibidores de la oxidación, promotores del índice de la viscosidad, inhibidores de la corrosión, y agentes anticongelantes. Estos aceites lado, aumentan su viscosidad fuertemente bajo presión y transmiten el troqué sin que exista ningún contacto entre las piezas del metal, por medio de una película de 0.05 a 0.4 micrones de grueso (el diámetro de un pelo está de la orden del 100µ).

CAJA DE CAMBIOS DE DOBLE EMBRAGUE INTRODUCCIÓN: Se trata de un nuevo sistema de transmisión automática de doble embrague (DSG) heredado de la competición, que permite cambios de velocidad mucho más rápidos, más suaves y con menor gasto energético. Es el resultado de unión de una caja de cambios automática secuencial y de una caja de cambios manual de seis velocidades. Esta caja permite de manera totalmente automática que los cambios se den sin interrupción alguna de la potencia. En consecuencia, los cambios de marcha son extremadamente suaves y apenas perceptibles para los


pasajeros, esto tiene ventajas apreciables en términos de prestaciones y ahorro de combustible. El cambio se realiza de forma más rápida y directa de lo que es posible con cualquier tipo de caja, manual o automática. Adicionalmente se pueden cambiar las marchas manualmente a través de una función Secuencial. COMPONENTES: El sistema no utiliza un convertidor de par. En cambio cuenta con dos embragues que se encuentran unidos a dos ejes de entrada. Un eje engrana la 1ª, 3ª, 5ª marcha y la marcha atrás mientras que el otro eje se encarga de la 2", 4ª y 6ª marchas. El eje externo es hueco y se encarga de las marchas pares y el eje interno conduce las marchas impares. Así el sistema de control puede preseleccionar el engranaje siguiente mientras que el motor está en la tracción. El cambio es realizado bajo carga simplemente desuniendo un embrague mientras que simultáneamente se embraga el otro. Todo esto se realiza por medio de controles electrónicos. FUNCIONAMIENTO: El conductor puede accionar el cambio manualmente o permitir que los cambios de marcha tengan lugar automáticamente. En el modo automático se puede escoger entre el ajuste de cambio estándar, extremamente suave y bien equilibrado, y un modo de cambio con un carácter mucho más deportivo. Los cambios manuales se realizan mediante la palanca selectora o accionando las levas de cambio o los pulsadores situados en el volante.


Flujo de fuerza en las diferentes marchas

La transmisión de par en el cambio se lleva a cabo ya sea a través del embrague exterior K1 o bien a través del embrague interior K2. Cada embrague impulsa a un árbol primario. El árbol primario 1 (interior) es impulsado por el embrague K1 y el árbol primario 2 (exterior) lo impulsa el embrague K2. La retransmisión de la fuerza hasta el grupo diferencial se realiza a través de: – el árbol secundario 1 para las marchas 1, 2, 3, 4 y – el árbol secundario 2 para las marchas 5, 6 y marcha atrás. Al realizarse un cambio de marcha, la siguiente marcha ya está preseleccionada, pero aún no engranada. Bastan tan sólo de tres a cuatro centésimas de segundo para que un embrague engrane mientras el otro desembraga. Esto permite realizar los cambios de marcha sin que el conductor lo perciba siquiera, y sin interrupción alguna del flujo de potencia. Dependiendo del estilo de conducción preferido, el control electrónico permite un ahorro de combustible de hasta el 10 por ciento en comparación con un cambio manual de 6 velocidades. Un control hidráulico y electrónico inteligente permite que la marcha siguiente siempre esté colocada y lista para ser activada de forma inmediata. Los ejes, uno dentro del otro, se encuentran conectados a un embrague de discos doble. En la primera marcha un embrague y un eje se conectan con el motor, la horquilla selectora tiene el engranaje de primera conectado con el engranaje del primer eje de entrada lo que produce que el vehículo se mueva. Al mismo tiempo en el segundo 46 eje de entrada, el engranaje de segunda se encuentra conectado, en el punto en que la caja necesita cambiar de marcha, simplemente acciona el segundo embrague en el mismo momento que desune el primer embrague y el eje secundario ahora se está conectado con el motor. Mediante esta acción no se produce ningún retraso en la transmisión de fuerza al cambiar de marcha. Una vez que el segundo engranaje se conecta, el eje externo une el tercer engranaje en el primer eje de salida y así sucesivamente. CONCLUSIONES: La llegada de este tipo de transmisiones ha resultado ser una auténtica revolución en los cambios automáticos. En este tipo de transmisiones, la sofisticación en el control electrónico ha provocado una adaptación plena entre las actuaciones del cambio y las necesidades del conductor en cada momento. La electrónica aplicada a estas transmisiones ha logrado cambios más económicos, precisos y eficientes.





CAJAS DE VELOCIDAD ROBOTIZADAS

1. GENERALIDADES La caja Dualogic de FIAT, es un sistema de transmisión mecánica robotizada que utiliza la caja mecánica C510 accionado por un “robot” o comando electrohidráulico. Todo el sistema está gerenciado por una unidad electrónica o centralita TCU (Transmission Control Unit) y trae, como principales ventajas, la mejoría del confort al manejar el vehículo y además una mejoría en el rendimiento de los componentes de la transmisión. El conjunto electrohidráulico del cambio Dualogic está instalado directamente sobre la caja de cambio y actúa: · En el cambio de marchas; · En el accionamiento del embrague; · En la solicitud de tórque al motor.


Los vehículos equipados con la caja Dualogic poseen una palanca de comando de tipo joystick y no poseen pedal de embrague. La caja Dualogic tiene dos modalidades de funcionamiento: MODO MANUAL : en la cual el conductor solicita directamente el cambio de marcha a través del accionamiento del joystick o de los interruptores (opcionales) colocados en el volante. MODO AUTO: en la cual el sistema decide cuando efectuar el cambio de marcha. VENTAJAS DEL SISTEMA: · Disponibilidad de modo MANUAL y AUTO. · Incremento del nivel de seguridad en la conducción a través de un control que evita los errores del conductor e impide el accionamiento incorrecto del sistema de transmisión; · Disminución del consumo de combustible en hasta un 5% cuando se opera en modo AUTO (ciclo urbano);


· Reducción en las emisiones; · Confort en la conducción El kit electrohidráulico es un conjunto formado por 2 partes principales: 1) Grupo de Potencia: Constituído por el depósito de aceite, la electro bomba y el acumulador de presión. Posee la función de generar y mantener la presión hidráulica necesaria para el funcionamiento del sistema. 2) Grupo de las Electro válvulas: Posee la función de transformar la energía hidráulica (presión generada por el grupo de potencia) en movimiento a través del grupo de pistones de selección y acople de marchas. Estos pistones actúan directamente sobre el eje de comando caja. El grupo de potencia tiene como función proveer energía hidráulica para el accionamiento del embrague y el cambio de marchas. Los valores de presión de línea de trabajo del sistema están comprendidos entre 35 bar y 50 bar (a 20°C). Componentes: 1. electro bomba de engranajes; 2. Acumulador de Presión; 3. Depósito de aceite; 4. Tubo de envío de alta presión; 5. Tubo de retorno de aceite; 6. Soporte de Fijación; 7. Aceite.


El sistema Dualogic usa un sistema hidráulico cerrado y no necesita reabastecimiento o cambio de aceite durante su período de vida. Solamente será necesario reponer aceite cuando se efectúe la substitución de algún componente. En el Depósito de aceite están presentes las marcas de nivel máximo y mínimo, que deben ser verificadas cuando se efectúen tareas de mantenimiento o reparación. La electro-bomba está compuesta por una bomba de engranajes movida por un motor eléctrico de corriente continua. La electro bomba se activa cuando la presión del sistema está por debajo del valor mínimo y se desactiva cuando la presión supera el valor máximo. El acumulador posee la función de mantener una reserva de energía hidráulica (presión) para el funcionamiento de los actuadores aunque la electro bomba no esté en funcionamiento. Esto evita que el electro bomba se encienda cada vez que haya un cambio de marchas. GRUPO DE LAS ELECTROVÁLVULAS: Este subsistema posee las siguientes funciones: · Controlar el actuador del embrague. · Controlar la selección, acople y desacople de las marchas. ELECTROVÁLVULAS EV1 y EV2: Poseen la función de controlar la presión del aceite hacia las dos cámaras del actuador de acople / desacople de las marchas. Son válvulas del tipo proporcional de presión, o sea, la presión de aceite en la salida de la válvula depende del valor de corriente eléctrica de accionamiento. Así es posible controlar la fuerza ejercida por el actuador de acople controlando la presión de aceite hidráulico que llega hasta él.


El siguiente gráfico muestra la curva característica de la válvula de control proporcional de presión. CARACTERÍSTICA. · La corriente de comando varía de 0 a 2,5 A y es controlada directamente por la centralita. · Tiene una capacidad máxima de caudal de 7 l/min. con diferencial de presión de 10 bar. · La resistencia eléctrica del bobinado es de 2,5W +/-6% a 20°C.

FUNCIONAMIENTO: Cuando la Electroválvula EV1 es accionada, el aceite presurizado se direcciona hacia la cámara derecha del actuador de acople, provocando su movimiento en el sentido del acoplamiento de las marchas impares. Cuando la Electroválvula EV2 es accionada, el aceite presurizado se direcciona hacia la cámara izquierda del actuador de acople, provocando su movimiento en el sentido de acoplamiento de marchas pares.


ELECTROVÁLVULAS EV3 y EV4: Poseen la función de controlar el flujo del aceite hacia el actuador de selección de marchas. Son válvulas del tipo on/off, o sea, sólo direccionan el flujo de aceite sin ningún control sobre su caudal o sobre su presión. CARACTERÍSTICAS: · Tienen una capacidad máxima de caudal de 1,4 l/min. con diferencial de presión de 10 bar. · Se comandan con 12V directamente de la centralita y consumen alrededor de 2ª. · La resistencia eléctrica de la bobina es de 5,1W +/-6% la 20°

FUNCIONAMIENTO: Si las dos electro válvulas estuvieran desactivadas, el actuador de selección retorna a la posición 3ª/4ª por acción de las resortes del eje de comando de la caja.


Si la electroválvula EV3 se accionara, el flujo de aceite se direcciona hacia la cámara superior del actuador, forzándolo a la posición 1ª/2ª. Si la electroválvula EV4 se accionara, el flujo de aceite se direcciona hacia la cámara inferior del actuador, forzándolo a la posición 5ª/R. ELECTROVÁLVULA EV0: Posee la función de controlar el flujo de aceite hacia el actuador del embrague. CARACTERÍSTICAS: · Es del tipo proporcional de caudal, o sea, además de direccionar el flujo del aceite también controla su caudal en función de la corriente de comando. · La corriente de comando va de 0 a 2A controlada directamente por la centralita. · Tiene una capacidad máxima de caudal de 10 l/min. con diferencial de presión de 10 bar. · La resistencia eléctrica de la bobina es de 2,5W +/-6% a 20°C.


Funcionamiento: Si la corriente aplicada a la Electro-válvula es de 1A, ésta mantiene el flujo de aceite cerrado tanto en el sentido P-A (presión-salida) como en el sentido A-T (salida-tanque). El actuador de embrague mantiene entonces la posición en la que se encuentra. Para corrientes menores a 1A, el flujo de aceite se libera hacia el tanque (depósito). Esto provoca el retorno del actuador y el acoplamiento del embrague. Para corrientes mayores a 1ª, el flujo de aceite se direcciona hacia el actuador de embrague, avanzándolo y desacoplando el embrague. A través del control del caudal, es posible controlar con precisión la cantidad de aceite que entra en el actuador de embrague. Esto permite moverlo con la precisión necesaria para el control del embrague.

ACTUADOR DEL EMBRAGUE CSC (CLUCTH SLAVE CYLINDER) El embrague es accionado por el correspondiente actuador en función de la presión de aceite existente en el conector 2. En el actuador de embrague está montado el sensor de posición, que informa a la central electrónica de control acerca del desplazamiento del embrague.


COMPONENTES: 1. Conector del sensor de posición del embrague. 2. Conexión hidráulica con el grupo de las electro-válvulas. 3. Sensor de posición del embrague. 4. Actuador del embrague. VISTA INTERNA DEL GRUPO DE ELECTROVÁLVULAS La siguiente figura muestra los componentes principales del grupo de electro-válvulas. Es importante recalcar que el cilindro de los actuadores está maquinado dentro del soporte o carcaza del grupo de las electro-válvulas.


CIRCUITO HIDRÁULICO COMPLETO

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IPET N*49 D. F. SARMIENTO Dto AUTOMOTORES 1 · – acoplamiento simplificado de marchas mediante la auto-sincronización – funcionamiento silencioso mediante piñones de dentado