transmision manual y automatica1

Introducción

La caja de cambios es un elemento de transmisión que se interpone entre el motor y las ruedas para modificar el numero de revoluciones de las mismas e invertir el sentido de giro cuando las necesidades de la marcha así lo requieran. Actúa, por tanto, como transformador de velocidad y convertidor mecánico de par.Si un motor de explosión transmitiera directamente el par a las ruedas, probablemente seria suficiente para que el vehículo se moviese en terreno llano. Pero al subir una pendiente, el par resistente aumentaría, entonces el motor no tendría suficiente fuerza para continuar a la misma velocidad, disminuyendo esta gradualmente, el motor perdería potencia y llegaría a pararse; para evitar esto y poder superar el par resistente, es necesario colocar un órgano que permita hacer variar el par motor, según las necesidades de la marcha. En resumen, con la caja de cambios se "disminuye" o "aumenta" la velocidad del vehículo y de igual forma se "aumenta" o "disminuye" la fuerza del vehículo.

Como el par motor se transmite a las ruedas y origina en ellas una fuerza de impulsión que vence las resistencia que se opone al movimiento, la potencia transmitida (Wf) debe ser igual, en todo momento, a la potencia absorbida en llanta; es decir:

Cm.- par desarrollado por el motorCr.- par resistente en las ruedasn.- número de revoluciones en el motorn1.- número de revoluciones en las ruedas

Si no existiera la caja de cambios el número de revoluciones del motor (n) se transmitiría íntegramente a la ruedas (n = n1), con lo cual el par a desarrollar por el motor (Cm) sería igual al par resistente en las ruedas (Cr).

Según esto si en algún momento el par resistente (Cr) aumentara, habría que aumentar igualmente la potencia del motor para mantener la igualdad Cr = Cm. En tal caso, se debería contar con un motor de una potencia exagerada, capaz de absorber en cualquier circunstancia los diferentes regímenes de carga que se originan en la ruedas durante un desplazamiento.La caja de cambios, por tanto, se dispone en los vehículos para obtener, por medio de engranajes, el par motor necesario en las diferentes condiciones de marcha, aumentado el par de salida a cambio de reducir el número de revoluciones en las ruedas. Con la caja de cambios se logra mantener, dentro de unas condiciones óptimas, la potencia desarrollada por el motor.

Relación de transmisión (Rc)Según la formula expresada anteriormente, los pares de transmisión son inversamente proporcionales al numero de revoluciones:

Por tanto, la relación (n/n1) es la desmultiplicación que hay que aplicar en la caja de cambios para obtener el aumento de par necesario en las ruedas, que esta en función de los diámetros de las ruedas dentadas que engranan entre sí o del número de dientes de las mismas.

Cálculo de velocidades para una caja de cambiosPara calcular las distintas relaciones de desmultiplicación que se deben acoplar en una caja de cambios, hay que establecer las mismas en función del par máximo transmitido por el motor, ya que dentro de este régimen es donde se obtiene la mayor fuerza de impulsión en las ruedas. Para ello, basta representar en un sistema de ejes coordenados las revoluciones máximas del motor, que están relacionadas directamente con la velocidad obtenida en las ruedas en función de su diámetro y la reducción efectuada en el puente.Siendo "n" el número de revoluciones máximas del motor y "n1" el numero de revoluciones al cual se obtiene el par de transmisión máximo del motor (par motor máximo), dentro de ese régimen deben establecerse las sucesivas desmultiplicaciones en la caja de cambios. Entre estos dos limites (n y n1) se obtiene el régimen máximo y mínimo en cada desmultiplicación para un funcionamiento del motor a pleno rendimiento.

Cambios manualesCajas de cambio de engranajes paralelos Esta caja de cambio es la mas utilizada en la actualidad para vehículos de serie, por su sencillo funcionamiento. Esta constituida por una serie de piñones de acero al carbono, que se obtienen por estampación en forja y sus dientes tallados en maquinas especiales, con un posterior tratamiento de temple y cementación para obtener la máxima dureza y resistencia al desgaste.Estos piñones, acoplados en pares de transmisión, van montados sobre unos árboles paralelos que se apoyan sobre cojinetes en el interior de una carcasa, que suele ser de fundición gris o aluminio y sirve de alojamiento a los piñones y demás dispositivos de accionamiento, así como de recipiente para el aceite de lubricación de los mismos.Los piñones, engranados en toma constante para cada par de transmisión, son de dientes helicoidales, que permiten un funcionamiento mas silencioso y una mayor superficie de contacto, con lo cual, al ser menor la presión que sobre ellos actúa, se reduce el desgaste en los mismos. Los números de dientes del piñón conductor y del conducido son primos entre sí, para repartir el desgaste por igual entre ellos y evitar vibraciones en su funcionamiento.

Ahora vamos hacer el calculo de una caja de cambios a partir de los datos reales que nos proporciona el fabricante:

Ejemplo: Peugeot 405 Mi16

Cilindrada (cc): 1998Potencia (CV/rpm): 155/5600Par máximo (mkgf): 19,3/3500Neumáticos: 195/55 R14

Relación de transmisión

rt (1ª velocidad) = 13/38 = 0,342rt (2ª velocidad) = 23/43 = 0,534rt (3ª velocidad) = 25/32 = 0,781rt (4ª velocidad) = 32/31 = 1.032

rt (5ª velocidad) = 37/28 = 1,321rt (M.A: marcha atrás) = 12/40 = 0,30

ademas de la reducción provocada en la caja de cambios también tenemos que tener en cuenta que en el grupo diferencial hay una reducción, este dato también lo proporciona el fabricante.rt (G.C: grupo piñón-corona diferencial) = 14/62 = 0,225

Nota: El fabricante nos puede proporcionar la relación de transmisión en forma de fracción (rt 1ª velocidad = 13/38) o directamente (rt 1ª velocidad = 0,342).

Ahora tenemos que calcular el numero de revoluciones que tenemos en las ruedas después de la reducción de la caja de cambios y grupo diferencial (rT). Para ello hay que multiplicar la relación de transmisión de cada velocidad de la caja de cambios por la relación que hay en el grupo diferencial:

rt (caja cambios)

rt (diferencial)

rTnº rpm a Pmax. (5600)

1ª velocidad

13/38 = 0,342

14/62 = 0,225

0,0769430,64 rpm

2ª velocidad

23/43 = 0,534

14/62 = 0,225

0,120 672 rpm

3ª velocidad

25/32 = 0,781

14/62 = 0,225

0,175974,4 rpm

4ª velocidad

32/31 = 1,032

14/62 = 0,225

0,2321299,3 rpm

5ª velocidad

37/28 = 1,321

14/62 = 0,225

0,2971663,2 rpm

M.A (Marcha atras)

12/40 = 0,30

14/62 = 0,225

0,0675371,2 rpm

rT (nª velocidad): es la relación de transmisión total, se calcula multiplicando la rt (caja cambios) x rt (diferencial).Pmax: es la potencia máxima del motor a un numero de revoluciones determinado por el fabricante.nº rpm a Pmax: se calcula multiplicando rT x nº rpm a potencia máxima.

Con estos datos ahora podemos calcular la velocidad a máxima potencia para cada marcha de la caja de cambios. Para calcular la velocidad necesitamos saber las medidas de los neumáticos y llanta, este dato también lo proporciona el fabricante. En este caso tenemos unas medidas de neumático195/55 R14.

Para calcular la velocidad necesitamos saber el diámetro de la rueda (Ø).

El diámetro de la rueda (Ø) es la suma del diámetro de la llanta mas el doble del perfil del neumático.

El diámetro de la llanta es 14", para pasarlo a milímetros (mm) tenemos que multiplicar: 14" x 25,4 mm = 355,6 mm.

El perfil del neumático es el 55% de 195 (195/55) = 107,2 mm

Por lo tanto diámetro de la rueda = diámetro de la llanta + el doble del perfil del neumático = 355,6 + (107,2 x 2) = 570,1 mm.

Ahora ya podemos calcular la velocidad (v) del vehículo a máxima potencia para cada marcha de la caja de cambios.

v = velocidad (km/h)Pi = 3,14Ø = diámetro de rueda (metros)nc = nº rpm en la ruedak = constante

Utilizando estas formulas tenemos:

v (1ª velocidad) = k x nc = 0,107 x 430,64 = 46,20 km/hv (2ª velocidad) = k x nc = 0,107 x 672 = 71,90 km/h v (3ª velocidad) = k x nc = 0,107 x 974,4 = 104,26 km/h v (4ª velocidad) = k x nc = 0,107 x 1299,3 = 139,02 km/h v (5ª velocidad) = k x nc = 0,107 x 1663,2 = 177,96 km/h v (M.A) = k x nc = 0,107 x 371,2 = 39,71 km/h

nº de velocidad

velocidad a Pmax.

1ª velocidad 46,20 km/h





M.A (marcha atrás)

39,71 km/h

Con estos resultados tenemos que la velocidad máxima de este vehículo cuando desarrolla su máxima potencia es de 177,96 km/h. Este dato no suele coincidir con el que proporciona el fabricante ya que la velocidad máxima del vehículo es mayor que la de la máxima potencia y llegaría hasta el nº de rpm en que se produce el corte de inyección del motor.

Sabiendo que este motor ofrece la máxima potencia a 5600 rpm, podemos hacer el gráfico anterior sabiendo a que velocidad es conveniente actuar sobre la caja de cambios y escoger la velocidad adecuada.

El par motor al igual que la velocidad, también será transformado en la caja de cambios y grupo diferencial. Para calcularlo se utiliza también la relación de transmisión (rT).

Cm.- par desarrollado por el motorCr.- par resistente en las ruedasn.- número de revoluciones en el motorn1.- número de revoluciones en las ruedas

Con los datos que tenemos, para calcular el par en las ruedas podemos aplicar la siguiente formula:

Cr (1ª velocidad) = 19,3 mkg/ 0,0769 = 250,9 mkgCr (2ª velocidad) = 19,3 mkg/ 0,120 = 160.83 mkgCr (3ª velocidad) = 19,3 mkg/ 0,175 = 110,28 mkgCr (4ª velocidad) = 19,3 mkg/ 0,232 = 83,18 mkg Cr (5ª velocidad) = 19,3 mkg/ 0,297 = 64,98 mkg Cr (M.A.) = 19,3 mkg/ 0,0675 = 285,9 mkg

nº de velocidad

par en las ruedas

1ª velocidad 250,9 mkg

2ª velocidad 160.83 mkg




M.A (marcha atrás)

285,9 mkg

Cajas de cambio manuales

El sistema de cambio de marchas manual ha evolucionado notablemente desde los primeros mecanismos de caja de cambios de marchas manuales sin dispositivos de sincronización hasta las actuales cajas de cambio sincronizadas de dos ejes.Independientemente de la disposición transversal o longitudinal y delantera o trasera, las actuales cajas de cambios manuales son principalmente de dos tipos:

De tres ejes : un eje primario recibe el par del motor a través del embrague y lo transmite a un eje intermediario. Éste a su vez lo transmite a un eje secundario de salida, coaxial con el eje primario, que acciona el grupo diferencial.

De dos ejes : un eje primario recibe el par del motor y lo transmite de forma directa a uno secundario de salida de par que acciona el grupo diferencial.

En ambos tipos de cajas manuales los piñones utilizados actualmente en los ejes son de dentado helicoidal, el cual presenta la ventaja de que la transmisión de par se realiza a través de dos dientes simultáneamente en lugar de uno como ocurre con el dentado recto tradicional siendo además la longitud de engrane y la capacidad de carga mayor. Esta mayor suavidad en la transmisión de esfuerzo entre piñones se traduce en un menor ruido global de la caja de cambios. En la marcha atrás se pueden utilizar piñones de dentado recto ya que a pesar de soportar peor la carga su utilización es menor y además tienen un coste más reducido.En la actualidad el engrane de las distintas marchas se realiza mediante dispositivos de sincronización o "sincronizadores" que igualan la velocidad periférica de los ejes con la velocidad interna de los piñones de forma que se consiga un perfecto engrane de la marcha sin ruido y sin peligro de posibles roturas de dentado. Es decir, las ruedas o piñones están permanentemente engranadas entre sí de forma que una gira loca sobre uno de los ejes que es el que tiene que engranar y la otra es solidaria en su movimiento al otro eje. El sincronizador tiene, por tanto, la función de un embrague de fricción progresivo entre el eje y el piñón que gira libremente sobre él. Los sincronizadores suelen ir dispuestos en cualquiera de los ejes de forma que el volumen total ocupado por la caja de cambios sea el más reducido posible. Existen varios tipos de sincronizadores de los cuales destacan: sincronizadores con cono y esfera de sincronización, sincronizadores con cono y cerrojo de sincronismo, sincronizadores con anillo elástico, etc.El accionamiento de los sincronizadores se efectúa mediante un varillaje de cambio que actúa mediante horquillas sobre los sincronizadores desplazándolos axialmente a través del eje y embragando en cada momento la marcha correspondiente. Los dispositivos de accionamiento de las distintas marchas dependen del tipo de cambio y de la ubicación de la palanca de cambio.A continuación se van a estudiar los dos tipos de cajas de cambios. La primera caja de cambios es una caja manual de tres ejes con disposición longitudinal de un vehículo de propulsión trasera. La segunda, es una caja manual de dos ejes con disposición transversal, de un vehículo con tracción delantera por lo que el grupo cónico-diferencial va acoplado en la salida de la propia caja de cambios.

La situación de la caja de cambios en el vehículo dependera de la colocacion del motor y del tipo de transmisión ya sea está delantera o trasera.

http://www.mecanicavirtual.org/caja-cambios1.htm#tresejes

http://www.mecanicavirtual.org/caja-cambios2.htm

Estas dos disposiciones de la caja de cambios en el vehículo son las mas utilizadas, aunque existe alguna mas, como la de motor delantero longitudinal y tracción a las ruedas delanteras.

Caja de cambios manual de tres ejes.Este tipo de cajas es el más tradicional de los usados en los vehículos actuales y tiene la ventaja principal de que al transmitir el par a través de tres ejes, los esfuerzos en los piñones son menores, por lo que el diseño de éstos puede realizarse en materiales de calidad media.En la figura inferior se muestra un corte longitudinal de una caja de cambios manual de cuatro velocidades dispuesto longitudinalmente. El par motor se transmite desde el cigüeñal del motor

hasta la caja de cambios a través del embrague (Q). A la salida del embrague va conectado el eje primario (A) girando ambos de forma solidaria. De forma coaxial al eje primario, y apoyándose en éste a través de rodamiento de agujas, gira el eje secundario (M) transmitiendo el par desmultiplicado hacia el grupo cónico diferencial. La transmisión y desmultiplicación del par se realiza entre ambos ejes a través del eje intermediario (D).

El eje primario (A) del que forma parte el piñón de arrastre (B), que engrana en toma constante con el piñón (C) del árbol intermediario (D), en el que están labrados, además, los piñones (E, F y G), que por ello son solidarios del árbol intermediario (D). Con estos piñones engranan los piñones (H, I y J), montados locos sobre el árbol secundario (M), con interposición de cojinetes de agujas, de manera que giran libremente sobre el eje arrastrados por los respectivos pares del tren intermediario.

El eje primario recibe movimiento del motor, con interposición del embrague (Q) y el secundario da movimiento a la transmisión, diferencial y, por tanto, a las ruedas. Todos los ejes se apoyan en la carcasa del cambio por medio de cojinetes de bolas, haciéndolo la punta del eje secundario en el interior del piñón (B) del primario, con interposición de un cojinete de agujas.Para transmitir el movimiento que llega desde el primario al árbol secundario, es necesario hacer solidario de este eje a cualquiera de los piñones montados locos sobre él. De esta manera, el giro se transmite desde el primario hasta el tren fijo o intermediario, por medio de los piñones de toma constante (B y C), obteniéndose el arrastre de los piñones del secundario engranados con ellos, que giran locos sobre este eje. Si cualquiera de ellos se hace solidario del eje, se obtendrá el giro de éste.

La toma de velocidad se consigue por medio de sincronizadores (O y N), compuestos esencialmente por un conjunto montado en un estriado sobre el eje secundario, pudiéndose desplazar lateralmente un cierto recorrido. En este desplazamiento sobre el estriado el sincronizador se acopla con los piñones que giran locos sobre el árbol secundario.

En la figura inferior se muestra el despiece de una caja de cambios de engranajes helicoidales, con sincronizadores, similar a la descrita anteriormente. El eje primario 5 forma en uno de sus extremos el piñón de toma constante (de dientes helicoidales). Sobre el eje se monta el cojinete de bolas 4, en el que apoya sobre la carcasa de la caja de cambios, mientras que la punta del eje se aloja en el casquillo de bronce 1, emplazado en el volante motor.En el interior del piñón del primario se apoya, a su vez, el eje secundario 19, con interposición del cojinete de agujas 6. Por su otro extremo acopla en la carcasa de la caja de cambios por medio del cojinete de bolas 28. Sobre este eje se montan estriados los cubos sincronizadores, y "locos" los piñones. Así, el cubo sincronizador 10, perteneciente a tercera y cuarta velocidades, va estriado sobre el eje secundario, sobre el que permanece en posición por los anclajes que suponen las arandelas de fijación 9, 13 y 14. En su alojamiento interno se disponen los anillos sincronizadores 7 (uno a cada lado), cuyo dentado engrana en el interior de la corona desplazable del cubo sincronizador 10. Estos anillos acoplan interiormente, a su vez, en las superficies cónicas de los piñones del primario por un lado y del secundario 11 por otro. Cuando la corona del cubo sincronizador 10 se desplaza lateralmente a uno u otro lado, se produce el engrane de su estriado interior, con el dentado de los anillos sincronizadores 7 y, posteriormente, con el piñón correspondiente en su dentado recto (si se desplaza a la izquierda, con el piñón del primario y a la derecha con el 11 del secundario). En esta acción, y antes de lograrse el engrane total, se produce un frotamiento del anillo sincronizador con el cono del piñón, que iguala las velocidades de ambos ejes, lo que resulta necesario para conseguir el engrane. Una vez logrado éste, el movimiento es transmitido desde el piñón al cubo sincronizador y de éste al eje secundario.

En el secundario se montan locos los piñones 15 (de segunda velocidad) y 26 (de primera velocidad), con los correspondientes anillos sincronizadores 17 y cubo sincronizador. Cada uno de los piñones del secundario engrana en toma constante con su correspondiente par del tren intermediario 20, quedando acoplados como se ve en la figura superior.En el tren intermediario se dispone un piñón de dentado recto, que juntamente con el de reenvío 23 y el formado en el cubo sincronizador de primera y segunda velocidades, constituyen el dispositivo de marcha atrás.

FuncionamientoConstituida una caja de cambios como se ha explicado, las distintas relaciones se obtienen por la combinación de los diferentes piñones, en consecuencia con sus dimensiones.En las cajas de cambio de tres ejes, el sistema de engranajes de doble reducción es el utilizado generalmente en las cajas de cambio, pues resulta mas compacto y presenta la ventaja sustancial de tener alineados entre si los ejes de entrada y salida. Para la obtención de las distintas relaciones o velocidades, el conductor acciona una palanca de cambios, mediante la cual, se produce el desplazamiento de los distintos cubos de sincronización (sincronizadores), que engranan con los piñones que transmiten el movimiento.

En esta caja de cambios (figura superior) se produce una doble reducción cuando los piñones de "toma constante" (B y C) son de distintas dimensiones (nº de dientes). Por eso para calcular la reducción, tendremos utilizar la siguiente formula para la saber el valor de reducción. Por ejemplo en 1ª velocidad tendremos:

rt = relación de transmisiónB, C, G, J = nº de dientes de los respectivos piñones

1ª velocidadEl desplazamiento del sincronizador de 1ª/2ª (N) hacia la derecha, produce el enclavamiento del correspondiente piñón loco (I) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose la oportuna reducción. En esta velocidad se obtiene la máxima reducción de giro, y por ello la mínima velocidad y el máximo par.

2ª velocidadEl desplazamiento del sincronizador de 1ª/2ª (N) hacia la izquierda, produce el enclavamiento del correspondiente piñón loco (J) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose la oportuna reducción. En esta velocidad se obtiene una reducción de giro menor que en el caso anterior, por ello aumenta la velocidad y el par disminuye.

3ª velocidadEl desplazamiento del sincronizador de 3ª/4ª (O) hacia la derecha, produce el enclavamiento del correspondiente piñón loco (H) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose la oportuna reducción. En esta velocidad se obtiene una reducción de giro menor que en el caso anterior, por ello aumenta la velocidad y el par disminuye.

4ª velocidadEl desplazamiento del sincronizador de 3ª/4ª (O) hacia la izquierda, produce el enclavamiento del correspondiente piñón de arrastre o toma constante (B) del eje primario, que se hace solidario con el eje secundario, sin intervención del eje intermediario en este caso. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose una conexión directa sin reducción de velocidad. En esta velocidad se obtiene una transmisión de giro sin reducción de la velocidad. La velocidad del motor es igual a la que sale de la caja de cambios, por ello aumenta la velocidad y el par disminuye.

Marcha atrás (M.A.)Cuando se selecciona esta velocidad, se produce el desplazamiento del piñón de reenvio (T), empujado por un manguito. Al moverse el piñón de reenvio, engrana con otros dos piñones cuya particularidad es que tienen los dientes rectos en vez de inclinados como los demás piñones de la caja de cambios. Estos piñones pertenecen a los ejes intermediario y secundario respectivamente. Con esto se consigue una nueva relación, e invertir el giro del tren secundario con respecto al primario. La reducción de giro depende de los piñones situados en el eje intermediario y secundario por que el piñón de reenvio actúa únicamente como inversor de giro. La reducción de giro suele ser parecida a la de 1ª velocidad. Hay que reseñar que el piñón del

eje secundario perteneciente a esta velocidad es solidario al eje, al contrario de lo que ocurre con los restantes de este mismo eje que son "locos".

En la caja de cambios explicada , se obtienen cuatro velocidades hacia adelante y una hacia atrás.

SincronizadoresLas cajas de cambio desde hace muchos años utilizan para seleccionar las distintas velocidades unos dispositivos llamados: sincronizadores, cuya constitución hace que un dentado interno ha de engranar con el piñón loco del eje secundario correspondiente a la velocidad seleccionada. Para poder hacer el acoplamiento del sincronizador con el piñón correspondiente, se comprende que es necesario igualar las velocidades del eje secundario (con el que gira solidario el sincronizador) y del piñón a enclavar, que es arrastrado por el tren intermediario, que gira a su vez movido por el motor desde el primario.Con el vehículo en movimiento, al activar el conductor la palanca del cambio para seleccionar una nueva relación, se produce de inmediato el desenclavamiento del piñón correspondiente a la velocidad con que se iba circulando, quedando la caja en posición de punto muerto. Esta operación es sencilla de lograr, puesto que solamente se requiere el desplazamiento de la corona del sincronizador, con el que se produce el desengrane del piñón. Sin embargo, para lograr un nuevo enclavamiento, resulta imprescindible igualar las velocidades de las piezas a engranar (piñón loco del secundario y eje), es decir, sincronizar su movimiento, pues de lo contrario, se producirían golpes en el dentado, que pueden llegar a ocasionar roturas y ruidos en la maniobra.Como el eje secundario gira arrastrado por las ruedas en la posición de punto muerto de la caja, y el piñón loco es arrastrado desde el motor a través del primario y tren intermediario, para conseguir la sincronización se hace necesario el desembrague, mediante el cual, el eje primario queda en libertad sin ser arrastrado por el motor y su giro debido a la inercia puede ser sincronizado con el del eje secundario. Por esta causa, las maniobras del cambio de velocidad deben ser realizadas desembragando el motor, para volver a embragar progresivamente una vez lograda la selección de la nueva relación deseada.

En la figura inferior tenemos un sincronizador con "fiador de bola", donde puede verse el dentado exterior o auxiliar (1) del piñón loco del eje secundario (correspondiente a una velocidad cualquiera) y el cono macho (2) formado en el. El cubo deslizante (7) va montado sobre estrías sobre el eje secundario (8), pudiendose deslizarse en él un cierto recorrido, limitado por topes adecuados. La superficie externa del cubo está estriada también y recibe a la corona interna del manguito deslizante (3), que es mantenida centrada en la posición representada en la figura, por medio de un fiador de bola y muelle (6).

Para realizar una maniobra de cambio de velocidad, el conductor lleva la palanca a la posición deseada y, con esta acción, se produce el desplazamiento del manguito deslizante, que por medio del fiador de bola (6), desplaza consigo el cubo deslizante (7), cuya superficie cónica interna empieza a frotar contra el cono del piñón loco que, debido a ello, tiende a igualar su velocidad de giro con la del cubo sincronizador (que gira solidario con el eje secundario). Instantes después, al continuar desplazandose el manguito deslizante venciendo la acción del fiador, se produce el engrane de la misma con el dentado auxiliar del piñón loco sin ocasionar golpes ni ruidos en esta operación, dado que las velocidades de ambas piezas ya están sincronizadas. En estas condiciones, el piñón loco queda solidario del eje secundario, por lo que al producirse la acción de embragado, será arrastrado por el giro del motor con la relación seleccionada.

Caja de cambios manual de dos ejes

Este tipo de cajas de cambio ha tenido su desarrollo fundamentalmente para disposiciones de vehículos con tracción delantera. Estas cajas de cambio sólo poseen dos ejes de forma que no poseen un tercer eje intermediario. El eje primario obtiene su giro directamente del motor y lo transmite a un eje secundario que a su vez acciona el conjunto diferencial. De esta forma el tamaño del conjunto caja-diferencial se reduce quedando todo bajo un conjunto compacto. La transmisión de todo el par mediante sólo dos ejes obliga a los piñones a soportar cargas mucho más elevadas que sus homólogos de las cajas de tres ejes. Por tanto es preciso emplear materiales de mayor calidad en la fabricación de estos piñones.

En las figuras siguientes tenemos el despiece de una caja de cambios de dos ejes de 5 velocidades.

En los esquemas siguientes se muestra un corte longitudinal de una caja de cambios manual de cinco velocidades de dos ejes con disposición transversal.El eje primario (1) va apoyado sobre la carcasa sobre dos rodamientos y contiene los piñones solidarios (6, 7, 8, 9, 10) y el piñón loco (11) de 5ª velocidad, con su propio sincronizador (12).El eje secundario (15) está apoyado también en la carcasa mediante dos rodamientos y contiene los piñones locos (14, 17, 18, 20) y el piñón solidario (13) de 5ª velocidad. En el extremo del eje secundario va labrado el piñón de ataque a la corona del diferencial (5). Este eje cuenta con dos sincronizadores el de 1ª/2ª (19) y el de 3ª/4ª (16), este sincronizador sirve ademas como piñón solidario para la marcha atrás.

Los sincronizadores están dispuestos de tal forma que: un primer sincronizador (16) entre los piñones locos de 3ª y 4ª en el eje secundario (15), otro sincronizador (12) exclusivo para la 5ª marcha en el eje primario y un tercer sincronizador (19) en el eje secundario entre los piñones locos de 1ª y 2ª marcha.Observar que el sincronizador (16) de la 3ª y 4ª tiene en su corona desplazable un dentado recto exterior que hace la función de piñón de marcha atrás. La marcha atrás se acciona al conectar el piñón de marcha atrás (9) del eje primario con la corona del sincronizador mediante un piñón auxiliar (12) de marcha atrás que invierte el giro del eje secundario.Todos los pares de piñones están permanentemente engranados de forma que sólo el piñón loco de la marcha seleccionada se mueve solidario a su eje a través de su correspondiente sincronizador. Mientras los demás piñones locos giran libremente arrastrados por sus homólogos solidarios del otro eje.

Funcionamiento

El funcionamiento de las distintas marchas es el siguiente:

1ª velocidadEl desplazamiento del sincronizador de 1ª/2ª (19) hacia la derecha, produce el enclavamiento del correspondiente piñón loco (20) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con

ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose la oportuna reducción. En esta velocidad se obtiene la máxima reducción de giro, y por ello la mínima velocidad y el máximo par.

2ª velocidadEl desplazamiento del sincronizador de 1ª/2ª (19) hacia la izquierda, produce el enclavamiento del correspondiente piñón loco (18) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose la oportuna reducción. En esta velocidad se obtiene una reducción de giro menor que en el caso anterior, por ello aumenta la velocidad y el par disminuye.

3ª velocidadEl desplazamiento del sincronizador de 3ª/4ª (16) hacia la derecha, produce el enclavamiento del correspondiente piñón loco (17) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose la oportuna reducción. En esta velocidad se obtiene una reducción de giro menor que en el caso anterior, por ello aumenta la velocidad y el par disminuye.

4 ª velocidadEl desplazamiento del sincronizador de 3ª/4ª (16) hacia la izquierda, produce el enclavamiento del correspondiente piñón loco (14) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose la oportuna reducción. En esta velocidad se obtiene una reducción de giro menor que en el caso anterior, por ello aumenta la velocidad y el par disminuye.

5ª velocidadEl desplazamiento del sincronizador de 5ª (12) hacia la derecha, produce el enclavamiento del correspondiente piñón loco (14) del eje primario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose la oportuna reducción. En esta velocidad se obtiene una reducción de giro menor que en el caso anterior, por ello aumenta la velocidad y el par disminuye.

Marcha atrás (M.A.)Cuando se selecciona esta velocidad, se produce el desplazamiento del piñón de reenvio, empujado por un manguito. Al moverse el piñón de reenvio, engrana con otros dos piñones, uno unido a eje primario (9) y el otro lo forma el sincronizador de 3ª/4ª cuya corona externa tiene labrados unos dientes rectos. Una particularidad de los piñones que intervienen en la marcha atrás, es que tienen los dientes rectos en vez de inclinados como los demás piñones de la caja de cambios. Con este mecanismo se consigue una nueva relación, e invertir el giro del tren secundario con respecto al primario. La reducción de giro depende de los piñones situados en el eje primario y secundario por que el piñón de reenvio actúa únicamente como inversor de giro. La reducción de giro suele ser parecida a la de 1ª velocidad.

Se comprueba en las siguientes figuras como hay cajas de cambios diseñadas de tal manera que se sitúan los sincronizadores tanto en el eje primario (2) como en el secundario (12) y los piñones no son todos solidarios en un eje y locos en el otro, sino que se distribuyen en los dos ejes por igual. En el eje primario tenemos como piñones solidarios (6, 7 y 8) y como locos (3 y 5). En el eje secundario tenemos como piñones solidarios (12 y 14) y como locos (9 y 11). La marcha atrás se hace intercalando un piñón de reenvio entre el piñón solidario del eje primario (7) y la corona externa dentada del sincronizador de 1ª/2ª. Se aprecian claramente los dientes rectos de los piñones que intervienen en la marcha atrás.

En la figura inferior puede verse el sistema de mando de la caja de cambios anterior. La palanca de cambios (8) transmite un movimiento en cruz de izquierda a derecha y hacia adelante o hacia atrás indistintamente, que es interpretado por el eje/palanca (6) transformando dicho movimiento en uno de giro en semicírculo y otro movimiento en forma vertical de arriba a abajo o al revés. El Eje/palanca con su movimiento acciona una de las barras desplazables (4) que tienen acopladas de forma solidaria las horquillas (7) que a su ves mueven los sincronizadores (1 y 2) y el piñón de reenvio (3). Las barras desplazables (4) están dotadas cada una de ellas de unas escotaduras (5), en las que puede alojarse una bola presionada por un muelle. Estas escotaduras sirven para fijar las barras en una posición concreta para impedir el desplazamiento de la mismas, como consecuencia de las vibraciones o sacudidas que se producen con la marcha del vehículo.Esto evita que se pueda salir una marcha una vez que esta engranada.

Otro ejemplo: de caja de cambios, diferente a la anterior, que se acoplaria a un vehículo con motor longitudinal y tracción delantera. La disposición de los piñones y sincronizadores se reparte en ambos ejes como en el caso anterior y la marcha atrás funciona de igual manera.

Caja de cambios manual actualizada

El cambio que vamos a estudiar ahora es una versión extremadamente ligera, dotada de dos árboles y 5 velocidades. Los componentes de la carcasa están fabricados en magnesio. El cambio puede transmitir pares de hasta 200 Nm. Este cambio se puede emplear en combinación con una gran cantidad de motorizaciones. Las relaciones de las marchas, los piñones y la relación de transmisión del eje han sido configurados por ello de modo flexible.

La 1ª y 2ª marchas tienen una doble sincronización. Todas las demás marchas adelante tienen sincronización simple. El dentado de trabajo de los piñones móviles (solidarios) y fijos (locos) es de tipo helicoidal y se hallan continuamente en ataque (engranados).Todos los piñones móviles (locos) están alojados en cojinetes de agujas y están repartidos en los árboles primario y secundario. Los piñones de 1ª y 2ª marcha se conectan sobre el árbol secundario; los de 3ª, 4ª y 5ª marchas se conectan sobre el árbol primario.El piñón de marcha atrás (16) tiene dentado recto. La inversión del sentido de giro sobre el árbol secundario se realiza con ayuda de un piñón intermediario (15), alojado con un eje aparte en la carcasa del cambio, que se conecta entre los árboles primario y secundario. Sobre el secundario se conecta sobre la corona dentada, tallada en el exterior del sincronizador de 1ª y 2ª.La transmisión del par de giro hacia el diferencial se realiza a través del piñón de ataque del árbol secundario contra la corona dentada del grupo diferencial.

Cambio manual de 5 marchas

z2 z1 rt

1ª velocidad 38 11 3,455





Marcha atrás35 24

2411

3,182

Grupo diferencial

66 17 3,882

Velocímetro Electrónico

Carga de aceite 1,9 litros

Cambio de aceite

Carga permanente

z2.- nº de diente piñones del secundarioz1.- nª de diente piñones del primariort.- relación de transmisión (z2/z1)

CarcasaLa carcasa del cambio consta de 2 piezas de magnesio (carcasa del cambio y carcasa de embrague).Con una tapa específica se cierra la carcasa del cambio hacia fuera. Los componentes de la carcasa son de magnesio, para conseguir un conjunto mas ligero

.

Árbol primarioEl árbol primario está diseñado con el conjunto clásico de cojinetes fijo/móvil.

Está alojado:

mediante un cojinete de rodillos cilíndricos (móvil) en la carcasa del embrague,

mediante un rodamiento radial rígido (fijo) en una unidad de cojinetes, dentro de la carcasa del cambio.

Para reducir las masas se ha dotado el árbol primario de un taladro que lo atraviesa casi por completo.

El dentado para la 1ª, 2ª y marcha atrás forma parte del árbol primario. El cojinete de agujas para la 5ª marcha se aloja en un casquillo por el lado del árbol. Los cojinetes de agujas para los piñones de 3ª y 4ª marchas funcionan directamente sobre el árbol primario.

Los sincronizadores de 3ª y 4ª marchas y 5 marcha van engranados mediante un dentado fino. Se mantienen en posición por medio de seguros.

Árbol secundarioTambién el árbol secundario está diseñado de acuerdo a los cojinetes clásicos fijo/móvil.

Igual que el árbol primario, está alojado:

mediante un cojinete de rodillos cilíndricos (móvil) en la carcasa del embrague

por medio de un rodamiento radial rígido de bolas (fijo), situado conjuntamente con el árbol primario en la unidad de cojinetes, en la carcasa del cambio.

Para reducir la masa se ha procedido a ahuecar el árbol secundario.

Los piñones de 3ª, 4ª y 5ª velocidad y el sincronizador para 1ª y 2ª velocidad están engranados por medio de un dentado fino. Se mantienen en posición por medio de seguros. En el árbol secundario se encuentran los piñones móviles (locos) de 1ª y 2ª velocidad, alojados en cojinetes de agujas.

Grupo diferencialEl grupo diferencia constituye una unidad compartida con el cambio de marchas. Se apoya en dos cojinetes de rodillos cónicos, alojados en las carcasas de cambio y embrague.Los retenes (de diferente tamaño para los lados izquierdo y derecho) sellan la carcasa hacia fuera.

La corona está remachada fijamente a la caja de satélites y hermanada con el árbol secundario (reduce la sonoridad de los engranajes).La rueda generatriz de impulsos para el velocímetro forma parte integrante de la caja de satélites.

Doble sincronizaciónLa 1ª y 2ª velocidad tienen una doble sincronización. Para estos efectos se emplea un segundo anillo sincronizador (interior) con un anillo exterior.

La doble sincronización viene a mejorar el confort de los cambios al reducir de 3ª a 2ª velocidad y de 2ª y a 1ª velocidad.Debido a que las superficies friccionantes cónicas equivalen casi al doble de lo habitual, la capacidad de rendimiento de la sincronización aumenta en un 50 %, aproximadamente, reduciéndose a su vez la fuerza necesaria para realizar el cambio, aproximadamente a la mitad.

Flujo de las fuerzas en el cambioEl par del motor se recibe en el cambio a través del árbol primario. Según la marcha que esté conectada, el par se transmite a través de la pareja correspondiente de piñones hacia el árbol

secundario y, desde éste, hacia la corona del grupo diferencial.El par y el régimen actúan sobre las ruedas motrices en función de la marcha engranada.

Alojamiento de cojinetesLos rodamientos radiales rígidos de bolas no se montan directamente en la carcasa del cambio, sino que se instalan en un alojamiento por separado para cojinetes.

El paquete completo de los árboles primario y secundario con sus piñones se preensambla fuera de la carcasa del cambio, en el alojamiento de cojinetes, lo cual permite incorporarlo fácilmente en la carcasa del cambio.Los rodamientos radiales rígidos se fijan en la posición prevista por medio de una arandela de geometría específica, que va soldada al alojamiento de cojinetes.Los rodamientos radiales rígidos poseen retenes radiales propios por ambos lados, para mantener alejadas de los cojinetes las partículas de desgaste que acompañan al aceite del cambio.

Mando del cambioLos movimientos de cambio se reciben por arriba en la caja. El eje de selección va guiado en la tapa. Para movimientos de selección se desplaza en dirección axial. Dos bolas, sometidas a fuerza de muelle, impiden que el eje de selección pueda ser extraído involuntariamente de la posición seleccionada.

Las horquillas para 1ª/2ª y 3ª/4ª velocidad se alojan en cojinetes de bolas de contacto oblicuo. Contribuyen a la suavidad de mando del cambio. La horquilla de 5ª marcha tiene un cojinete de deslizamiento.Las horquillas y los patines de cambio van acoplados entre sí de forma no fija.Al seleccionar una marcha, el eje de selección desplaza con su dedillo fijo el patín de cambio, el cual mueve entonces la horquilla.Los sectores postizos de las horquillas se alojan en las gargantas de los manguitos de empuje correspondientes a la pareja de piñones en cuestión.

Sensores y actuadores

Indicador de la velocidad de marchaLa señal de velocidad que se envía al velocímetro se realiza sin sistemas mecánicos intermedios (como el cable o sirga utilizado en los cambios antiguos).La información necesaria para la velocidad de marcha se capta en forma de régimen de revoluciones, directamente en la caja de satélites, empleando para ello el transmisor electrónico de velocidad de marcha.La caja de satélites posee marcas de referencia para la exploración: son 7 segmentos realzados y 7 rebajados.

El transmisor trabaja según el principio de Hall. La señal PWM (modulada en achura de los impulsos) se transmite al procesador combinado en el cuadro de instrumentos

Conmutador para luces de marcha atrásEl conmutador para las luces de marcha atrás va enroscado lateralmente en la carcasa del cambio.Al engranar la marcha atrás, un plano de ataque en el patín de cambio para la marcha atrás acciona el conmutador con un recorrido específico. El circuito de corriente se cierra, encendiendose las luces de marcha atrás.

Caja de cambios manual de 6 velocidades

El cambio manual de 6 marchas destaca por numerosas cualidades, siendo la mas significativa el buen aprovechamiento del par entregado por el motor, consecuencia de un excelente escalonamiento de las marchas.Además, al disponer de 6 marchas se reduce el consumo, los niveles de contaminación y se disminuye el impacto medioambientalEn el ámbito tecnológico, la novedad principal del cambio es el uso de dos árboles secundarios. Dicha técnica permite obtener un conjunto mas compacto, para poder montarlo en vehículos con grupo motor propulsor transversal.Todas las marchas, incluida la marcha atrás, están sincronizadas, por lo que la facilidad en la conexión está asegurada. Además, los engranajes son helicoidales, hecho que aumenta la resistencia y reduce la sonoridad.El uso de cable de mando en la transmisión de los movimientos de la palanca hacia el cambio de marchas aporta una mayor suavidad en el manejo, mayor precisión en los movimientos y una reducción en la traslación de ruidos al habitáculo.La facilidad de manejo del cambio se complementa con el accionamiento hidráulico del embrague.

El cambio manual con 6 marchas hacia delante y una hacia atrás, se monta junto con el motor de forma transversal. Existen dos versiones, una para vehículos con tracción delantera y otra para vehículos con tracción total, siendo el peso de 48,5 kg y de 68 kg respectivamenteEn ambos casos el par de entrada máximo admisible es de 350 Nm valor suficiente para poder ser montado en motores de alta potencia y par.La carcasa del embrague dispone de numerosos taladros útiles para acoplar el cambio a los motores de diferentes familias. De esta forma se compensa el ángulo de inclinación propia de cada motor. Existen diversas relaciones de cambio, según sea la motorización en la que se

monte. Por esta razón es importante consultar las letras distintivas del cambio en las operaciones de reparación.

EstructuraLos elementos que forman la caja de cambios están alojados en el interior de dos carcasas de aluminio, la del "embrague" y la del "cambio".

Los componentes básicos de! cambio son:

un árbol primario, dos árboles secundarios,

un árbol para la marcha atrás,

un diferencial y

la timoneria necesaria para la selección y conexión de las marchas

La versión de tracción total dispone además de una "caja de reenvío", imprescindible para transmitir par de giro al eje trasero.La utilización de dos arboles secundarios, técnica conocida como "flujo de fuerzas cruzado", permite repartir los piñones móviles de las marchas entre ambos árboles y reducir así la longitud total del cambio.Cada árbol secundario tiene un piñón de ataque que engrana directamente con la corona del diferencial. Pero sólo transmite movimiento el árbol que tenga engranada una marcha. Todos los piñones tienen dientes helicoidales. Además todas las marchas están sincronizadas, incluida la marcha atrás.

Arbol primarioEl primario, sujeto por la carcasa del embrague y la del cambio, está apoyado en ellas medíante rodamientos de rodillos cónicos En el árbol se han mecanizado dos dentados, el de la 2ª marcha (el mas próximo al embrague) y otro que es común para la 1ª y la marcha atrás.Sobre el árbol se monta un piñón doble, los cuales quedan solidarios. Dicho piñón doble incluye dos dentados, uno para la 6ª y 4ª marchas y otro para la 3ª. En su extremo opuesto al embrague se monta al piñón para la 5ª. Una vez montado, también gira solidario con el árbol.

Arboles secundarioEsta caja de cambio manual tiene dos secundarios: el "árbol secundario I" y el "árbol secundario II". Ambos gravitan en la carcasa del cambio y en la del embrague medíante rodamientos de rodillos cónicos.En el "secundarlo I" se montan los piñones de la primera hasta la 4ª marcha, mientras que en el "secundarlo II" dispone los piñones de la 5ª, 6ª y marcha atrásTodos los piñones de los secundarios giran libres sobre rodamientos de agujas. Cuando se engrana una marcha, el piñón correspondiente queda solidario al eje, transmitiendo el par a la corona del diferencial.Todas las marchas están sincronizadas. Los sincronizadores de todas las marchas están repartidos entre los dos secundarios. Debe destacarse la sincronización doble de la 1º y 2º y 3ª el resto son sincronizadores simples.El árbol "secundario II" tiene la característica de las zonas ocupadas por los piñones de la 4ª, 1ª y 2ª marcha. Gracias a una arandela derivadora de aceite, el árbol hueco y los tres taladros se logra un correcto engrase de los rodamientos de agujas de los piñones

Otros componentes internos

Eje de marcha atrás La inversión de giro del secundario se logra mediante e! eje de la marcha atrás, al cual están fijados dos piñones, uno en permanente contacto con el primario y otro con el secundario.El eje se apoya en la carcasa del cambio y en la del embrague por medio de rodillos de aguja

Diferencial Descansa en dos rodamientos de rodillos cónicos, uno en la carcasa del embrague y el otro en la del cambio.Tiene la función de compensar la diferencia de revoluciones de las ruedas motrices al tomar una curva. Está formado por una corona solidaria a la carcasa del diferencial, la cual al girar arrastra la carcasa donde se aloja el eje de los satélites. La actuación conjunta de los satélites y los planetarios, engranados entre sí, compensa la diferencia de giro de las ruedas motrices en curvas.Con tal de mejorar la suavidad de marcha y reducir ruidos, se ha rectificado cónicamente la carcasa del diferencial en las salidas de los ejes abridados, para alojar un anillo cónico cargado por un resorte, evitando así vibraciones no deseadas en los ejes abridados.La carcasa del diferencial tiene mecanizados ocho huecos. Con ellos y un transmisor para el velocímetro se obtiene la señal idónea para el cálculo de la velocidad instantánea del vehículo por parte def cuadro de instrumentos.

Caja de reenvioLos vehículos con tracción total incorporan una caja de reenvío, fijada a la carcasa del

embrague, la cual no tiene despiece.Tiene la función de transmitir un movimiento de rotación entre la carcasa del diferencial y el árbol cardán. Consta de un grupo cónico formado por un piñón de ataque y una corona: ambos giran sobre rodamientos de rodillos cónicos.El funcionamiento es sencillo: un eje nervado une rígidamente la carcasa del diferencial con el piñón de ataque de la caja de reenvío, el cual a su vez engrana con la corona de la cajade reenvío y transmite el giro a través del árbol cardán al eje trasero.Un segundo eje nervado atraviesa la caja de reenvío por el interior, de forma que une un planetario con el eje abridado del palier delantero derecho.

Conexión de marchasLos mecanismos que intervienen en la conexión de marchas son:

un eje selector, cuatro horquillas con las correspondientes barras sobre las que se desplazan,

y cuatro casquillos de encastre para la retención estática de la marcha.

El eje selector es la pieza principal. Esta sujeto a la carcasa del cambio medíante una tapa en un extremo y en el otro mediante un tornillo de seguridad.Un casquillo montado en el eje selector incorpora un fiador, que trabaja en todas las marchas. Dispone también de un orificio donde encaja el perno de retención y la zona que actúa sobre el conmutador de la luz de marcha atrás. Además, el eje selector tiene tres dedos de conexión, uno para las horquillas de la 1ª a la 4ª marcha, otro para la marcha atrás y el último para la 5ª y 6ª.Cuando el eje selector está en reposo, sin ninguna marcha engranada, unos resortes internos lo sitúan de tal forma que uno de los dedos de conexión coincide en la escotadura de la

horquilla de la 3ª y 4ª marcha; el resto quedan libres.Cada una de las horquillas de las marchas (excepto la marcha atrás) tiene un fiador propio. Cuando se engrana una de las marchas, uno de los casquillos de encastre (fijos en la carcasa del cambio) bloquea la posición de la horquilla impidiendo que esta se desplace.La combinación del fiador del eje selector con el propio de cada una de las horquillas (retención estática), y los dentados en forma de punta de lanza de los sincronizadores (retención dinámica) evitan que las marchas se desengranen casualmente.

Flujo de fuerzaEl par de giro del motor llega al cambio de marchas a través del embrague y entra por el árbol primario. El primario tiene todos los piñones solidarios: su giro constante provoca el giro de todos los piñones de los otros árboles, los cuales permanecen libres.En el momento que el conductor engrana alguna marcha, provoca que el piñón correspondiente, situado en un árbol secundarlo quede solidarlo al árbol; así el par de giro pasará del primario a el secundario y finalmente al diferencial. Cada una de las marchas tiene como resultado una desmultiplicación propia.La inversión de giro del secundario II se logra mediante la intercalación del eje para la marcha atrás entre el primario y el secundario II.

Accionamiento de marchas

Los mecanismos que intervienen en la selección y conexión de una marcha se pueden asociar en tres grupos:

La palanca de cambios, dos cables de mando

y la timonería de conexión.

Palanca de cambiosTiene libertad de movimiento en cualquiera de las direcciones de los tres ejes espaciales. Así, el mecanismo interior de la palanca puede transformar los movimientos realizados por el conductor en movimientos de tracción y empuje en los extremos de ambos cables,Los movimientos que realiza la palanca hacia la derecha e izquierda llegarán al cambio como movimiento de selección, mientras que los movimientos de avance y retroceso de la palanca provocarán movimiento de conexión de las marchas.

Cables de mandoSon de tipo blowden y tienen la función de transmitir los movimientos de la palanca hacia la timonería de conexión en el cambio.De esta forma se reducen las vibraciones sobre las conexiones debidas al movimiento de los grupos mecánicos, así como el aislamiento de ruidos por vibraciones y la carencia de mantenimiento.Uno de los cables transmite el movimiento de selección y otro los movimientos de conexión.

Timonería de conexiónEstá ubicada en la caja de cambios, a la cual están unidos por un extremo los cables de mando y por el otro el eje selector.Dicho mecanismo transforma los movimientos de los cables de mando en movimientos de desplazamiento axial y de rotación del eje selector, necesarios para la selección y conexión de cada una de las marchas.

Funcionamiento

Movimiento de selección Los desplazamientos hacia la derecha e izquierda de la palanca de cambios son transformados en movimientos de tracción y empuje del cable de selección quienes a su vez actúan sobre la timoneria de conexión fijada al eje selectorAsí se obtiene un movimiento ascendente o descendente del eje selector, con el que se logra encarar un dedo de conexión en la escotadura de la horquilla de la marcha seleccionada correspondiente.La conexión de la marcha atrás requiere superar un bloqueo de seguridad situado en el conjunto de ta palanca de cambio, la cual impide la conexión accidental de la marcha.Para ello es imprescindible presionar la palanca de cambios hacia abajo, hasta superar la fuerza de un muelle; solo así puede superarse el bloqueo por medio de los movimientos hacia la izquierda y adelante en la palanca.

Movimiento de conexión Los movimientos de avance y retroceso en la palanca provocan movimientos rotatorios del eje de selección. Esta rotación hace que el dedo de conexión desplace la horquilla junto con el manguito de empuje. El manguito de empuje del sincronizador se encarga a su vez de engranar el piñón de la marcha conectada.

AceiteEsta caja de cambios utiliza aceite G51 SAE 75W90. El vaciado se hará por el tornillo de vaciado situado en la carcasa del cambio y otro en la caja de reenvío.El llenado debe hacerse hasta el borde inferior del orificio de llenado. Según sean las letras distintivas del cambio y si incorpora tracción a las cuatro ruedas la cantidad varía, pero el punto de control es el mismo, entre los 2,1 y los 2,4 litros.

Cajas de cambio automáticas

El cambio automático es un sistema de transmisión que es capaz por si mismo de seleccionar todas las marchas o relaciones sin la necesidad de la intervención directa del conductor. El cambio de una relación a otra se produce en función tanto de la velocidad del vehículo como del régimen de giro del motor, por lo que el conductor no necesita ni de pedal de embrague ni de palanca de cambios. El simple hecho de pisar el pedal del acelerador provoca el cambio de relación conforme el motor varía de régimen de giro. El resultado que aprecia el conductor es el de un cambio cómodo que no produce tirones y que le permite prestar toda su atención al tráfico. Por lo tanto el cambio automático no sólo proporciona más confort, sino que aporta al vehículo mayor seguridad activa.

Los elementos fundamentales que componen la mayoría de los cambios automáticos actuales son:

un convertidor hidráulico de par que varía y ajusta de forma automática su par de salida, al par que necesita la transmisión.

un tren epicicloidal o una combinación de ellos que establecen las distintas relaciones del cambio.

un mecanismo de mando que selecciona automáticamente las relaciones de los trenes epicicloidales. Este sistema de mando puede ser tanto mecánico como hidráulico, electrónico o una combinación de ellos.

Precisamente el control electrónico es la mayor innovación que disponen los cambios automáticos actuales dando al conductor la posibilidad de elegir entre varios programas de conducción (económico, deportivo, invierno) mediante una palanca de selección, llegando actualmente a existir sistemas de control que pueden seleccionar automáticamente el programa de cambio de marchas más idóneo a cada situación concreta de conducción.Entre los datos que utilizan estos sistemas para sus cálculos se encuentran, la frecuencia con que el conductor pisa el freno, la pendiente de la carretera, el numero de curvas de la misma, etc.

Antes de estudiar el funcionamiento de la caja de cambios automática, hay que explicar de forma individual, los elementos básicos que la forman.

Embrague hidráulicoEl embrague hidráulico que mas tarde evolucionara llamandose convertidor de par, actúa como embrague automático entre el motor y la caja de cambios que, en estos casos, suele ser automática o semiautomática. Dicho embrague permite que el motor gire al ralentí (en vacío) y además transmite el par motor cuando el conductor acelera.Está fundado en la transmisión de energía que una bomba centrífuga comunica a una turbina por mediación de un líquido que generalmente es aceite mineral.Para comprender bien este principio se puede poner el ejemplo de dos ventiladores (figura inferior) colocados uno frente al otro. El ventilador (1), conectado a la red, mueve el aire y lo proyecta como impulsor o bomba sobre el otro ventilador (2) que está sin conectar; éste último, al recibir el aire, se pone a girar como una turbina.

Constitución del embrague hidráulicoEstá constituido, como puede verse en la figura inferior, por dos coronas giratorias (bomba y turbina) que tienen forma de semitoroide geométrico y están provistas de unos tabiques planos , llamados alabes. Una de ellas, llamada rotor conductor, va unida al árbol motor por medio de tornillos y constituye la bomba centrífuga; la otra, unida al primario de la caja de cambios con giro libre en el volante, constituye la turbina o corona arrastrada.Ambas coronas van alojadas en una carcasa estanca y están separadas por un pequeño espacio para que no se produzca rozamiento entre ellas.

FuncionamientoCuando el motor gira, el aceite contenido en la carcasa es impulsado por la bomba, proyectándose por su periferia hacia la turbina, en cuyos alabes incide paralelamente al eje. Dicho aceite es arrastrado por la propia rotación de la bomba o rotor conductor, formándose así un torbellino tórico.La energía cinética del aceite que choca contra los alabes de la turbina, produce en ella una fuerza que tiende a hacerla girar.Cuando el motor gira a ralentí, la energía cinética del aceite es pequeña y la fuerza transmitida a la turbina es insuficiente para vencer el par resistente. En estas condiciones, hay un resbalamiento total entre bomba y turbina con lo que la turbina permanece inmóvil. El aceite resbala por los alabes de la turbina y es devuelto desde el centro de ésta al centro de la bomba, en donde es impulsado nuevamente a la periferia para seguir el ciclo.A medida que aumentan las revoluciones del motor, el torbellino de aceite se va haciendo más consistente, incidiendo con más fuerza sobre los alabes de la turbina. Esta acción vence al par resistente y hace girar la turbina, mientras se verifica un resbalamiento de aceite entre bomba y turbina que supone el acoplamiento progresivo del embrague.Cuando el motor gira rápidamente desarrollando su par máximo, el aceite es impulsado con gran fuerza en la turbina y ésta es arrastrada a gran velocidad sin que exista apenas resbalamiento entre ambas (éste suele ser de un 2 % aproximadamente con par de transmisión máximo).

El par motor se transmite íntegro a la transmisión de embrague, cualquiera que sea el par resistente y, de esta forma, aunque se acelere rápidamente desde ralentí, el movimiento del vehículo se produce progresivamente, existiendo un resbalamiento que disminuye a medida que la fuerza cinética va venciendo al par resistente.Al subir una pendiente, la velocidad del vehículo disminuye por aumentar el par resistente, pero el motor continúa desarrollando su par máximo a costa de un mayor resbalamiento, con lo que se puede mantener más tiempo la directa sin peligro de que el motor se cale.

Ventajas e inconvenientes de los embragues hidráulicosEste tipo de embrague presenta el inconveniente de que no sirve para su acoplamiento a una caja de cambios normal, es decir, de engranes paralelos; ya que aun funcionando a ralentí, cuando el resbalamiento es máximo, la turbina está sometida a una fuerza de empuje que, aunque no la haga girar por ser mayor el par resistente, actúa sobre los dientes de los engranajes y no permite la maniobra del cambio de velocidades.Por esta razón este embrague se utiliza en cajas de cambio automático. Para su acoplamiento a una caja normal, habría que intercalar un embrague auxiliar de fricción que permita desacoplar la caja de cambios en el momento del cambio.Debido a la inevitable pérdida de energía por deslizamiento del aceite en su acoplamiento para obtener el par máximo, los vehículos equipados con este tipo de embrague consumen algo más de combustible que los equipados con un embrague normal de fricción. Presentan también la desventaja de un mayor coste económico, así como la necesidad de tener que acoplar una caja de cambios automática.

Como contrapartida de estos inconvenientes, la utilización del embrague hidráulico presenta las siguientes ventajas:

Ausencia de desgaste. Duración ilimitada, incluso mucho mayor que la vida útil del vehículo.

Las vibraciones por torsión en la transmisión están fuertemente amortiguadas, cualidad muy importante para su utilización en los motores Diesel.

Arranque muy suave, debido a la progresividad en el deslizamiento.

Bajo coste de entretenimiento, no exigiendo más atención que el cambio periódico de aceite cada 15 000 ó 20 000 km.

Convertidor de parEl convertidor de par tiene un funcionamiento que se asemeja al de un embrague hidráulico pero posee una diferencia fundamental, y es que el convertidor es capaz de aumentar por sí sólo el par del motor y transmitirlo. En la figura inferior vemos el principio de funcionamiento tanto del embrague hidráulico y del convertidor. En a tenemos una rueda con unas cazoletas como si se tratara una rueda de noria de las utilizadas para sacar agua de los pozos. Hacemos incidir un chorro de aceite a presión sobre la cazoleta, esta es empujada moviendo la rueda. Vemos que la fuerza de empuje no es grande ya que con un dedo de la mano paramos la rueda. En b hemos añadido una placa deflectora entre el chorro de aceite y la cazoleta: Ahora el chorro de aceite empuja la cazoleta pero en vez de perderse rebota en la placa deflector que lo dirige otra vez contra la cazoleta por lo que se refuerza el empuje del chorro contra la cazoleta. Vemos ahora que el empuje del chorro sobre la cazoleta es mayor y necesitamos mas fuerza en la mano para evitar que gire la rueda.

En la figura inferior se muestra un esquema de los componentes del convertidor hidráulico. Además de la bomba y de la turbina característicos de un embrague hidráulico, el convertidor de par dispone de un elemento intermedio denominado reactor. La rueda de la bomba está accionada directamente por el motor mientras que la turbina acciona el eje primario de la caja de velocidades. El reactor tiene un funcionamiento de rueda libre y está apoyado en un árbol hueco unido a la carcasa de la caja de cambios.Tanto la bomba como la turbina y el reactor tienen alabes curvados que se encargan de conducir el aceite de forma adecuada.

FuncionamientoAl girar la bomba accionada directamente por el movimiento del cigüeñal, el aceite se impulsa desde la rueda de bomba hasta la rueda turbina. A la salida de ésta el aceite tropieza con los alabes del reactor que tienen una curvatura opuesta a los de las ruedas de bomba y turbina. Esta corriente de aceite empuja al reactor en un giro de sentido contrario al de la bomba y la turbina. Como el reactor no puede realizar ese giro ya que está retenido por la rueda libre, el aceite se frena y el empuje se transmite a través del aceite sobre la bomba. De esta forma mientras exista diferencia de velocidad de giro entre la bomba y la turbina el momento de giro (par) será mayor en la turbina que en la bomba. El par cedido por la turbina será pues la suma del transmitido por la bomba a través del aceite y del par adicional que se produce por reacción desde el reactor sobre la bomba y que a su vez es transmitido de nuevo sobre la turbina. Cuanto mayor sea la diferencia de giro entre turbina y bomba mayor será la diferencia de par entre la entrada y la salida del convertidor, llegando a ser a la salida hasta tres veces superior.Conforme disminuye la diferencia de velocidad va disminuyendo la desviación de la corriente de aceite y por lo tanto el empuje adicional sobre la turbina con lo que la relación de par entre salida y entrada va disminuyendo progresivamente.Cuando las velocidades de giro de turbina e impulsor se igualan, el reactor gira incluso en su mismo sentido sin producirse ningún empuje adicional de forma que la transmisión de par no se ve aumentada comportándose el convertidor como un embrague hidráulico convencional. A esta situación se le llama "punto de embrague"

La ventaja fundamental del convertidor hidráulico de par sobre el embrague hidráulico es que el primero permite, en situaciones donde se necesita mayor tracción como subida de pendientes o arranques, el movimiento del reactor con lo que el par transmitido se ve aumentado respecto al proporcionado por el motor en caso de necesidad. Además el convertidor hidráulico amortigua a través del aceite cualquier vibración del motor antes de que pase a cualquier parte de la transmisión.A pesar de ser el convertidor hidráulico un transformador de par, no es posible su utilización de forma directa sobre un vehículo ya que en determinadas circunstancias de bajos regímenes de giro tendría un rendimiento muy bajo. Además no podría aumentar el par más del triple. Todo esto obliga a equipar a los vehículos, además de con un convertidor, con un mecanismo de engranajes planetarios que permitan un cambio casi progresivo de par.

Engranaje planetarioTambién llamado "engranaje epicicloidal", son utilizados por las cajas de cambio automáticas. Estos engranajes están accionados mediante sistemas de mando normalmente hidráulicos o electrónicos que accionan frenos y embragues que controlan los movimientos de los distintos elementos de los engranajes.La ventaja fundamental de los engranajes planetarios frente a los engranajes utilizados por las cajas de cambio manuales es que su forma es mas compacta y permiten un reparto de par en distintos puntos a través de los satélites, pudiendo transmitir pares mas elevados.

Si quieres ver como funciona un engranaje planetario haz click aquí.

En el interior (centro), el planeta gira en torno de un eje central.Los satélites engranan en el dentado del piñón central. Además 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 portasatélitesEl portasatélites inicia el movimiento rotatorio de los satélites alrededor del piñón central; con ello, lógicamente, también en torno del eje central.La corona 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.

http://www.uclm.es/profesorado/porrasysoriano/animaciones/planetarios.html

Estos tres componentes (planeta, satélites y corona) del tren epicicloidal pueden moverse libremente sin transmitir movimiento alguno, pero si se bloquea uno de los componentes, los restantes pueden girar, transmitiendose el movimiento con la relación de transmisión resultante según la relación existente entre sus piñones. Si se bloquean dos de los componentes, el conjunto queda bloqueado, moviendose todo el sistema a la velocidad de rotación recibida por el motor.

Las relaciones que se pueden obtener en un tren epicicloidal dependen de si ante una entrada o giro de uno de sus elementos existe otro que haga de reacción. En función de la elección del elemento que hace de entrada o que hace de reacción se obtienen cuatro relaciones distintas que se pueden identificar con tres posibles marchas y una marcha invertida. El funcionamiento de un tren epicicloidal es el siguiente:

1ª relación: si el movimiento entra por el planetario y se frena la corona, los satélites se ven arrastrados por su engrane con el planetario rodando por el interior de la corona fija. Esto produce el movimiento del portasatélites. El resultado es una desmultiplicación del giro de forma que el portasatélites se mueve de forma mucho más lenta que el planetario o entrada.

2ª relación: si el movimiento entra por la corona y se frena el planetario, los satélites se ven arrastrados rodando sobre el planetario por el movimiento de la corona. El efecto es el movimiento del portasatélites con una desmultiplicación menor que en el caso anterior.

3ª relación: si el movimiento entra por el planetario y, la corona o el portasatélites se hace solidario en su movimiento al planetario mediante un embrague entonces todo el conjunto gira simultáneamente produciéndose una transmisión directa girando todo el conjunto a la misma velocidad que el motor.

4ª relación: si el movimiento entra por el planetario y se frena el portasatélites, se provoca el giro de los planetarios sobre su propio eje y a su vez estos producen el movimiento de la corona en sentido contrario, invirtiendose el sentido de giro y produciéndose una desmultiplicación grande.

Relación

Corona Planet

aPortasatélit

esDesmultiplicaci

ón

1ª FijaSalida

de fuerza

Impulsión Grande

2ªSalida

de fuerza

Fijo Impulsión Menor

3ª Fija FijoSalida de

fuerza

Sin desmultiplicació

n

4ªImpulsió

n

Salida de

fuerzaFijo Inversión de giro

Invirtiendo la entrada y la salida en las relaciones de desmultiplicación se obtendrían relaciones de multiplicación.Estas relaciones se podrían identificar con las típicas marchas de un cambio manual, sin embargo se necesitarían para ello distintos árboles motrices por lo que en la aplicación de un tren epicicloidal a un automóvil las posibilidades se reducen a dos marchas hacia delante y una hacia atrás. La entrada del par motor se realizaría por el planetario y la salida por el portasatélites o la corona. La primera relación descrita y la tercera serían la 1ª marcha y la directa respectivamente y la cuarta relación seria la marcha atrás.

Para poder combinar tres o más velocidades se usan habitualmente combinaciones de engranajes epicicloidales. Las cajas de cambio automáticas utilizan combinaciones de dos o tres trenes epicicloidaidales que proporcionan tres o cuatro relaciones hacia adelante y una hacia detrás. Como ejemplo tenemos la figura inferior.

Caja de cambios automática HidramaticEsta caja cuenta con cuatro velocidades y marcha atrás, esta formada por un embrague hidráulico o convertidor de par y tres trenes de engranajes epicicloidales (I - II - III), que comunican movimiento del motor al árbol de transmisión de forma automática y progresiva según la velocidad del vehículo.

La corona (C1) del tren de epicicloidal (I) es solidaria al volante de inercia (4) y recibe, por tanto, el movimiento directamente del motor. Los satélites (B1) van unidos a la bomba (P) del embrague hidráulico y a la corona (C2) del segundo tren de engranajes (II) por medio del embrague (E2). El planetario (A1) puede ser frenado por la cinta de freno (F1) o hacerse solidario a los satélites (B1) por medio del embrague (E1).La corona (C2) del tren (II), puede ser frenada por la cinta de freno (F2) o hacerse solidaria a los satélites (B1) por medio del embrague (E2). Los satélites (B2) se unen directamente al eje de transmisión (3) y son los encargados de transmitir el movimiento de la caja de cambios en cualquier velocidad. El planetario (A2) recibe el movimiento directamente de la turbina (T) a través del árbol (2)..El tren de engranajes (III) sólo funciona para la marcha atrás y tiene la misión de invertir el giro de los satélites (B2) y del árbol de transmisión. La corona (C3) gira libremente y sólo es bloqueada por un mando mecánico de la palanca de cambios para obtener la inversión de giro. Los satélites (B3) se unen directamente a los satélites (B2) a través del árbol de transmisión. El planetario (A3) va unido a la corona (C2) de donde recibe movimiento.Los satélites de todos los trenes de engranajes pueden girar libremente en sus ejes o sufrir movimiento de translación cuando se lo comunican cualquiera de los demás componentes de los trenes epicicloidales.

Funcionamiento y relaciones de transmisiónLas distintas velocidades en la caja de cambios se obtienen automáticamente de la siguiente forma:

Primera velocidadLos mecanismos de mando hidráulico de la caja de cambios (fig. inferior) accionan los frenos (F1 y F2) dejando libres los embragues (E1 y E2), con lo que el giro que llega del volante de inercia (4) a la corona (C1) del primer tren de engranajes (I) se transmite a los satélites (B1), que son arrastrados por ella al estar el planeta (A1) bloqueado.El movimiento de estos satélites se transmite a la bomba (P) del embrague hidráulico, que arrastra a la turbina (T), comunicando su giro al planeta (A2) del segundo tren de engranajes (II). El giro del planeta (A2) se transmite a los satélites (B2) que giran desplazándose sobre la corona (E2) al estar frenada. El movimiento de los satélites (B2) se transmite al árbol de transmisión (3), obteniendose una reducción de movimiento a través (I y II).

Segunda velocidadAl llegar a una determinada velocidad, el mecanismo de mando hidráulico acciona automáticamente el embrague (E1) y el freno (F2), dejando libres (F1 y E2), con lo cual el giro transmitido por el volante (4) a la corona (C1) (fig. inferior) se transmite integro a la bomba del embrague (P) por estar enclavados (A1 y B1) a través del embrague (E1). La bomba, en este caso, se mueve a la misma velocidad que el motor, arrastrando a la turbina (T) que da movimiento al planeta (A2) sin reducción alguna.El giro de este planetario (A2) mueve a los satélites (B2), que como en el caso anterior, al estar frenada la corona (C2), ruedan sobre ella comunicando el movimiento al árbol de transmisión de salida (3).La reducción de velocidad en este caso sólo se efectúa a través del tren de engranajes (II).

Tercera velocidadA la velocidad correspondiente para que entre la tercera velocidad, el mecanismo de mando hidráulico acciona el freno (F1) y el embrague (E2), dejando libres (F2 y E1). El giro del árbol motor (1), a través de la corona (C1), se transmite a los satélites (B1), por estar el planeta (A1) frenado y, a su vez, a la corona (C2) por la acción del embrague (E2).Por otro lado, el movimiento de los satélites (B1) se transmite a la bomba (P) del embrague hidráulico, que arrastra a la turbina (T) dando movimiento al planeta (A2). Al girar el planeta y la corona del tren (II) a la misma velocidad, se efectúa una acción de enclavamiento en el segundo tren de engranajes y sus satélites (B2) se desplazan a la misma velocidad que el conjunto, comunicando su movimiento al árbol de salida de transmisión (3).La reducción de velocidad en este caso, sólo se efectúa, por tanto, en el primer tren de engranajes.

Cuarta velocidadCon el vehículo circulando a la velocidad correspondiente para que entre la cuarta velocidad, los mecanismos de mando hidráulicos accionan los embragues (E1 y E2) dejando libres los frenos (F1 y F2). El giro motor que llega a la corona (C1) se transmite integro a la bomba (M), por estar enclavadas (A1 y B1) por el embrague (E1). Este giro motor se transmite a su vez integro a la corona (C2) del segundo tren de engranajes (II) por la acción del embrague (E2) y como el movimiento de la bomba (P) se transmite integro a través de la turbina (T) al planetario (A2), se produce el enclavamiento del segundo tren que arrastra a los satélites (B2) y al árbol de salida (3) en la caja de cambios a la misma velocidad del motor sin reducción alguna. Por lo tanto no hay reducción, se puede denominar a esta marcha "directa".

Marcha atrásAl accionar la palanca de cambios en posición de marcha atrás, se enclava mecánicamente la corona (C3) accionandose a su vez el freno (F1) y quedando libres (F2, E1 y E2). En esta posición, el giro del motor (1), a través de la corona (C1), se transmite a los satélites (B1) y a la bomba del embrague hidráulico (P), arrastrando a la turbina (T) que da movimiento (A2).El movimiento del planeta (A2) hace girar a los satélites (B2) que arrastran a la corona (C2) en sentido contrario y está, a su vez, al planeta (A3), que hace rodar los satélites (B3) sobre la corona (C3), que esta enclavada, en sentido contrario al giro motor. Como los satélites (B2 y B3) van unidos al árbol de transmisión, comunican el movimiento al mismo, con la reducción correspondiente a los trenes (I y II), pero en marcha atrás.

Características particulares de este tipo de caja de velocidadesEste modelo de caja automática presenta la particularidad de que el embrague hidráulico va colocado entre el 1º y 2º tren de engranajes, con lo cual, en 1ª y 3ª velocidad, la bomba funciona con una cierta reducción de giro a través de (B1). Esta circunstancia evita el arrastre del vehículo a ralentí, cuando está metida la primera velocidad, y mejora el rendimiento del embrague.El par motor transmitido al árbol de salida se comunica por dos caminos; uno; a través de los engranes de los trenes, y el otro a través de la turbina al planetario del segundo tren, con lo que se consigue disminuir el resbalamiento del aceite en el y se mejora el rendimiento, sobre todo cuando, por calentamiento, se debilita la turbulencia formada.

Sistema de mando para el cambio automáticoHemos visto el funcionamiento del convertidor de par y de los trenes epicloidales, ahora veremos como funcionan los elementos que controlan el cambio de velocidades. El sistema de control del cambio automático en la caja de cambios Hidramatic está formado por un circuito hidráulico y una serie de elementos, situados en el interior del cárter de la caja de cambios, que realizan las operaciones de cambio automático para las distintas velocidades, sin que tenga que intervenir el conductor.

Hay dos elementos principales que se encargan de frenar uno o varios de los componentes del tren epicicloidal para conseguir las diferentes reducciones de velocidad. Estos elementos son: la cinta de freno y el embrague.

La cinta de freno : consiste en una cinta que rodea un tambor metálico. Este tambor puede estar fijado al piñón planeta tal como se muestra en la figura, o puede ser la superficie exterior de la corona de engrane interior. Cuando la cinta de freno esta aplicada, queda inmovilizado el piñón planeta y el engranaje epicicloidal actúa como un reductor de velocidad. La corona interior estará girando, pues esta montada sobre el eje de entrada. Esta disposición hacen que giren los piñones satélites, a la vez que circunden el piñón planeta, arrastrando consigo al portasatélites, el cual girara animado de una velocidad de rotación inferior a la de la corona interior.

El embrague : consiste en una serie de placas la mitad de las cuales están fijadas en el anillo exterior, llamado tambor de embrague que es solidario con el planeta y la otra mitad lo están al portasatélites. Cuando la presión del aceite aprieta entre si los dos

juegos de placas del embrague, éste estará conectado. Cuando actúa el embrague diremos que el engranaje epicicloidal esta "bloqueado" ya que hacemos solidarios dos de sus componentes y el engranaje epicicloidal girara al completo sin ningún tipo de reducción.El aceite a presión que entra a través del tubo de aceite produce la aplicación o acoplamiento del embrague. El aceite a presión empuja hacia la izquierda al pistón anular dispuesto en el tambor del piñón planeta, de manera que las placas del embrague son apretadas las unas contra las otras, quedando así aplicado el embrague.En esta situación, el portasatélites y el piñón planeta son solidarios. El juego de engranaje epicicloidal esta ahora en transmisión o marcha directa.

El dispositivo de la figura superior es solo uno de los varios que se usan en las cajas de cambios automáticas. En algunas de éstas, cuando la cinta esta aplicada, permanece inmovilizada la corona interior o el portasatélites. Las diferentes cajas de cambio pueden, sin embargo, inmovilizar diferentes miembros conjuntamente cuando está aplicado el embrague. No obstante, en todas las cajas de cambios automáticas el principio es el mismo. Hay reducción de marcha cuando está aplicada la cinta y hay transmisión en directa cuando está aplicado al embrague.

Circuito de mando hidráulicoEl sistema es gobernado por el pedal del acelerador (1) (figura inferior) y la velocidad del vehículo, seleccionando la marcha más adecuada de forma automática, sin que el conductor tenga que preocuparse del cambio de velocidades ni de accionar el embrague.Estas cajas suelen llevar una palanca de cambios (2) con tres posiciones: una para la marcha atrás (MA): otra (Lo) para cuando el vehículo rueda por terreno malo o con trafico congestionado, en la que sólo se seleccionan las marchas más cortas; y la tercera posición (Dr) para el automatismo total en que se seleccionan todas las marchas hacia adelante en función de la velocidad del vehículo. El punto muerto se encuentra (N). Esta nomenclatura varía según los fabricantes del mecanismo.

Los elementos que componen este circuito de mando son los siguientes:

Cárter y bombas de aceite El fluido para el mando hidráulico es a base de aceite especial para este tipo de cajas de cambio y se aloja en el cárter (3) de la misma. Este aceite es utilizado para la lubricación de los engranajes, para llenar el embrague hidráulico o convertidor de par y para el circuito de mando.El aceite es distribuido en el circuito por dos bombas de engranajes (4 y 5), que aspiran el aceite del cárter y lo envían a presión a los elementos de mando a través de tuberías (a, b y c) de acero estirado en frío sin soldadura, capaces de soportar la presión con que circula el aceite por ellos.La bomba (4) recibe movimiento del árbol motor y realiza la lubricación de los mecanismos, el llenado del embrague hidráulico y suministra aceite con la suficiente presión al circuito de mando para accionar la primera velocidad.La bomba (5) recibe el movimiento del árbol de transmisión y añade su flujo de aceite al circuito de mando para el accionamiento del resto de las velocidades. Una válvula limitadora de presión mantiene constante la presión en el circuito a unos 6 kgf/cm2.

Corredera Este mecanismo de accionamiento mecánico (fig. inferior) consiste en una válvula corredera (6) accionada por una palanca (2) situada al alcance del conductor.

En la posición (N) correspondiente al punto muerto, deja pasar la presión de aceite por la salida (a), dejando libres los frenos y embragues, con lo cual, los trenes giran en vacío sin transmitir movimiento alguno, cortando además el suministro de fluido al regulador centrífugo (7) y al distribuidor (8).En la posición (Dr), correspondiente al cambio automático (fig. inferior), la válvula deja pasar el aceite por las canalizaciones (b y c) hacia el regulador centrífugo (7) y al bombín del freno (11). La posición (Lo) da paso de aceite a un circuito de bloqueo en el distribuidor, de forma que sólo se seleccionan las velocidades más cortas.En la posición de marcha atrás (MA), se bloquea mecánicamente la corona del tercer tren y se deja paso de aceite para el funcionamiento del circuito en posición de marcha atrás.

Regulador centrífugo Este mecanismo (7) (fig. inferior) recibe movimiento en su eje (B) del árbol de transmisión, de la misma toma que la bomba de aceite (5). Está formado por un grueso plato (A) que recibe movimiento por su árbol (B). En el interior de este plato o volante centrífugo van montadas dos válvulas desplazables (V1 y V2) unidas a los contrapesos (C1 y C2) de distinto tamaño y peso que, por la acción centrífuga, se desplazan hacia afuera abriendo paso al aceite que llega por el conducto (c) hacia el distribuidor.La válvula (V1), por la acción del contrapeso (C1), se abre aproximadamente a las 1 300 r. p. m., dando paso al aceite con la presión suficiente para accionar la válvula (1-

2) del distribuidor (8) y pasar de 1ª a 2ª velocidad. La válvula (V2), por la acción del contrapeso (C2), se abre a las 3 000 r. p. m., dejando pasar el aceite a mayor presión, que se suma al anterior para accionar las válvulas (2-3) y (3-4) del distribuidor, para los cambios de 3ª y 4ª velocidad.

Retardador Este elemento, señalado con la marca (10) en el conjunto general, consiste (fig. inferior) en una válvula accionada por el pedal acelerador que tiene la misión de aumentar la presión en la cara opuesta de las válvulas del distribuidor. Esta presión refuerza la acción de los muelles de las válvulas, consiguiendo que la presión mandada por el regulador sea mayor, para actuar los cambios de marcha. Con ello se consigue apurar más las velocidades, sobre todo en caso de pendientes, donde interesa mantener una velocidad más corta.

Distribuidor Este elemento (8) (fig. esquema principal) constituye el cerebro del mando automático y se compone de tres válvulas (1-2), (2-3) y (3-4) reguladas a distinta presión de funcionamiento, las cuales reciben el aceite a presión del regulador (7) en función de la velocidad del vehículo.Según la presión que llegue a las válvulas, actúa una u otra, mandando el aceite a presión a los mecanismos que actúan los frenos de cinta o embragues de los trenes epicicloidales.

Válvula de mando y bombines de accionamiento La válvula de mando (9) (fig. esquema principal) ejecuta las maniobras de cambio según reciba el aceite a presión por uno u otro lado de sus pistones. Los bombines de

accionamiento (11, 12, 13 y 14) realizan las maniobras de apertura y cierre de las cintas de freno y embragues de acuerdo a la marcha seleccionada.

Funcionamiento del circuitoEl funcionamiento del circuito en las correspondientes posiciones de la palanca de cambios, es el siguiente.

Punto muertoEstando la palanca de cambios en la posición (N), el aceite suministrado por la bomba (4), ya que la (5) no recibe movimiento, pasa por la canalización (a) hacia el bombín de freno (12), venciendo la acción de su resorte y dejando libre al freno (F1). Como el freno (F1) y los embragues (E1 y E2) no reciben presión por estar cortado el circuito en la corredera (6), todos los elementos quedan liberados y, por tanto, los trenes giran en vacío sin transmitir movimiento.

Posición de cambio automáticoColocando la palanca en posición (Dr), se corta la presión de aceite en la canalización (a) y se da paso al circuito por (b y c); el sistema actúa de la siguiente forma:

Primera velocidad.Al cesar la presión en el canal (a), el bombín (12), por la acción de su resorte, cierra el freno de cinta (F2).La presión del canal (b) acciona el bombín (11) que cierra el freno (F1). La presión del canal (c) que llega al regulador (7) no tiene paso al distribuidor (8), ya que al girar a pocas revoluciones el volante del regulador, no actúan los contrapesos, impidiendo la apertura de las válvulas y, por tanto, el paso de aceite. En estas condiciones se tiene:

Segunda velocidad.Cuando el vehículo alcanza mayor velocidad, la transmisión mueve el regulador centrífugo (7) actuando la válvula (V1) y dejando pasar algo de aceite a las válvulas del distribuidor, cuya presión es suficiente para vencer el resorte de la válvula (1-2) (tara más pequeña), permaneciendo cerradas las demás.Esta válvula manda aceite a presión a la válvula de mando (9), pasando al bombín (13) que acciona el embrague (E1) y a la cara posterior del bombín (11) que, ayudado por el resorte, abre el freno (F1). Como los bombines de los elementos (E2 y F2) no reciben presión, estos permanecen en su estado de reposo; o sea:

Tercera velocidadAl aumentar más la velocidad del vehículo, la presión de aceite, por efecto de la bomba (5), es mayor y también lo es el paso del mismo por el regulador centrífugo (7), con lo cual aquella es capaz de vencer el resorte de la válvula (2-3) del distribuidor (8). La presión suministrada por esta válvula llega al bombín (11) abriéndolo y al (12) cerrándolo; llega también a la válvula (8), desplazando el pistón grande hacia la izquierda y, por tanto, cerrando el suministro de la válvula (1-2). Al quedar sin presión, el bombín (13), corta el paso de aceite al bombín (11) que, por la presión del conducto (b), cierra el freno (F1). En estas condiciones se tiene:

Cuarta velocidadA mayor velocidad del vehículo, el regulador (7) abre las dos válvulas mandando aceite con la suficiente presión para vencer el resorte de la válvula (3-4) del distribuidor (8).La presión de esta válvula llega a la válvula (9) desplazando sus pistones hacia la derecha, por ser este émbolo de mayor sección. Este desplazamiento deja libre el paso de aceite procedente de la válvula (1-2) que cierra el bombín (13) y abre el bombín (11).De la misma forma, el aceite procedente de la válvula (2-3), cierra el bombín (14) y abre el (12) con lo que resulta:

Marcha atrásPara efectuar la marcha atrás, se sitúa la palanca en posición (MA). De este modo se accionan mecánicamente unas palancas que producen el enclavamiento de la corona del tren (III), al mismo tiempo que la corredera (6) permite el paso del aceite por (a) y (b), obteniéndose:

Efecto del retardadorSe ha podido observar que el paso de una velocidad a otra se realiza siempre a velocidades determinadas del vehículo, lo que no resulta adecuado pues, a veces, se necesita una velocidad más corta con el motor más acelerado (pendientes, arranque, aceleraciones, etc.).Esto se consigue con el retardador (10), movido por el pedal acelerador, que manda aceite a menor o mayor presión según su recorrido al lado opuesto de las válvulas del distribuidor, con lo cual, el aceite suministrado por el regulador, necesitará mayor presión para accionar estas válvulas, o lo que es lo mismo, mayor velocidad del vehículo para conseguir el mismo efecto. De esta forma se consigue apurar más los cambios, actuando sobre el pedal acelerador y retardador.

Selección de marchas cortasGeneralmente, estas cajas de cambio llevan una posición de la palanca de cambios (Lo), con la que se efectúa un enclavamiento de la válvula (2-3), impidiendo el paso a la 3ª velocidad. En estas condiciones el vehículo circula solamente en 1ª y 2ª velocidad. Esta posición se selecciona para circular con tráfico muy intenso o cuando las pendientes a subir o bajar son muy pronunciadas.

En la figura inferior tenemos un esquema se un sistema hidráulico de control de la cinta de freno y embrague de un tren epicicloidal que no es exactamente igual al estudiado hasta ahora pero si muy parecido. En este sistema, normalmente, en reposo la cinta de freno esta aplicada y el embrague en posición de desacoplado, con lo cual se produce una reducción de velocidad. Pero cuando la "válvula de mando" se desplaza, el aceite a presión procedente de la bomba se introduce por la parte anterior del pistón que acciona la cinta de freno, asi como en el pistón del embrague. Esto hace que la cinta de freno se afloje y que se accione el embrague. En este

momento el embrague bloquea simultáneamente dos elementos del sistema epicicloidal funcionando como un acoplamiento directo.

Cambios automáticos actuales

ParticularidadesLos cambios automáticos han ido evolucionando con el tiempo, sobre todo con la introducción de la electrónica en el automóvil.En los primeros cambios automáticos, la forma de la selección de marchas se realizaba hidráulicamente. Los estados de funcionamiento se registraban mediante elementos constructivos hidráulicos, neumáticos y eléctricos, que se convertían en presiones, con lo que se activaba la selección de marchas.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. 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.

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, sise conduce bajo carga o con empuje. Los sensores envían las informaciones a la unidad de control.

Electrónica: efectúa evaluaciones a través de los sensores y se encarga de decidir que relación de marcha debe acoplar, para ello regula el dispositivo hidráulico del cambio.

Hidráulica se encarga de configurar las presiones de mando y recorridos de acoplamiento.

La unidad de control determina la lógica del acoplamiento de marchas mediante operaciones calculatorias permanentes. Para ello utiliza un programa grabado en memoria que contiene una "curva característica adaptiva", que dependiendo de las informaciones que le envíen los sensores, tomara las decisiones oportunas actuando sobre los dispositivos actuadores.

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 adaptivo.

La curva característica 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 técnico.

Comunicación con otros sistemas del vehículoEl mando electrónico del cambio no es ningún sistema que trabaje aisladamente. El 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 enlazado 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.En algunos sistemas de mando electrónico del cambio se efectúan intercambios de informaciones con los diferentes sistemas del vehículo.

Electrónica del tren de rodaje En caso de una intervención reguladora de un sistema de control de estabilidad (p. ej., 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 mandoelectrónico del cambio a la unidad de control para el sistema de aire acondicionado tan pronto se acciona el interruptor de sobregás.

Nota: las modernas cajas de cambio automático con mando electrónico conservan de las cajas de mando hidráulico: las posiciones más importantes de la palanca selectora - P - R - N - D - que 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.

Curva convencional de acoplamientoEl 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 en la "unidad de control de cambio" 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 inferior sólo se representa el acoplamiento 3ª - 4ª marcha.

Curva característica deportiva y curva característica económicaEn 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 del programa la efectuaba el conductor mediante un conmutador aparte dispuesto en la palanca selectora. Un posterior perfeccionamiento automatizaba la conmutación. Esta tenía lugar teniendo en cuenta la velocidad de accionamiento en el pedal acelerador.A pesar de la mejora seguía tratándose, como anteriormente, de una decisión absoluta: “ECO" o "SPORT" sin tener en cuenta mas factores.

Curvas características adaptivasLos modernos mandos electrónicos del cambio determinan un desplazamiento de la curva característica de cambio 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.

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 contrario.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 es "fuzzy logic"?Este concepto nos lo encontramos ya en muchos aparatos de uso cotidiano como las lavadoras, aspiradoras, videocámaras o máquinas de afeitar eléctricas.La palabra fuzzy proviene del idioma inglés y significa aproximadamente "borrosidad aplicada sistemáticamente". Mediante la "fuzzy logic" se eliminan los clásicos estados de acoplamiento fijos entre marcha y marcha.

Funcionamiento clásicoCon el siguiente ejemplo se quiere mostrar el funcionamiento lógico de un ordenador donde la unidad básica de información es el 0 y 1, es decir encendido o apagado.Un ordenador se puede utilizar para 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 fija no le permite al ordenador ningún margen de tolerancia en la dosificación de cantidades.

Funcionamiento adaptadoSin embargo, además de los enunciados valores 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 flexibilidad que no trabaja con dos valores, sino con muchos valores intermedios entre el los limites.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.

CONVERTIDOR DE PAR DE ENCLAVAMIENTO AUTOMÁTICODurante la marcha a velocidad de crucero del vehículo, la bomba del convertidor de par gira sólo un poco más rápidamente que la turbina. Sin embargo, debe girar más rápidamente a fin de que continúe descargando aceite y aplique el par a los alabes de la turbina. Para la transmisión de fuerza el convertidor siempre necesita de un dos y a un tres por ciento de resbalamiento, pues de lo contrario pararía la corriente de aceite.Esta diferencia de velocidad, o de r.p.m., representa una pérdida de potencia. Por esta razón en las cajas de cambios modernas, disponen de un convertidor de par con enclavamiento. Es decir, cuando el coche alcanza la velocidad de crucero y ni acelera ni decelera, el convertidor de par se enclava. De esto resulta mayor economía de combustible. Además el aceite de la caja de cambios no se calienta en este modo de enclavamiento.El rendimiento de un convertidor de par básico es, por regla general, de un 85%; en motores de gran potencia y números de revoluciones elevados, incluso llega a ser de un 97%.

El convertidor de par con enclavamiento, también se le denomina de otra manera: "embrague anulador del convertidor". Consta de un embrague que bloquea la turbina del convertidor fijandola a la bomba formando un conjunto compacto. Los resortes o muelles aislantes del embrague contribuyen a amortiguar o retrasar la acción del embrague cuando el convertidor de par entra en el modo de enclavamiento. Estos resortes aisladores también amortiguan los impulsos de potencia del motor cuando la caja de cambios está en directa y el convertidor está enclavado. Realizan la misma función que los resortes de torsión en el disco del embrague normal o estándar.

El embrague de anulación del convertidor de par está incorporado a la caja del convertidor de par. Lleva montado un forro de fricción de forma anular y está unido a la turbina. Es accionado por presión de aceite contra la carcasa del convertidor mediante la cual tiene lugar la entrada del par motor.De este modo se dispone de una propulsión rígida, exenta de resbalamiento, igual que un embrague normal de fricción seco.La unidad de control del cambio automático determina cuándo se abre o se cierra el embrague de anulación del convertidor de par.En vehículos con cambio automático, con un embrague de anulación del convertidor de par se

puede reducir en la práctica el consuno de combustible en un 2 a un 8 %, según la característica del vehículo y del cambio.

FuncionamientoLa unidad de control del cambio automático excita la electroválvula. Esta electroválvula se encarga de abrir o cerrar el embrague anulador del convertidor en función del régimen del motor y del par motor.Para activar el embrague anulador del convertidor, la electroválvula abre la cámara de aceite que se encuentra delante del embrague anulador. Ello hace que se reduzca la presión de aceite en esta cámara, y la presión de aceite que se genera por detrás del embrague anulador hace que se cierre dicho embrague.Cuando la electroválvula cierra de nuevo el paso de aceite se vuelve a generar presión por delante del embrague anulador y éste se desactiva.

Otro ejemplo de convertidor de par con embrague anulador, es el que tenemos a continuación. Esta constituido por un portadiscos exterior (11) que esta unido a la bomba (2) a través de la cubierta exterior (4) del convertidor. El portadiscos interior (9), esta unido a la turbina (1). Cuando la unidad de control decide activar el embrague, acciona una electroválvula y la presión del aceite es dirigida a través del árbol primario (6) hacia la cámara de presión a través del émbolo (8). El conjunto de discos (10) es comprimido y se consigue una transmisión directa del par motor entre la bomba y la turbina. Para desactivar el embrague solo hace falta reducir la presión de aceite que entra por el árbol primario y que empuja al embolo.

Frenos de discosAdemas de las "cintas de freno" estudiadas anteriormente para retener uno de los elementos del tren epicicloidal , se utilizan también los "frenos de discos".Los frenos de discos se utilizan como hemos comentado 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 carcasa de 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.

Rueda libreEn algunos modelos de cajas de cambio automática se utiliza una "rueda libre" para el bloqueo de uno de los componentes del tren epicicloidal. La rueda libre tiene la particularidad de bloquear el giro en uno de los sentidos y en el otro sentido permite girar libremente.Existen varios tipos de ruedas libres:

Rueda libre de rodillos En los intersticios entre el anillo interior y exterior se encuentran unos 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.

Rueda 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 haltera. Por acción de la fuerza elástica están permanentementeaplicados. En el sentido de marcha libre, los cuerpos de apriete se abaten, sin impedir la marcha libre. En el sentido de bloqueo, se levantan.

Rueda de aparcamientoEs un mecanismo de enclavamiento de la transmisión automática, que se acciona cuando la palanca selectora de mando se lleva a la posición (P). La rueda de aparcamiento puede estar montada en el árbol de salida y dispone de una corona dentada, en cuyo dentado se enclava una pieza que evita que pueda girar y así se impide el giro y la transmisión de movimiento por parte de la caja de cambios.

Trenes de engranajesAdemas de la unión de engranajes epicicloidales para formar un tren de transmisión, existen otros modelos mas eficientes que toman el nombre de sus inventores.

Cambio WilsonSe compone de 3 trenes epicicloidales. La primera corona, el segundo portasatélites 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.

Cambio SimpsonSe compone de 2 trenes epicicloidales con un piñón central común. El portasatélites 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.Esta compuesto por dos planetarios (P1 y P2) que forman un solo piñón y también por la unión rígida del portasatélites (PS1) con la corona (C2). La salida del movimiento se realiza en esta disposición por medio del eje portasatélites (PS1), mientras que la entrada de movimiento se efectúa a través de un eje interior (e) al del portasatélites que puede ser unido mediante embrague a los planetas (P1 y P2) o a la corona (C1).

En la figura inferior se ven los elementos de mando, que frenan o embragan los distintos elementos que componen el cambio Simpson para obtener las distintas relaciones de cambio. Los elementos de mando esta compuesto por frenos y embragues del tipo multidisco en baño de aceite.

Cambio RavigneauxSe compone de 2 trenes epicicloidales con un portasatélites común.

El portasatélites 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 cajas con 4 marchas adelante y una marcha atrás.Por razón de su tipo se construcción compacto, es especialmente apropiado para vehículos de tracción delantera.

Este tipo de acoplamiento "agrupación dos en uno", dos engrananjes epicicloidales formando un solo conjunto, disposición en la que se utiliza una sola corona, común a los dos trenes, cada uno de los cuales esta dotado de sus correspondientes planetarios y satélites. Los planetarios son independientes entre si, mientras que los satélites están enlazados por engrane directo.

FuncionamientoEn la figura inferior se muestra la adaptación del cambio Ravigneaux a una caja de cambios automática. En el esquema puede verse que el movimiento de la turbina puede ser aplicado a cada uno de los planetarios (P1) y (P2), activando los correspondientes embragues (El) y (E2). Este movimiento será transmitido a través de los satélites (SI) y (S2) a la corona (C) y desde ella al piñón de ataque y diferencial que mueve las ruedas. En la obtención de las distintas relaciones, el freno (Fl) actúa sobre el eje portasatélites (común a S1 y S2), el cual está montado sobre un sistema de rueda libre (R.L), que solamente permite el giro del portasatélites en un sentido. El freno (F2) produce el enclavamiento del planetario (P2) cuando es activado por el circuito hidráulico de mando.

En la figura se muestra la cadena cinemática de obtención de las distintas relaciones de marcha en un cambio Ravigneaux.

1ª velocidad : el movimiento de la turbina es trasmitido directamente al planetario (P1), el cual arrastra en su giro los satélites (S1), que a su vez transmiten el movimiento a los satélites (S2), quienes arrastran la corona (C) en el mismo sentido de giro pero a una velocidad reducida. Hay que destacar que en esta relación de marcha, el portasatélites permanece inmóvil por la acción de la rueda libre sobre el que va montado, girando los satélites sobre sus respectivos, sin movimiento de traslación. Efectivamente, el giro de los satélites (S1) arrastrados por el planetario (P1) tiende a desplazar al portasatélites en sentido de giro contrario al planetario (P1), a lo cual se opone la rueda libre sobre la que se monta este eje portasatélites.

2ª velocidad : se activan el embrague El y el freno F2, con lo cual, el movimiento de la turbina está aplicado al planetario (P1), mientras que el (P2) se mantiene inmovilizado. En estas condiciones, el planetario (P1) da movimiento a los satélites (S1) y éstos a los (S2), quienes, a su vez, arrastran la corona (C), rodando al mismo tiempo sobre el planetario (P2) con un movimiento de traslación. Con ello se obtiene una relación de desmultiplicación menor que en el caso anterior.

3ª velocidad : se activan El y E2, con lo cual, el giro de la turbina es transmitido a la vez a ambos planetarios (Pl) y (P2), los cuales tienden a arrastrar a sus respectivos satélites (S1) y (S2). Como estos satélites están engranados entre sí y tienden a girar en sentido contrario unos de los otros, se produce un bloqueo del tren epicicloidal, como consecuencia del cual la corona es arrastrada a la misma velocidad de giro de los planetarios, obteniéndose así la directa.

Marcha atrás : se activan el embrague E2 y el freno F1, con lo cual, el movimiento de la turbina es transmitido al planetario (P2), mientras el portasatélites es bloqueado. En estas condiciones el planetario (P2) transmite movimiento a los satélites (S2) directamente, que girando sobre sus ejes, sin translación, arrastran la corona (C) en sentido contrario al giro del planetario, obteniéndose así la marcha atrás.

En algunos modelos de caja automática con tren Ravigneaux se obtiene una cuarta velocidad transmitiendo el movimiento de la turbina directamente al portasatélites por medio de un tercer embrague, e inmovilizando al mismo tiempo el planetario (P2). Con ello se consigue el arrastre de la corona directamente por los satélites, que ruedan sobre el planetario, consiguiéndose así una multiplicación de giro y, por tanto, una relación de marcha superior a la directa.

Aceite de cambio automático = ATF (Automatic Transmission Fluid)El aceite en el cambio automático ha de cumplir en su circuito diferentes requerimientos:

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 incluso temperaturas de 250°C a 400°C. El aceite deberá cumplir todas las tareas en cualquier condición.En especial en los aceites utilizados en este tipo de cambios, 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 para el aceite hidráulico de transmisión establecidos por General Motors (ATF Dexron) y Ford (ATF Mercon).

Nivel/temperatura del aceiteEl 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.

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 de aceite.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 actualidad del 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.El nivel de llenado erróneo en un cambio automático, puede dar lugar a perturbaciones de funcionamiento y daños 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.

Nota: Utilizar únicamente el aceite autorizado por el fabricante del vehículo. Otros aceites o aditivos pueden poseer propiedades modificadas y resultan desventajosos para el funcionamiento y la vida útil del cambio.

Circuito hidráulico y bomba de aceiteEn el cambio automático, el convertidor, la electrónica y los engranajes planetarios están convenientemente asistidos con la hidráulica.En el cambio automático, el que hace el trabajo definitivo es el aceite. Por ello, el aceite y el equipo hidráulico tienen también especial importancia en el cambio automático, pues sin aceite se pierden todas las funciones del cambio de marchas.El aceite adquiere presión por efecto de una bomba que impulsa el aceite por el circuito

hidráulico. 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.

Distribuidor hidráulico del cambioEste distribuidor 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 yse distribuye a los elementos del cambio. Por regla general, el distribuidor hidráulico se compone de varias carcasas de válvula.Una carcasa de válvulas representa el cuerpo para todas las válvulas que se 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 correderamanual.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 hidráulicoEl esquema hidráulico comprende todos los elementos que intervienen para el accionamiento de los embragues y frenos, asi como el convertidor de par.

En la figura inferior se ve 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 actuadores del cambio, Según el diseño del cambio, en un moderno cambio de cuatro marchas pueden ser de seis fricción u ocho elementos de fricción (embragues y frenos).

Las presiones en el sistema hidráulicoEn el sistema hidráulico se necesita el aceite en diferentes escalones de presión. Las válvulas reguladoras de presión y las electroválvulas de regulación se utilizan para generar los necesarios niveles 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. Mediante una salida para presión cero controlada, la presión de trabajo se controla con la "válvula reguladora de 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 actuador" del cambio.

Presión de válvula de conmutación , Presión de válvula reguladoraLa presión de válvula de conmutación se ajusta de 3 hasta 8 bares mediante una válvula reguladora de presión. Esta presión alimenta las electroválvulas (válvulas magnéticas).Las electroválvulas de conmutación regulan, con la presión de la válvula de conmutación, las válvulas de conmutación pospuestas, las cuales regulan por su parte los elementos actuadores del cambioLa 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 electroválvula de regulación, una válvula reguladora de presión pospuesta, p. ej., 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 electroválvula 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 y Presión de engraseLa 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 y 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 cambioEn el cambio automático de mando electrónico se utilizan electroválvulas como elementos hidráulicos (electroválvula de conmutación, electroválvula de regulación).Además encuentran aplicación válvulas de conmutación que sólo trabajan hidráulicamente.

Electroválvulas de conmutación Las electroválvulas de conmutación conducen la presión del aceite a una válvula de conmutación o reducen 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 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 electroválvulas de conmutación se activan con señal de mando digital (con. - descon.). La presión de válvula de conmutación actúa como presión de mando sobre la válvula de conmutación.

Válvulas 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 o correderas de conmutación.

Electroválvulas 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 tanto, una activación progresiva.

o Intensidad baja de corriente = presión alta

o Intensidad alta de corriente = presión baja

Las electroválvulas 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).

Funcionamiento de electroválvula de conmutación y válvula de conmutaciónEste ejemplo nos muestra que un elemento del cambio no recibe presión de trabajo mediante la electroválvula.

Posición de reposo La electroválvula 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 electroválvula 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).

Ejemplo de caja de cambios automática

IntroducciónSe trata de una transmisión automática de control electrónico que proporciona 4 velocidades hacia delante y una hacia atrás. La transmisión esta posicionada en linea con el motor. Esta caja de cambios no utiliza engranajes epicicloidales ni sistemas similares, su constitución es muy similar a las cajas de cambio manuales de engranajes paralelos y sincronizadores. Esta caja de cambios sustituye los sincronizadores por unos embragues que son los encargados de engranar los piñones que proporcionan las distintas velocidades. La utilización de embragues permite controlar los cambios de forma automática y se puede prescindir del embrague mecánico de fricción y sustituirlo por un convertidor de par. El funcionamiento de la caja de cambios esta controlada por medio de una gestión electrónica.

Selección de marchasEl cambio tiene 8 posiciones : "P" Park, "R" Reverse, "N" Neutral, "D4" rango de 1ª a 4ª velocidad, "D3" rango de 1ª a 3ª velocidad, "2" 2º engranaje y "1" 1º engranaje. También cuenta con un modo de cambio "deportivo secuencial" que ha sido adoptado en la posición "D4".

Posición Descripción

"P" ParkRuedas delanteras bloqueadas, engranaje de parking engranado en el árbol intermedio. Todos los embragues inactivos.

"R" Reverse

Marcha atrás, selector de marcha atrás engranado con el engranaje de marcha atrás del árbol intermedio y 4º embrague accionado.

"N" Neutral Todos los embragues inactivos.

"D4" Drive (cambio de 1ª a 4ª velocidad)

Conducción normal, empezando con coche parado, se cambia de 1ª a 2ª a 3ª hasta 4ª, dependiendo de la velocidad del vehículo y de la posición del acelerador. En deceleración se cambia de 3ª a 2ª y 1ª hasta detener el vehículo. El mecanismo de bloqueo

De 1ª a 4ª en modo deportivo secuencial.1 o 2 o 3 o 4 Drive

El modo de cambio deportivo secuencial; cambia entre 1ª y 4ª con la palanca de cambio, como una caja de cambios manual. El cambio automáticamente reduce de marcha de 4ª a 3ª para conseguir mas potencia al subir una pendiente o proveer freno motor cuando se esta descendiendo una pendiente. Cuando el vehículo decelera hasta pararse, el cambio se posiciona en 1ª velocidad automáticamente.El mecanismo de bloqueo vuelve a funcionar durante el cambio en 2ª, 3ª y 4ª velocidad.

"D3" Drive (de 1ª a 3ª velocidad)

Para rápidas aceleraciones en autopistas o carreteras de muchas curvas, subidas y bajadas; arrancando de parado en 1ª, cambia automáticamente a 2ª y 3ª, dependiendo de la velocidad del vehículo y la posición del acelerador. En deceleración cambiando de 2ª a 1ª y parada. El mecanismo de bloqueo funciona en 2ª y 3ª velocidad.

"2" SecondConduciendo en 2ª, permanece en 2ª, no se puede subir o bajar marchas. Para freno motor o mejor tracción con el coche parado o superficies deslizantes.

"1" First Conduciendo en 1ª velocidad; permanece en 1ª

velocidad, no se puede subir o bajar marchas. Para freno motor.

Arrancar solo es posible en las posiciones "P" y "N", mediante el uso de la palanca deslizante, interruptor de seguridad.

Indicador de posición de marchaEl indicador de posición de marcha situado en el panel de instrumentos muestra que marchas esta engranada, sin tener que mirar a la palanca de cambios. Con la palanca de cambios en la posición D4 (modo deportivo secuencial) se puede ver la marcha seleccionada en el panel de instrumentos.

EmbraguesLas 4 velocidades que proporciona la caja de cambios automática, utiliza 4 embragues accionados hidraulicamente, que engranan o desengranan los engranajes de transmisión. Cuando la presión hidráulica acciona un embrague, este mediante un pistón presiona sobre unos discos que bloquean los engranajes y los arboles de transmisión proporcionando las diferentes velocidades según el embrague que se bloquee.

1º embrague: El 1º embrague engrana o desengrana el 1º engranaje y esta situado en la mitad del árbol secundario. El 1º embrague forma conjunto con el 2º embrague. Recibe presión hidráulica a través de un tubo de alimentación independiente del árbol secundario.

2º embrague: El 2º embrague engrana o desengrana el 2º engranaje y esta situado en la mitad del árbol secundario. El 2º embrague forma conjunto con el 1º embrague. Recibe presión hidráulica a través del árbol secundario por un circuito conectado al circuito interno

3º embrague. El 3º embrague engrana o desengrana el 3º engranaje y esta situado en la mitad del árbol principal. El 3º embrague forma conjunto con el 4º embrague. Recibe presión hidráulica a través de un tubo de alimentación independiente del árbol principal.

4º embrague: El 4º embrague engrana o desengrana el 4º engranaje y esta situado en la mitad del árbol principal. El 4º embrague forma conjunto con el 3º embrague. Recibe presión hidráulica a través de un conducto de alimentación independiente del árbol principal.

Situación de los engranajes (piñones)

Engranajes sobre el árbol principal

El 3º engranaje es engranado/desengranado con el árbol principal por el 3º embrague El 4º engranaje es engranado/desengranado con el árbol principal por el 4º embrague

El engranaje de marcha atrás es engranado/desengranado con el árbol principal por el 4º embrague

Tiene un piñón de salida, esta engranado y es solidario con el árbol principal, rotando a la misma velocidad.

Engranajes sobre el árbol intermedio o contraeje

El piñón de ataque al diferencial es solidario con el árbol intermedio El 1º engranaje, 3º engranaje, 2º engranaje y el engranaje de Parking son solidarios

con el árbol intermedio y rotan a la misma velocidad que el.

El 4º engranaje y el engranaje de marcha atrás no son solidarios con el árbol intermedio. El selector de marcha atrás engrana el 4º engranaje o el engranaje de marcha atrás con el cubo selector de marcha atrás. El cubo selector de marcha atrás esta engranado con el árbol intermedio para acoplar a este árbol el 4º engranaje o el engranaje de marcha atrás.

El piñón de salida no es solidario con el árbol intermedio.

Engranajes sobre el árbol secundario

El 1º engranaje es engranado/desengranado con el árbol secundario por el 1º embrague.

El 2º engranaje es engranado/desengranado con el árbol secundario por el 2º embrague

Tiene un piñón de salida, esta engranado y es solidario con el árbol secundario, rotando a la misma velocidad.

Esquema interno del caja de cambios

Funcionamiento de los componentes de la caja de cambios

Posici Convet 1º 2º 3º 4º engra engra

ónidor de

par

engranaje1º

embrague

engranaje2º

embrague

engranaje3º

embrague

naje de

marcha atrás

naje de

Parking

engranaje

embrague

P O x x x x x x O

R O x x x x O O x

N O x x x x x x x

D4

1ª O O x x x x x x

2ª O x O x x x x x

3ª O x x O x x x x

4ª O x x x O O x x

D3

1ª O O x x x x x x

2ª O x O x x x x x

3ª O x x O x x x x

2 O x O x x x x x

1 O O x x x x x x

O: funcionax: no funciona

Posición "P"La presión hidráulica no es aplicada a los embragues. La potencia del motor no es transmitida al árbol intermedio. El árbol intermedio es bloqueado por el engranaje de parking.

Posición "N"La potencia del motor es transmitida a través del convertidor de par al piñón de salida del árbol primario, al piñón de salida del árbol intermedio, y al piñón de salida del árbol secundario, pero la presión hidráulica no actúa sobre los embragues. La potencia no es transmitida al árbol intermedio y por lo tanto al piñón de ataque al diferencial. El 4º engranaje del árbol intermedio es engranado con el cubo selector y el árbol intermedio por el selector de marcha atrás, cuando la palanca de cambios es posicinada en posición N desde la posición D4. El engranaje de marcha atrás es engranado cuando se cambia a la posición R.

En la posición "D4" o "D3", se selecciona la marcha adecuada automáticamente de 1ª, 2ª , 3ª y 4ª de acuerdo a las condiciones de marcha del vehículo teniendo en cuenta la velocidad del vehículo y la posición del pedal acelerador.

Posición "D4" o "D3". funcionando en 1º velocidad (1º engranaje)

1. La presión hidráulica es aplicada al 1º embrague, engranando el 1º engranaje del árbol secundario con el 1º engranaje del árbol intermedio.

2. El piñón de salida del árbol principal mueve el árbol secundario a través del piñón de salida del árbol intermediario.

3. El 1º engranaje del árbol secundario mueve el 1º engranaje del árbol intermedio.

4. La potencia del motor es transmitida al piñón de ataque que mueve el diferencial.


1. La presión hidráulica es aplicada al 2º embrague, este engrana el 2º engranaje del árbol secundario que mueve el árbol intermedio.

2. El piñón de salida del árbol principal mueve el árbol secundario a través del piñón de salida del árbol intermedio.

3. El 2º engranaje del árbol secundario mueve el 2º engranaje del árbol intermedio que a su vez mueve el árbol intermedio.

4. La potencia del motor es transmitida a través de la caja terminando en el piñón de ataque al diferencial que mueve el diferencial.


1. La presión hidráulica es aplicada al 3º embrague, este engrana al 3º engranaje del árbol principal.

2. El 3º engranaje del árbol principal mueve el 3º engranaje del árbol intermedio y por lo tanto se mueve dicho árbol.

3. La potencia del motor es transmitida a través de la caja y sale a través del piñón de ataque al diferencial que mueve el diferencial.

Posición "D4". funcionando en 4º velocidad (4º engranaje)

1. La presión hidráulica es aplicada a la servo válvula engranando el selector de marcha atrás con el 4º engranaje del árbol intermedio .......

2. La presión hidráulica es entonces aplicada al 4º embrague, entonces el 4º embrague engrana el 4º engranaje con el árbol principal.

3. El 4º engranaje del árbol principal mueve el 4º engranaje del árbol intermedio, el cual mueve el árbol intermedio por medio del cubo selector de marcha atrás.

4. La potencia del motor es transmitida a través de la caja de cambios hasta el piñón de ataque al diferencial, que mueve el diferencial.

Posición "R", marcha atrás

1. La presión hidráulica es aplicada a la servoválvula que engrana el selector de marcha atrás, con el engranaje de marcha atrás del árbol intermedio, cuando la palanca de cambios esta en Posición R.

2. La presión hidráulica también es aplicada al 4º embrague, entonces el 4º embrague engrana el engranaje de marcha atrás con el árbol principal.

3. El engranaje de marcha atrás del árbol principal, mueve el engranaje de marcha atrás del árbol intermedio por medio de otro engranaje (de salida).

4. El sentido de rotación del árbol intermedio es cambiado por medio del engranaje de salida que se sitúa entre el engranaje de marchas atrás del árbol principal y el engranaje de marcha atrás del árbol intermedio.

5. El engranaje de marcha atrás mueve el árbol intermedio por medio del cubo selector de marcha atrás que es activado por el selector de marcha atrás.

6. La potencia del motor es transmitida a través de la caja de cambios hasta el piñón de ataque al diferencial que mueve el diferencial.

Gestión electrónica del cambioLa gestión electrónica del cambio esta compuesta por una unidad de control o centralita, sensores y seis electroválvulas. La gestión electrónica del cambio y el bloqueo del convertidor proporcionan un conducción suave y confortable. La centralita de cambio esta instalada detrás del salpicadero (panel de mandos) al lado del pasajero.El par motor es transmitido por la caja de cambios que es controlada por la centralita de cambio. Esta centralita recibe información de los sensores que le permiten determinar la selección de la marcha adecuada. La centralita selecciona la marcha actuando sobre unas electroválvulas de control A, B y C. La gestión electrónica nos permite ademas tener un modo de cambio "deportivo" secuencial.

La centralita recibe información de los sensores:

de velocidad del vehículo, de la posición del pedal acelerador,

del contactor del pedal de freno y,

de la posición de palanca selectora de cambio

El momento en que se cambia de una marcha a otra dependen de la velocidad del vehículo, pero también interviene sobre todo la posición del pedal acelerador. El pisar el acelerador a fondo se consigue un mayor rendimiento en cada velocidad, mientras que si se acelera parcialmente, el cambio de marchas se produce a un régimen bastante mas bajo. Existe un dispositivo automático que funciona al pisar bruscamente a fondo el acelerador, mediante el cual se obtiene el paso a una velocidad mas corta, siempre que las revoluciones del motor no suban en exceso y lo mismo ocurre cuando se pisa el freno y hay una fuerte deceleración.

La centralita de cambio esta conectada con la centralita de control del motor para por ejemplo: variar el momento de encendido en las bujías del motor, cuando actúa la caja de cambios.

Esquema de bloques de la gestión electrónica del cambio

Esquema eléctrico de la gestión electrónica del cambio.

Control de bloqueo del convertidor parUna electroválvula de control de bloqueo actúa mediante presión modulada sobre otra válvula que controla el bloqueo del convertidor de par. La centralita de cambio a su vez controla la electroválvula y modula la presión mediante dos electroválvulas A y B. Cuando se activa la electroválvula de bloqueo, empieza la función de bloqueo del convertidor. La presión modulada por las electroválvulas A y B actúa sobre la válvula de bloqueo y también sobre la válvula secuencial. El mecanismo de bloqueo funciona cuando la caja de cambios esta seleccionada en 2ª, 3ª y 4ª velocidad con la palanca selectora colocada en "D4". También funciona en modo deportivo secuencial y en 2ª y 3ª en la posición "D3" de la palanca de cambios.

La centralita de cambio puede variar la presión a la que se bloquea el convertidor de par, por lo que el grado de bloqueo dependerá de la presión del aceite que incide en el pistón de bloqueo.

Control hidráulicoEl distribuidor hidráulico o soporte de válvulas incluye: el soporte de la válvula principal, el soporte de la válvula reguladora, el soporte del servo y del acumulador hidráulico. La bomba de presión de alimentación del aceite ATF es accionada por el convertidor de par. El aceite a presión fluye a través de la válvula reguladora que mantiene la presión del aceite a un valor especificado, este aceite pasa a través del distribuidor hidráulico, que lo envía a la válvula manual que lo reparte a cada uno de los embragues de accionamiento. Las electroválvulas de cambio B y C están montada fuera de la carcasa del convertidor de par. La electroválvula de cambio A y la electroválvula de control de bloqueo del convertidor están montadas sobre la carcasa del convertidor de par. Las electroválvulas de control de presión A y B están montadas sobre la carcasa de la caja de cambios.

El distribuidor hidráulico tiene la función de controlar el suministro o no suministro de aceite hidráulico, así como el control de la presión que se envía al circuito hidráulico.

El soporte de la válvula reguladora esta situado sobre la válvula distribuidora. Este soporte contiene la válvula reguladora, la válvula secuencial de bloqueo, y la válvula de descarga.

La válvula reguladora de presión esta condicionada en su funcionamiento por el reactor del convertidor de par. El convertidor de par tiene un árbol con un brazo que incide sobre el muelle de la válvula reguladora, comprimiendolo, sobre todo cuando se solicita una fuerte aceleración por parte del conductor o cuando el vehículo sube por una pronunciada pendiente. Al comprimirse el muelle de la válvula reguladora, esta permite un aumento de presión en el circuito hidráulico.

El soporte del servo esta situado sobre el distribuidor hidráulico. Contiene la servo válvula, la válvula de cambio A, la válvula de cambio B, la válvula CPC A y B y el 3º y 4º acumulador.

El soporte del acumulador esta situado sobre la carcasa del convertidor de par, próximo al distribuidor hidráulico. Contiene el 1º y 2º acumulador y la válvula detectora de lubricación.

En la figura siguiente tenemos todo el esquema hidráulico de control de la caja de cambios.

En el siguiente esquema tenemos el despiece de la caja de cambios, no se ve la parte del convertidor hidráulico.

Despiece de los embragues

Cambio automático de 5 marchas Tiptronic

Esta caja de cambios de 5 marchas, esta adaptada para vehículos con el motor montado en posición transversal. Es utilizada por vehículos de la marca Audi-Volkswagen y fabricada por la marca "Jatco".La escasez de espacio en el vano motor en estos vehículos ha hecho necesario disponer tres engranajes planetarios a dos niveles.En el árbol de salida del convertidor de par están dispuestos directamente los engranajes planetarios I y II. Debajo se encuentra el engranaje planetario III en un árbol por separado.Los engranajes planetarios I y II están comunicados con el engranaje planetario III a través de los piñones cilíndricos A y B.La salida de par se realiza siempre a través del piñón de salida sobre el árbol del engranaje planetario III. A partir del piñón de salida, el par se transmite hacia el grupo diferencial y lossemiejes.

Este cambio se caracteriza por los siguientes componentes y funciones:

Cambio automático de las cinco marchas mediante programas de conducción supeditados al conductor y a las condiciones de la marcha

Un programa de conducción en función de la resistencia que se opone a la marcha (detecta resistencias a la marcha, tales como subidas y bajadas, conducción con remolque y viento contrario)

Tiptronic

Indicador de las marchas en el cuadro de instrumentos

Bloqueo anti-extracción de la llave de contacto

Convertidor de par con embrague anulador del convertidor de par

Desacoplamiento en parado

Selección de marchas

Pista de cambios automáticos En la posición «D», la transmisión selecciona de forma automática las marchas de 1 a 5, en función de las cargas momentáneas.Sin embargo, el conductor no puede seleccionar directamente la primera marcha, sino que es seleccionada por la unidad de control en función de la carga momentánea del vehículo.La I marcha sólo puede ser engranada de forma directa teniendo la palanca en la pista de selección Tiptronic. En ese caso trabaja con freno motor.

Pista de selección Tiptronic Si se lleva la palanca selectora a la pista de selección de la derecha, la transmisión pasa al programa Tiptronic. Si con este programa se pulsa brevemente la palanca selectora hacia delante o hacia atrás, la transmisión cambia respectivamente hacia una marcha superior o inferior.Breve pulsación en dirección «+»: La transmisión cambia una marcha a mayor.Breve pulsación en dirección «–»: La transmisión cambia una marcha a menor.En el cuadro de instrumentos se visualiza la marcha que se encuentra engranada momentáneamente.

En la figura inferior podemos ver el esquema interno de todos los componentes que forman esta caja de cambios.

Convertidor de parEl convertidor de par está equipado con un embrague anulador, que a regímenes superiores transmite el par del motor directamente al árbol primario del cambio sin resbalamiento por parte del convertidor. El embrague anulador del convertidor de par cierra de forma regulada por la unidad de control de cambio.Teniendo en cuenta el régimen y el par del motor, la unidad de control del cambio decide que resulta más económico cerrar el embrague anulador, lo efectúa excitando la electroválvula. La electroválvula abre la cámara de aceite ante el embrague anulador, de modo que se pueda descargar la presión del aceite. Debido a ello predomina la presión de aceite detrás del embrague, haciendo que éste cierre.

Si la electroválvula cierra el caudal de paso se vuelve a presurizar el aceite ante el embrague, haciendo que abra.

Bomba de aceite ATF (Automatic Transmission Fluid)La bomba de aceite ATF es impulsada por la rueda de bomba del convertidor de par. Asume la función de aspirar el aceite ATF del depósito, generar presión de aceite y suministrar el aceite a presión a la caja de cambios. El aceite ademas de producir trabajo para impulsar los distintos elementos del cambio también sirve para lubricar la caja de cambios y el el grupo diferencial. El aceite ATF está previsto para toda la vida útil del cambio, esta caja en concreto lleva una cantidad de 9 litros

El engranaje planetarioTambién llamado engranaje epicicloidal consta de tres conjuntos planetarios parciales, a través de los cuales se conectan las cinco marchas adelante y la marcha atrás.

Los engranajes planetarios I y II : están comunicados con el árbol de turbina del convertidor de par. La entrada del par en el engranaje planetario I se realiza a través del embrague K3 (comunicación indirecta). El par sólo puede ser transmitido al engranaje planetario I estando cerrado el embrague K3. El engranaje planetario II está comunicado fijamente (directamente) con el árbol de turbina a través del planeta.La entrega de par se realiza siempre desde el portasatélites del engranaje planetario II hacia el piñón cilíndrico A.

El engranaje planetario III : recibe el par a través de los piñones cilíndricos A y B sobre la corona interior. La salida de par se realiza a través del portasatélites sobre el piñón secundario hacia el grupo diferencial.

ActuadoresAbriendo y cerrando los embragues y frenos se impulsan o retienen componentes del engranaje planetario, conectándose así las diferentes marchas. A través de los embragues K1, K2 y K3 y los frenos B1 y B2 se conectan las marchas de 1ª a 4ª y la marcha atrás.El par del motor se apoya contra las ruedas libres de los engranajes planetarios I y III al iniciar la marcha.La V marcha se conecta por medio del embrague K4 en el engranaje planetario III. El freno B3 está cerrado en todas las marchas, excepto en la V.

Uniones solidariasLos engranajes planetarios I y II están unidos mecánicamente a través de la corona interior perteneciente al conjunto planetario I y el portasatélites del conjunto planetario II. A travésdel portasatélites II también se realiza la entrega de par hacia el piñón cilíndrico A.En el engranaje planetario III también existen uniones mecánicas fijas. El piñón cilíndrico B está unido solidariamente a la corona interior del conjunto planetario y el portasatélites gira a su vez solidariamente con el árbol secundario.

EmbraguesLos embragues reciben el aceite ATF a presión procedente del distribuidor hidráulico. Estando cerrados impulsan componentes específicos del engranaje planetario, transmitiendo así el par del motor hacia el grupo diferencial.

El embrague K1 : estando cerrado, impulsa la corona interior del conjunto planetario II y el portasatélites del conjunto planetario I. Cierra en la primera, segunda y tercera marchas y posee un elemento de compensación para las fuerzas centrífugas.

El embrague K2 : impulsa el planeta del conjunto planetario I. Trabaja con una válvula de bola y cierra en segunda marcha.

El embrague K3 : impulsa al portasatélites del conjunto planetario I. A través del K3 se conecta la tercera, cuarta y quinta marchas. Este embrague también tiene compensadas las fuerzas centrífugas.

El embrague K4 : en la quinta marcha, se encarga de impulsar el planeta del conjunto planetario III. Es un embrague de válvula de bola.

Los frenosEn el cambio automático asumen la función de establecer las transmisiones de las marchas a base de retener componentes específicos en el conjunto planetario. En el cambio automático de 5 marchas se implantan diversos tipos de frenos:

dos frenos multidisco y un freno de cinta.

Los frenos multidisco: funcionan básicamente igual que los embragues de discos múltiples. Constan asimismo de dos paquetes de discos, que se comprimen por fuerza hidráulica. Contrariamente a los embragues, que impulsan componentes móviles del conjunto planetario, los frenos multidisco frenan estos componentes.

Su funcionamiento se basa: en el caso del freno B1, un paquete de discos se encuentra comunicado con las carcasa del cambio y el otro con el portasatélites del grupo planetario I. Si el freno ha de retener al portasatélites, la unidad de control envía aceite ATF a presión a través del distribuidor hidráulico hacia el paquete de discos múltiples.

Los frenos de cinta: en el cambio automático asumen la misma función que los frenos de discos múltiples. Sin embargo, en este caso no se comprimen los paquetes de discos múltiples, sino

que se aprieta una cinta de freno por la acción de un cilindro hidráulico.En la figura se puede apreciar, que al estar apretada la cinta de freno se retiene el planeta del engranaje planetario.

Los frenos multidisco que participan en el funcionamiento del cambio son los siguientes:

El freno multidisco B1 : retiene al portasatélites del engranaje planetario II en la marcha atrás y en la primera marcha de Tiptronic al frenar con el motor.

El freno multidisco B2 : retiene el planeta del engranaje planetario I en segunda, cuarta y quinta marchas.

El freno de cinta B3: retiene el planeta del engranaje planetario III. Está cerrado en todas las marchas, excepto en la quinta.

Acumuladores de presiónEn los circuitos hidráulicos de los embragues K1, K3 y K4, así como del freno multidisco B2 se encuentra respectivamente un acumulador de presión. Hay otros dos acumuladores de presión instalados en la caja de selección y dos en la carcasa del cambio. Asumen la función de conferir características suaves al cierre de los embragues y del freno mencionados.

FuncionamientoComo ejemplo teniendo las siguientes condiciones: primera marcha, palanca selectora en posición «D». Si ha de cerrar uno de los embragues mencionados en la introducción a este tema o si ha de cerrar el freno, fluye aceite ATF a presión simultáneamente desde el distribuidor hidráulico hacia el acumulador de presión y hacia el embrague o freno que ha de cerrar.En el acumulador de presión, el aceite oprime en contra de un émbolo sometido a presión de aceite y fuerza de muelle. De esa forma, una parte de la presión del aceite se «consume» para trabajar contra la fuerza del muelle y la presión del aceite que se opone, de modo que en el embrague no quede aplicada la plena presión del aceite. El embrague no cierra todavía por completo.Sólo cuando el émbolo ha alcanzado su posición final, es cuando actúa toda la presión sobre el embrague, haciendo que cierre por completo. Esta operación se desarrolla en la misma forma en el caso de los embragues K3 y K4, así como del freno B2 y se repite con cada cambio de marcha.

El control hidráulicoDesempeña la función de gestionar al momento preciso de activar los cambios automáticos para subir o bajar de marchas según sea la necesidad. Consta de los siguientes componentes:

el distribuidor hidráulico con válvulas conmutadoras y dos acumuladores de presión las electroválvulas y

el selector manual.

El distribuidor hidráulico: asume la función de adaptar la presión de la bomba del aceite ATF a la presión de conmutación y distribuirla hacia todos los órganos de conmutación o cambio.

Las electroválvulas: están dispuestas en el distribuidor hidráulico. Sus funciones son gestionadas por la unidad de control. A través de ellas se realizan todas las modificaciones de la presión del aceite en sus conductos y se suministra el aceite a presión para los embragues y frenos.

El selector manual: se acciona por medio de la palanca de cambios. Con su ayuda selecciona el conductor la gama de marchas que desea poner en vigor. La cuarta marcha y la marcha atrás las conecta directamente sin intervención de la unidad de control.

Funcionamiento de la caja de cambios para las distintas velocidades y elementos que intervienen en la selección.

Nota: En la I marcha del modo Tiptronic se cierra adicionalmente el freno B1. De esa forma se puede utilizar el freno motor.

Unidad de controlLa unidad de control para cambio automático es el cerebro del cambio. Previo análisis de la información de entrada procedente de los sensores, gestiona las señales de salida para las funciones de los actuadores.

Programas de conducciónLa unidad de control tiene implementado un programa supeditado a las características de la conducción y de las condiciones momentáneas de la marcha, basado en el proceso de lainformación a través de una lógica difusa «fuzzy logic».Otro programa detecta y considera la resistencia que se opone a la marcha, p. ej. en subidas o bajadas, pero también las influencias tales como el viento contrario o la conducción con unremolque acoplado.

Marcha de emergenciaSi se avería la unidad de control del cambio, sigue siendo posible conectar la cuarta marcha y la marcha atrás. Estas marchas se conectan mecánicamente en la caja de selección por medio de la palanca selectora y el selector manual.

Señales de entrada y salida a la unidad de control

Señal de par de la unidad de control del motorEn todos los vehículos con acelerador electrónico, la magnitud de entrada principal para la unidad de control del cambio es la señal de par procedente de la unidad de control del motor. Esta señal la recibe la unidad de control del cambio a través del CAN-Bus. Viene a sustituir a la señal del potenciómetro de la mariposa, que se empleaba en los cambiosautomáticos precedentes.Con la nueva estructura de funciones en las unidades de control del motor, basadas en el par del motor como la magnitud de referencia principal, está dado ahora el caso que la señalde la unidad de control del motor guarda una referencia directa con respecto al par momentáneo. Esto permite que la unidad de control del cambio pueda adaptar de una forma bastante más exacta las presiones de cambio al par momentáneo, configurando así los cambios más precisos y suaves.

Después de analizar la señal de par, la unidad de control del cambio define las presiones que son necesarias para los cambios. El desarrollo cronológico del ciclo de cambio está configurado de modo que la unidad de control del cambio señalice primeramente a la unidad de control del motor la intención de cambiar de marcha. A raíz de ello, la unidad de control del motor reduce el par, de modo que la unidad de control del cambio pueda cerrar los embragues aplicando una presión leve. De ese modo se obtienen cambios suaves y exentos de tirones.

Efectos en caso de ausentarse la señal:Los cambios se manifiestan más secos, porque la unidad de control del cambio no puede adaptar la presión para los cambios.

Transmisión directa de datos a la unidad de control (sin pasar por el CAN-Bus)

Sensores de régimenEl cambio automático incluye tres sensores de régimen. Los tres están alojados en el propio cambio y no están accesibles por fuera. Son sensores inductivos de idéntico diseño.

El sensor de régimen de entrada al cambio: detecta el número de revoluciones del árbol de entrada al cambio. A esos efectos explora los dientes por la parte exterior del embrague K2. La unidad de control emplea esta señal para gestionar el funcionamiento

para el embrague anulador del convertidor de par y para calcular el patinaje del embrague anulador del convertidor de par.En caso de ausentarse la señal los cambios resultan más secos. Se desactiva el desacoplamiento en parado y ya no se puede cerrar el embrague anulador del convertidor de par.

El transmisor de régimen del árbol intermediario: genera una señal explorando los dientes del piñón cilíndrico A en la salida de par de los conjuntos planetarios I y II. La unidad de control necesita esta señal para los tiempos de apertura y cierre de los embragues. En caso de ausentarse la señal se desactiva el desacoplamiento en parado. Los cambios se muestran más secos.

El transmisor de velocidad de marcha: detecta el régimen de revoluciones de la rueda de bloqueo de aparcamiento. La unidad de control necesita esta señal:- para calcular la velocidad de marcha,- para el cambio de las marchas y- para gestionar el funcionamiento del embrague anulador del convertidor de par.En caso de avería se deja de conectar la 5ª marcha. Los cambios se muestran secos; se desactiva el desacoplamiento en parado y se desplazan los puntos de cambio.

El transmisor de temperatura del aceite de transmisiónEste sensor va situado asimismo en la parte interior de la carcasa del cambio. Detecta continuamente la temperatura del aceite ATF y transmite sus señales correspondientes a la unidad de control del cambio.La unidad de control del cambio emplea la señal de temperatura del aceite ATF para calcular un programa de cambios en la fase de calentamiento, con el que se regulan las presiones de cambio en función de la temperatura del aceite de transmisión.Expresado de forma simplificada, se puede decir, que teniendo el aceite bajas temperaturas se trabaja con una alta presión de cambio y que a medida que aumenta la temperatura del aceite ATF se va reduciendo gradualmente la presión.Para evitar el calentamiento excesivo del aceite ATF, si éste tiene una temperatura superior a los 150° centígrados, se procede a mantener engranada cada marcha durante más tiempo yse cierra más frecuentemente el embrague anulador del convertidor de par. Con estas medidas se reduce la fricción y se enfría el aceite.

En caso de avería si se ausenta la señal del transmisor de temperatura, deja de estar disponible el programa de cambios en la fase de calentamiento, de modo que la transmisión cambia las marchas aplicando presiones superiores. Hasta los 70 °C, la unidad de control emplea la señal del transmisor de temperatura del líquido refrigerante. A partir de esa temperatura trabaja con un valor fijo de 110 °C.

El conmutador multifunciónEl conmutador multifunción detecta la posición de la palanca cambio y retransmite esta información a la unidad de control del cambio. Según la posición del conmutador multifunción,la unidad de control pone en vigor los cambios correspondientes y excita el relé para el bloqueo de arranque, si la palanca selectora se encuentra en las posiciones «P» o «N».Este conmutador va fijado exteriormente a la carcasa del cambio. Se acciona con el cable de mando de la palanca de cambios. En las transmisiones automáticas precedentes se empleaban conmutaciones mecánicas en el conmutador multifunción. Estas conmutaciones mecánicas han sido sustituidas ahora por transmisores Hall. Estos conmutadores sin contacto físico no están sujetos a desgaste.En caso de avería del conmutador multifunción, sólo es posible arrancar el motor con la palanca de cambios en posición «P».Si se avería durante la marcha, la unidad de control pasa automáticamente a la posición «D» de la palanca selectora.En ambos casos, la unidad de control deja de aceptar posiciones seleccionadas por el conductor con la palanca selectora para marchas adelante. Conecta eléctricamente todas las marchas adelante y sólo la marcha atrás tiene que ser conectada por el conductor.

El conmutador para TiptronicEsta situado en el mecanismo de la palanca de cambios. Si el conductor lleva la palanca selectora a la pista de selección de la derecha, se acciona este conmutador y el cambio automático se encuentra entonces en el modo operativo Tiptronic.

En función de estas señales, al tocar brevemente la palanca selectora:

hacia delante (+), la transmisión cambia una marcha a mayor hacia atrás (-), la transmisión cambia una marcha a menor.

En en caso de avería deja de ser posible utilizar el modo Tiptronic.

El conmutador de presión de frenoEstá integrado en el circuito de frenos. Suministra una señal a la unidad de control del cambio automático al estar presurizado el sistema de frenos.La señal del conmutador de presión de freno es utilizada por la unidad de control del cambio para gestionar el desacoplamiento del cambio con el vehículo parado. El desacoplamiento en parado sólo se implementa actualmente en vehículos equipados con motor diesel.El desacoplamiento en parado suprime la tendencia al desplazamiento del vehículo y reduce así el consumo de combustible y las emisiones de escape. Estando el vehículo parado (p. ej. ante un semáforo), la unidad de control extrae la marcha seleccionada del cambio.

Transmisión de datos a través del CAN-Bus

El régimen del motor E s detectado por el transmisor de régimen del motor y transmitido a la unidad de control del motor. Esta última suministra las señales correspondientes a través del CAN-Bus a la unidad de control del cambio automático.La unidad de control del cambio emplea las señales de régimen del motor para gestionar el funcionamiento del embrague anulador del convertidor de par y del desacoplamiento enparado. En caso de avería no cierra el embrague anulador del convertidor de par y no funciona el desacoplamiento en parado.

Conmutador de luz de frenoPor motivos de seguridad hay dos conmutadores de luz de freno instalados en el pedal de freno. Ambos transmiten a la unidad de control del motor la información sobre «freno accionado». Esta última transmite la señal a través del CANBus hacia la unidad de control para el cambio automático.Estando el vehículo parado, la unidad de control desaplica el bloqueo de la palanca de cambio al recibir la señal del conmutador de luz de freno.Si se frena el vehículo en circulación estando cerrado el embrague anulador del convertidor de par, la unidad de control del cambio se encarga de abrir el embrague anulador.En caso de avería, si está disponible una de las dos señales, se conservan todas las funciones. Si se ausentan ambas señales, se puede accionar la palanca selectora sin pisar el freno.

Conmutador kick-down F8Sólo se emplea en vehículos sin acelerador electrónico. Con su ayuda, el conductor informa a la unidad de control, que desea una aceleración máxima del vehículo. La transmisión de los datos se realiza a través del CAN-Bus.Al solicitarse «kick-down», la unidad de control selecciona una curva característica especial para los cambios, en los que se alargan las marchas. Para una aceleración más rápida del vehículo, el sistema cambia a menor, en función del régimen, al recibir la solicitud de kick-down.En caso de ausentarse la señal, si se ausenta la señal, la unidad de control del motor calcula una señal supletoria analizando la posición del pedal acelerador.

La señal de la unidad de control ABSSi las condiciones de la marcha requieren que la unidad de control ABS haga intervenir la regulación antideslizamiento de la tracción (ASR) o el programa electrónico de estabilidad (ESP), se encarga de cursar esta información a través del CAN-Bus.Si la unidad de control del cambio recibe la información de que los sistemas ASR o ESP se encuentran en el ciclo de regulación, la unidad de control suspende los cambios de las marchas durante el tiempo de la regulación.En caso de avería, si la unidad de control del cambio automático no recibe señales de la unidad de control ABS, sigue cambiando de marchas incluso en el caso en que se soliciten las intervenciones de los sistemas ASR o ESP.

Señal de posición de la palanca selectora, para la unidad de control del motorLa señal de posición de la palanca selectora es una señal analógica, que se pone a disposición de la unidad de control del motor a través de un cable eléctrico.La unidad de control del motor emplea la señal de posición de la palanca selectora para desactivar el programador de velocidad al encontrarse la palanca selectora en las posiciones «P», «N» y «R».En caso de avería, el programador de velocidad deja de funcionar.

La señal del transmisor de velocidad de marcha Esta señal se pone a disposición de otras unidades de control a través del CAN-Bus. La unidad de control en el cuadro de instrumentos emplea la señal para el velocímetro.En caso de avería, la unidad de control en el cuadro de instrumentos calcula una magnitud supletoria interpretando la señal del transmisor de régimen del cambio.

ElectroválvulasEn el distribuidor hidráulico del cambio automático están contenidas nueve válvulas electromagnéticas. Sus funciones para los cambios de las marchas son gestionadas por la unidad de control del cambio automático. Se pueden catalogar en dos diferentes tipos en lo que se refiere a su modo de funcionar:

Válvulas Sí/No Seis de las nueve electroválvulas son versiones Sí/No. Pueden abrir o cerrar un conducto de aceite, siempre al máximo. No existen etapas intermedias. Están destinadas a efectuar los cambios de las marchas. Si se avería cualquiera de estas electroválvulas, la unidad de control del cambio pasa a la función de emergencia.Estas válvulas están designadas con: N88, N89, N90, N92, N281 y N282.

Válvulas de modulación Las otras tres electroválvulas son versiones de modulación. No sólo adoptan las posiciones «abierta al máximo» y «cerrada al máximo»; se pueden ajustar sin escalonamientos.Se encargan de regular la presión principal del aceite en función de las condiciones de la marcha, para establecer el correcto funcionamiento del cambio automático en su conjunto. De esa forma contribuye a un funcionamiento uniforme del vehículo y a que las marchas cambien sin tirones.En caso de avería, se deja de regular la presión principal del aceite, produciéndose por ello cambios secos, también deja de funcionar el desacoplamiento en parado.Son las válvulas N91, N93 y N283.

El electroimán para el bloqueo de la palanca selectoraEsta situado en el mecanismo de la palanca selectora. Impide que la palanca selectora pueda ser llevada de las posiciones P y N a cualquier otra posición.Pisando el freno se suprime el bloqueo de la palanca selectora. El bloqueo se activa al conectar el encendido. En caso de avería del electroimán para bloqueo de la palanca selectora es posible llevar la palanca a una gama de marchas sin pisar el freno.Si se averían ambos conmutadores de luz de freno deja de ser posible mover la palanca selectora.

El bloqueo anti-extracción de la llave de contactoEste dispositivo sólo permite extraer la llave de contacto estando la palanca selectora en posición «P». De esa forma se pretende evitar que el conductor se baje del vehículo sin haber colocado el bloqueo de aparcamiento.

En la figura inferior tenemos el esquema eléctrico del cambio

Caja de cambios de "variador continuo" CVT (Continuously Variable Transmission)

El variador continuo para la transmisión es muy utilizado en los ciclomotores. También se esta empezando a utilizar en los automóviles desde los años 60, aunque no ha tenido mucho éxito hasta ahora. En teoría, las cajas de cambio de variación continua son la transmisión ideal, ya que varían la relación de velocidades continuamente, por lo que podemos decir que es una transmisión automática con un numero infinito de relaciones. Esta característica nos permite movernos en la curva de potencia máxima, algo imposible con las cajas automática o manuales, en las que se produce un escalonamiento o salto entre las diferentes velocidades.

Un variador continuo es un sistema de transmisión que cuenta con dos poleas cuyo diámetro interior efectivo es variable. La transmisión entre las dos poleas se realiza mediante una "correa" elaborada con eslabones metálicos de forma que al variar el diámetro de las poleas se va variando progresivamente la relación de desmultiplicación. Al ser la correa un elemento inextensible, la apertura de una de las poleas implica la reducción del diámetro de la otra, aun asi, se consigue un número infinito de desarrollos consiguiendo una variación continua de la marcha. De ahí que a este sistema también se le denomine cambio automático de transmisión continua.

En la figura inferior se muestra la disposición de estas dos poleas. Si la cara desplazable de la polea conductora que transmite el par del motor se acerca a la otra cara, el diámetro efectivo de la polea se hace mayor. La correa al tener una longitud prácticamente constante gira en la polea conducida en diámetros efectivos menores como consecuencia de la apertura de la polea mediante el desplazamiento de una de sus caras por lo que la desmultiplicación será menor.El cambio de anchura de poleas y por tanto de diámetro efectivo se realiza mediante un control hidráulico que distribuye la cantidad de aceite a presión adecuada en cada instante. El control hidráulico tiene en cuenta en todo momento parámetros como la posición del acelerador, condiciones de utilización, velocidad del vehículo, régimen del motor y relación de desmultiplicación. Este mismo aceite a presión sirve además para lubricar todo el conjunto y para mantener tensada la correa de arrastre aplicando la justa presión sobre la polea conducida.

Actualmente la correa, transmite los esfuerzos por compresión, empujando el eslabón que le precede, en lugar de por tracción, como trabaja una correa convencional. Por tanto la tensión de la correa es un dato importante en el funcionamiento correcto de este sistema de cambio continuo. La tensión depende tanto del par motor que hay que transmitir en cada momento como de la relación de transmisión.

Al principio este tipo de cambio se utilizaba en automóviles de baja cilindrada, ya que la cadena solo resistía los esfuerzos producidos por motores de bajo par. En la actualidad se han conseguido cadenas o correas mas resistentes, que soportan mejor los valores de par de los automóviles de alta cilindrada.

MultitronicSe trata de una transmisión CVT (Continuously Variable Transmission) fabricada por la empresa Luk, actualmente la más elaborada, sofisticada y eficaz del mercado. Audi es la marca que esta utilizando esta transmisión en sus vehículos.Audi con su novedosa transmisión ha logrado doblar la frontera de los 15 kgm de par, situándolo en los 30 kgm. La clave principal de esta superación está en el elemento de transmisión. El Multitronic no monta una correa metálica sino una cadena, cuya configuración rompe por completo con las correas utilizadas hasta el momento. La cadena funciona en tensión en un baño de aceite entre dos pares de ruedas cónicas de diámetro variable. El diseño y el peso reducido de este cambio reducen el consumo de combustible. Al igual que en el cambio Tiptronic de 5 velocidades, está disponible el modo de selección de marcha

manual, pudiéndose seleccionar hasta seis etapas de marcha simuladas. En el modo automático del multitronic que calcula la relación de transmisión óptima con ayuda de un programa de regulación dinámico (DRP) según la carga del motor, las preferencias del conductor y las condiciones de marcha. Una ventaja básica del variador en el sistema multitronic es la amplia relación entre la mayor y la menor desmultiplicación posible en la transmisión (1: 2,1 hasta 1:12,7) siendo, de este modo, superior a 6, lo cual representa casi un caso ideal para la transmisión que hasta ahora apenas sobrepasaba un valor de 5.Gracias a esta característica, por una parte, se puede acelerar de forma deportiva y dinámica, debido a la mayor desmultiplicación posible y, por otra parte, se puede aprovechar completamente la menor desmultiplicación para potenciar el ahorro del combustible.

Las características de este cambio permite un doble manejo:

Automático. Se ha desarrollado una gestión con cierta capacidad adaptativa. Reconoce la forma de conducir y el perfil de la carretera, escogiendo los desarrollos más adecuados en cada momento. Audi lo llama DRP (Programa Dinámico de Regulación).

Secuencial. Mediante palanca tradicional o con mandos al volante. Para ello se fijan seis posiciones concretas de las poleas del variador.

El elemento de transmisión (cadena) es fuertemente presionada por las paredes de los conos. Las poleas aprietan a los eslabones con una presión de hasta 6,6 toneladas. Esta cadena es especialmente importante, ya que transmite la carga total de uno de los ejes de la transmisión al otro y, lo que es más, sin existir fuerzas de tracción. Tan sólo su fricción sobre las superficies cónicas de ambas poleas es capaz de transportar la carga. Audi se ha decidido por la cadena de láminas en lugar de por la correa articulada, habitual en las transmisiones

continuas CVT. El deslizamiento resultante entre cadena y poleas es tan reducido que los pernos, durante la vida de la transmisión, tan sólo se desgastan como máximo de una a dos décimas de milímetro.

En los cambios de variador de Nissan, Fiat y MG, al pisar el acelerador el motor elige un régimen de giro y lo mantiene mientras el coche gana velocidad. Esto, denominado “efecto goma”, Audi lo evita optando por que la subida de régimen se produzca de forma progresiva, para evitar un ruido excesivo.

En resumen, las ventajas que proporciona el Multitronic son:

El resbalamiento es menor y no hay tantas pérdidas por intercambio térmico ya que no dispone de convertidor de par. Tiene un embrague multidisco gobernado electrónicamente.Controla el resbalamiento de modo que si se está parado con el motor en marcha, el resbalamiento es mayor para que el motor no haga fuerza en vano. También es capaz de reconocer cómo arranca el conductor y, en función de eso, adecuar el resbalamiento. El embrague actúa entre 1000 y 3000 rpm.

Suave y rápido en modo automático con un kick-down muy marcado (reduce hasta 3 marchas si es necesario).

Amplia relación entre la mayor y la menor desmultiplicación que permite una mejor adaptación a las condiciones de conducción.

Se elimina el “efecto goma” de otros CVT. Esto se consigue con un doble pistón en el variador y la separación del flujo de aceite de alta presión y los circuitos de refrigeración, con lo que se consigue que la bomba de salida del circuito hidráulico sea más suave que una convencional.

Muy rápido en modo manual. Más rápido que ningún otro automático con posibilidad de manejo manual (sólo el Hypertronic del Primera se le aproxima). Suavidad exquisita tanto en aceleración como en reducción. Más rápida que la Tiptronic, pero con una sensación similar.

Para llegar a ser perfecto debería salvar los siguientes defectos:

Sonido alto y desagradable que da la sensación de un embrague patinando. El funcionamiento en modo automático dista bastante de la eficacia mostrada por los

cambios de Renault y PSA. Sobre todo, por la tendencia que tiene de buscar la marcha más larga a poco que se alivia la presión sobre el pedal del acelerador.

Tiene función kick-down en modo manual.

La electrónica se entromete cuando se llega a la zona roja.

El embrague de discos múltiplesAudi se ha decidido por el embrague de discos múltiples regulado electrónicamente y refrigerado por aceite en lugar del convertidor hidráulico de par utilizado en muchas otras transmisiones continuas CVT (de modo similar a como se utiliza con los cambios automáticos y, tanto en unos como en los otros, sufre pérdidas de potencia hasta que se bloquea el convertidor).

A favor de este tipo de embrague encontramos, junto con el mejor grado de efectividad, la capacidad de posibilitar las características de arranque más diversas. Esto significa que el embrague de discos múltiples se puede gestionar de tal modo que en caso de arranques especialmente suaves sobre una calzada resbaladiza son posibles todos los procesos de arranque pensables y éstos son libremente seleccionables por la electrónica.

Este embrague reconoce, por ejemplo, dependiendo del movimiento del pedal del acelerador, si el conductor desea iniciar la marcha pensando en el consumo o en la deportividad y adapta el régimen del motor de una forma absolutamente suave o bien lo regula rápidamente en el margen del par de motor más alto. El embrague gestionado electrónicamente puede realizar

incluso un programa de calentamiento para que el catalizador se caliente con el aumento del régimen dependiendo de la temperatura del motor en el momento de embragar.

Gracias a las posibilidades del tipo de embrague seleccionado es posible también, por ejemplo, escoger un tipo definido de comportamiento de la transmisión (función de deslizamiento), ya que éste tipo de comportamiento se valora positivamente en los cambios automáticos con convertidor de par hidráulico. Pero con la clara diferencia de que el comportamiento de transmisión en el caso del multitronic permanece siempre igual independientemente de las influencias exteriores y del estado de funcionamiento. Esto significa que la gestión electrónica equilibra el juego del embrague, la calidad del forro y el aceite así como las oscilaciones de temperatura.Sin embargo, al pisar el pedal de freno, por ejemplo, al detenerse ante un semáforo se produce una disminución clara del par motor transmitido, hecho que descarga el motor y reduce el consumo. El conductor lo percibe como una ayuda importante a la hora de mantener frenado el vehículo.

Dado que el embrague de discos múltiples evita, por una parte, todas las pérdidas de potencia que se producen en los embragues hidráulicos de otras transmisiones, por otra parte, no puede servir como convertidor de par de arrancada. Pero este hecho lo equilibra el variador con su gran amplitud de la banda de relaciones que ofrece junto con las infinitas variantes de desmultiplicación. Gracias a una mayor desmultiplicación se reduce el par mínimo del motor para la arrancada. Dado que se aprovecha el mismo y único variador también para la marcha atrás, un segundo paquete de discos retoma la función de dicha marcha y un juego de planetarios relacionado con éste invierte el sentido de giro.

El caudal de aceite es el responsable de la refrigeración para asegurar la capacidad de rendimiento del embrague con los dos paquetes de discos. Dado que el aceite de refrigeración llega exclusivamente al paquete de discos que esté funcionando para la marcha adelante o la marcha atrás, trabaja, por lo tanto, experimentando unas pérdidas de potencia extremadamente reducidas.

El embrague multidisco regulado electrohidráulicamente presenta las siguientes ventajas en comparación con un convertidor de par:

Peso bajo Dimensiones compactas

Adaptación de las características de iniciación de la marcha a las condiciones de la conducción

Adaptación del par de la marcha lenta de fuga a las condiciones de la conducción

Función de protección contra sobrecarga o uso indebido

Etapa reductoraSe encuentra situada entre el embrague de discos multiples y la polea conductora del variador continuo de la caja de cambios. Esta formada por un conjunto planetario (ravigneaux) y tiene la misión de reducir el numero de revoluciones que entra en la caja de cambios y que acciona después acciona la polea conductora del variador.

Sensor de parEste nuevo elemento es el responsable de que el variador trabaje de un modo prácticamente automático. Un sensor de par, que trabaja de modo similar a una válvula de limitación de presión, se torsiona de tal modo a través del momento variable de entrada que cierra o abre los taladros de alimentación de la hidráulica de mando.Así, se genera automáticamente un equilibrio entre el par motor que se transmite y la fuerza de presión. Este hecho supone un requisito esencial para la reacción extraordinariamente rápida del variador sobre todas las modificaciones de tracción así como una prevención ante el aumento inmediato de la presión de empuje, por ejemplo, en caso de golpes en el tren motriz, convirtiéndose de este modo en un mecanismo de seguridad ante irregularidades de todo tipo.

La cadenaEsta correa es especialmente importante, ya que transmite la carga total de uno de los ejes de la transmisión al otro y, lo que es más, sin existir fuerzas de tracción. Tan sólo su fricción sobre las superficies cónicas de ambas poleas es capaz de transportar la carga. Audi se ha decidido por la cadena de láminas en lugar de por la correa articulada, habitual en las transmisiones continuas CVT. Dicha cadena está realizada en acero, y a pesar de ello es casi tan flexible como una correa trapezoidal. La cadena de láminas se ha efectuado de modo tan robusto que puede transmitir pares de motor más altos y fuerzas más elevadas que otras correas. Esta cadena se ha mostrado durante los muchos años de pruebas como extremadamente fiable y tiene garantizada una larga vida.

Montada de modo similar como otras cadenas, sólo con varias capas unas junto a otras y especialmente más robusta, está compuesta por segmentos unidos por pernos en sus puntos de articulación transversales. Los frontales de los pernos presionan contra las superficies

cónicas de las poleas. La fuerza motriz de la cadena se transmite a los puntos de apoyo resultantes sobre las poleas del variador. El deslizamiento resultante es tan reducido que los pernos, durante la vida de la transmisión, tan sólo se desgastan como máximo de una a dos décimas de milímetro.

Esta cadena de láminas ofrece, además, la ventaja de que su recorrido puede ser inferior al de otras correas articuladas. Incluso al recorrer el más pequeño diámetro de enlace, posee la facultad de transmitir las fuerzas máximas y los pares de motor. En ese momento, solamente hay nueve pasadores en contacto con las superficies interiores de las poleas, pero la presión específica es tan grande que también en caso de una gran carga no resbalará. Un engranaje consigue la correspondiente reducción de régimen al comprobarse que el variador muestra su mejor grado de efectividad siendo accionado con un par de motor grande.

Sus características son:

Peso: 1,8 kg. Longitud: 715 mm.

Ancho: 37mm,

Formada por 1025 eslabones planos (de los cuales tiran 28 en paralelo) en varias capas, unas junto a otras, y unidos por 75 pernos en sus puntos de articulación transversales.

Los eslabones son de acero de diferentes durezas y tamaños.

Sistema hidráulicoEn los cambios de variador continuo "convencionales" existentes solo hay un sistema hidráulico. El Multitronic los tiene separados. Así, la variación del diámetro es más rápida y requiere menos energía.

El sistema hidráulico tiene dos funciones:

Presionar suficientemente las poleas contra la cadena para evitar el resbalamiento. Variar el diámetro de las poleas.

El sistema hidráulico es un sistema complejo, que genera la presión de empuje que actúa sobre los discos cónicos que forman las poleas. Mientras que, por una parte, ésta presiona los discos cónicos de forma que se produce una transmisión de fuerza con el escaso resbalamiento deseado, por otra parte, debe ejercer una presión adicional para separar entre sí los discos cónicos, modificando de éste modo la relación entre los diámetros de las poleas y por lo tanto la desmultiplicación final del variador. Por esta causa, los ingenieros de Audi han distribuido desde un principio la hidráulica de su variador en dos áreas.

Como se desprende de la distribución de funciones, ésta trabaja sobre ambos pares de los discos cónicos del variador según el principio de doble émbolo. Mientras que el émbolo empujador con la mayor superficie operante impide que la cadena de láminas resbale, el émbolo empujador con la menor superficie ejerce fuerza adicional sobre el disco correspondiente cuando ha de ser modificada la desmultiplicación. Los sistemas hidráulicos de ambos pares de discos se pueden relacionar entre sí por medio de la bomba de aceite y las válvulas de regulación, de modo que solamente se deben desplazar de una parte a otra volúmenes reducidos de aceite y únicamente se necesita aplicar la diferencia de presión correspondiente. Este es el motivo por el cual el variador Audi reacciona instantáneamente ante cualquier orden de gestión, lo que no sucede en las transmisiones CVT "convencionales".

El Multitronic no posee una única bomba hidráulica grande sino dos más pequeñas adaptadas al sistema: una bomba de engranaje interior produce la presión para el empuje de los discos cónicos así como la fuerza adicional para variar la transmisión y una segunda bomba eyectora proporciona a los discos del embrague la cantidad de aceite necesaria con solamente la presión suficiente para llegar al lugar de la refrigeración (el cambio cuenta con un circuito de refrigeración del aceite). Esta trabaja según el llamado principio "Venturi" y toma la cantidad necesaria de aceite por medio de un eyector conformado especialmente para cumplir dicha función, sin consumir mucha energía para el aumento de presión.La bomba de engranajes es comparativamente pequeña ya que solamente debe desplazar de un lado para otro el pequeño volumen de aceite que se halla en las cámaras de presión. La presión a la que está sometido dicho aceite va desde 20 bares (funcionamiento normal) hasta 60 bares (máximo). En general, este sistema de bombas requiere una potencia que esaproximadamente la mitad de la necesitada tradicionalmente.

Unidad electrónica de controlLa unidad electrónica del cambio, que se encuentra en la transmisión como un componente directamente junto a la hidráulica, es el responsable de accionar rápidamente un auténtico arsenal de válvulas hidráulicas. Los datos memorizados son la base para su accionamiento y están a disposición de los procesos, dependiendo de los parámetros interiores como temperatura de funcionamiento e influencias exteriores, como el movimiento del pedal del acelerador. El software memorizado aquí hace realidad una serie de procesos de regulación en parte completamente nuevos con la ayuda de los cuales se realizan funciones de transmisión complejas que hasta ahora no existían.

Adaptación progresiva de las revolucionesEspecialmente esta función es la que distingue principalmente al multitronic de las transmisiones CVT convencionales. En los cambios CVT convencionales, primeramente, ascendía el régimen del motor al acelerar y, solamente después, seguía la respuesta de la transmisión. Este hecho conducía al principal punto de crítica, el efecto "resbalamiento" o "fricción del embrague" o "efecto goma". El multitronic, por el contrario, regula tanto el régimen del motor como la respuesta del cambio de tal modo que resulta un comportamiento de régimen similar al de una transmisión automática convencional durante la conducción.

La adaptación progresiva de las revoluciones gestionada electrónicamente se desarrolla en tres fases:

1. Al pisar el pedal del acelerador, el variador cambia a un desarrollo menor (desarrollo corto). El motor gira espontáneamente a un régimen algo alto, lo que al contrario a la transmisión automática convencional se lleva a cabo sin sacudidas y de forma desapercibida. A continuación sigue

2. la adaptación progresiva de las revoluciones propiamente dicha, con la que el régimen del motor sigue subiendo de forma continua con una velocidad ascendente según una estrategia fija.

3. En la última fase, la electrónica de la relación de transmisión realiza correcciones con objeto de conseguir una prestación óptima de conducción o consumo según el deseo específico del conductor, que dicha electrónica ha estudiado y memorizado justo antes de iniciar dicho proceso, basándose en el comportamiento del conductor.

Si el conductor quita, a continuación, el pie del acelerador, la electrónica cambia en dirección a un mayor desarrollo (desarrollo largo), lo cual tiene lugar de nuevo de una forma completamente exenta de sacudidas.Gracias a esta adaptación progresiva de las revoluciones se experimenta la confortable conducción como algo dinámico e incluso muy deportivo. El hecho más importante reside en que el multitronic no realiza ninguna modificación de los desarrollos o de adaptación progresiva de las revoluciones que no sea ocasionada por el conductor a través de un movimiento del pedal del acelerador.

El reconocimiento del CONDUCTOR del "programa dinámico de regulación DRP"En los últimos años se han impuesto programas autoadaptativos (como el tiptronic con DSP de Audi) con la exigente transmisión automática que memorizan el deseo del conductor por medio de los movimientos del pedal del acelerador y lo traducen en una orden de marcha actual. Exactamente esta técnica es la que aprovecha Audi también con el multitronic, que puede cambiar desde una marcha mayor a menor y viceversa, mejor que una transmisión automática (sin sacudidas) cumpliendo las exigencias más diversas. Esta gestión se basa por lo tanto, en campos característicos completamente diferentes que representan una forma de conducción especialmente económica o deportiva. La electrónica selecciona continuamente el punto óptimo que se adapte a la situación de conducción.De es te modo, el tipo de funcionamiento Economy (económico), que tiende al menor consumo posible de combustible, está caracterizado por una gran zona de utilización con desarrollos largos. Esta zona de desarrollos largos comienza ya a los 60 km/h.Cuando el conductor pisa el acelerador al máximo (kick-down), la gestión cambia enseguida al tipo de funcionamiento deportivo, amplia la desmultiplicación y consigue el régimen alto de revoluciones necesario para desarrollar la potencia máxima. Por ello, el tipo de funcionamiento deportivo orientado a desarrollar una gran potencia está caracterizado por una gran zona de utilización con desarrollos cortos.En todas las situaciones de conducción restantes, la electrónica busca la desmultiplicación adecuada con motivo de los últimos datos del conductor memorizados así como de la orden de marcha actual y regresa, en cualquier caso, al tipo de funcionamiento del más favorable consumo cuando el conductor reduzca la presión del pie sobre el pedal del acelerador.

El reconocimiento del ENTORNO del "programa dinámico de regulación DRP". Así como el multitronic reconoce el estilo de conducción deseado por el conductor y lo toma como magnitud interior, este sistema tiene en cuenta factores externos con sus reacciones, como, por ejemplo, tramos en ascenso, tramos en descenso y utilización de remolque.Si el conductor, por ejemplo, acelera, de forma continuada, por uno de los tres motivos mencionados anteriormente, más de lo que sería normal, en una carretera en línea recta, la electrónica reconoce una carga adicional a ser generada por ella y reacciona con una elevación del régimen del motor. Esta compensación de carga automática es experimentada de una forma muy satisfactoria y confortable por el conductor durante el ascenso o con la conducción con remolque.

Un efecto parecido es el que consigue el multitronic también en los descensos. El multitronic registra dicho descenso basándose en el hecho de que frente a la conducción desarrollada en un tramo en línea recta, la potencia del motor exigida es menor y valora adicionalmente el accionamiento del freno como un deseo del conductor, apoyando la deceleración del vehículo.El multitronic modifica, basándose en este hecho, la desmultiplicación hacia una velocidad menor con un mayor régimen (desarrollos cortos) y apoya el frenado con el par de inercia del motor. Esta desmultiplicación se mantiene mientras el conductor no frene ni acelere. Así, el vehículo rueda con un desarrollo constante al igual que sucede con una transmisión manual.Todo esto funciona también especialmente cuando un remolque dificulta la subida de un tramo montañoso o acelera durante un descenso. La especial ventaja del multitronic consiste en el último caso en el hecho de que a diferencia de una transmisión automática en situación límite entre dos relaciones de cambio, esta no pasa de una relación a otra de una forma repentina, y, por lo tanto, sin su correspondiente sacudida sino que cambia progresivamente y decelera de forma cómoda.

El modo de funcionamiento manual de 6 velocidadesOtra característica destacable de este sistema reside en la electrónica con su capacidad de poder imitar las funciones de un cambio manual según el ejemplo representado por el tiptronic. Audi se decidió por las seis marchas hacia delante que pueden ser activadas por el conductor desde la palanca de selección por medio un breve toque sobre la palanca de selección hacia delante o hacia atrás o por medio de la pulsación de un interruptor especial situado en el volante (equipamiento adicional).Estas seis marchas están memorizadas como programas de cambio fijos. Dependiendo de que marcha sea elegida por el conductor, el variador tiene asignada una desmultiplicación correspondiente en forma de valor teórico que éste mismo ajusta y mantiene. Sin embargo, también estos procesos de cambio influenciados manualmente tienen lugar prácticamente sin transición y exentos de sacudidas con toda la deportividad deseada y también percibida, gracias a una adaptación continua.

Mas dinámica y menor consumoEl multitronic aprovecha la posibilidad existente hasta ahora solamente de modo teórico para modificar las desmultiplicaciones de tal modo que el motor trabaje siempre en el llamado "momento óptimo" del consumo. Este hecho se ve apoyado por el variador que proporciona un amplio margen de funcionamiento con desarrollos largos, durante el cual el motor pone a disposición la potencia necesaria en cada momento con un régimen bajo y un consumo moderado.Los valores de consumo alcanzados confirman la exactitud de la reflexión teórica y de los resultados de los ensayos.El avance alcanzado es apreciable más claramente en comparación con los valores de consumo en áreas urbanas donde la conducción está caracterizada por arrancadas numerosas, aceleraciones y frenadas. Frente a la transmisión automática, el multitronic alcanza una ventaja de consumo de 1,6 litros a los 100 kilómetros. También frente al cambio manual, el multitronic obtiene muy buenos resultados y alcanza en áreas urbanas los mismos valores. A esto contribuye entre otras cosas, que la función de "corte de combustible en deceleración" se mantiene activa durante más tiempo por medio de una regulación de desmultiplicación muy bien concebida.En los tramos interurbanos, las diferencias no son tan claras, pero también aquí son apreciables en algunas décimas los mejores valores obtenidos por el multitronic. El Audi A6 de 2,8 litros con 193 CV alcanza, en total, un ahorro de combustible de 0,9 litros a los 100 kilómetros frente a la transmisión automática tradicional y de 0,2 litros a los 100 kilómetros frente al cambio manual.El Audi A6 2.8 con multitronic acelera en 1,3 segundos menos que un vehículo con transmisión automática tradicional desde una posición parada hasta los 100 km/h y supera en una décima de segundo a un vehículo con cambio manual de 5 marchas cambiadas de forma óptima en lo que a la aceleración del vehículo se refiere.

Caja de Cambios D.S.G. (Direct Shift Gearbox)

El fabricante Volkswagen dio un paso importante en el desarrollo de los sistemas de transmisión automática con el lanzamiento de esta caja de cambios automática de doble embrague (engranamiento doble, DSG). Se trata de un dispositivo, heredado de la competición, que permite cambios de velocidad mucho más rápidos, más suaves y con menor gasto energético. Su manejo es una simbiosis de la facilidad de uso de una caja de cambios automática secuencial y el placer de conducción de una caja de cambios manual de seis relaciones.Con el DSG, Volkswagen es el primer fabricante mundial en desarrollar una caja de cambios de embrague doble producida en serie. Este tipo de transmisiones ya habían sido utilizadas en competición, pero la incomodidad del cambio (por falta de medios adecuados de control mecánico y electrónico) impidieron su utilización en coches de serie. Volkswagen encontró la solución; sumados a una serie de nuevos componentes hidráulicos, se desarrolló la compleja unidad de control mecánico-electrónica (Mechatronic), que ha hecho posible la utilización del DSG en algunos modelos como el VW Golf o Touran.

Una característica significativa que diferencia al DSG de las cajas automáticas convencionales es que el nuevo sistema no utiliza el convertidor de par. La nueva caja tampoco es un desarrollo realizado a partir de una caja de cambios manual automatizada, como la utilizadas

en algunos modelos como el VW Lupo 3L TDI. Los ingenieros de Volkswagen emprendieron un nuevo camino tecnológico armonizando el dinamismo de una caja manual con la facilidad de utilización de una caja automática convencional.La caja DSG tiene ventajas apreciables en términos de prestaciones y ahorro de combustible. Con idéntica aceleración y velocidad punta, cambia con la misma suavidad que la caja automática y, adicionalmente, se pueden cambiar las marchas manualmente a través de la función Tiptronic. El cambio se realiza de forma más rápida y directa de lo que era posible hasta ahora con cualquier tipo de caja, manual o automática. Los tiempos de aceleración son menores que los obtenidos con la caja de cambios manual.

Una característica de diseño destacable de la caja de cambios (montada de forma transversal) son los dos embragues en baño de aceite, con control hidráulico de presión. El embrague 1 (K1) mueve las marchas impares, más la marcha atrás, y el embrague 2 (K2) las pares. Por lo tanto, a todos los efectos, debe hablarse de dos cajas de cambio paralelas. Como consecuencia de esta elaborada gestión de embrague, durante el cambio de marcha, no hay interrupción alguna de la fuerza de tracción, una acción típica de una transmisión manual automatizada. Por ello, se produce un cambio de marchas de máximo dinamismo con un alto nivel de confort. La eficiencia de esta caja de cambios es comparable a la de una transmisión manual.

Los dos embragues con ejes de entrada y de salida, están gestionados por el “Mechatronic”, un control inteligente hidráulico y electrónico. Esta interconexión permite que la marcha siguiente siempre esté colocada y lista para ser activada de forma inmediata. Como ejemplo, mientras el coche circula en tercera marcha, la cuarta velocidad ya está engranada, aunque no activada. En el momento en que se alcanza el régimen de cambio, el embrague de la tercera marcha se abre, mientras que el otro se cierra, activando la cuarta marcha. El proceso de apertura y cierre de los embragues es totalmente coincidente, lo que produce el cambio directo y suave ya mencionado. Todo este proceso se realiza en centésimas de segundo.

Las características específicas del cambio automático DSG son:

Seis marchas adelante y una marcha atrás Programa de conducción normal «D», programa de conducción deportiva «S», así

como conmutador Tiptronic en la palanca selectora y en el volante de dirección (opción)

Mechatronic – una unidad de control electrónica y electrohidráulica constituye una sola unidad alojada en el cambio

Función de retención en pendientes «hillholder»; si el vehículo parado con el freno accionado sólo levemente tiende a desplazarse, el sistema aumenta la presión en el embrague y retiene el vehículo en parado

Regulación creep de la fuga lenta; permite que el vehículo se mueva en «marcha lentísima», por ejemplo al aparcar sin pisar el acelerador

Un programa de marcha de emergencia. Con la función de emergencia y según el tipo de fallo que haya ocurrido, ya sólo se puede circular en 1ª y 3ª marchas o solamente en 2ª marcha.

Datos técnicos:

Designación DSG 02E (cambio automático DSG)Embrague dos embragues multidisco en húmedoPar máximo 350 Nm (según la motorización)Marchas implementadas

seis marchas adelante y una marcha atrás (todas sincronizadas)

Modos operativos

automático y Tiptronic

Capacidad de aceite

7,2 l; especificación aceite DSG G052 182

Peso aprox.aprox. 94 kg para tracción delantera; 109 kg para tracción 4motion

Principio conceptualEl cambio automático DSG consta, en esencia, de dos transmisiones parciales independientes. Cada transmisión parcial está estructurada como si fuera un cambio manual, en lo que respecta a su funcionamiento. Cada transmisión parcial tiene asignado un embrague multidisco. Ambos embragues multidisco trabajan en aceite del propio cambio DSG. El sistema Mecatronic se encarga de abrir y cerrar los embragues de forma regulada, en función de la marcha que se ha de conectar.

Con el embrague multidisco K1 se conecta el flujo de fuerza de las marchas 1ª, 3ª, 5ª y de la marcha atrás (M.A). El arrastre de fuerza de las marchas 2ª, 4ª y 6ª se conecta por medio del embrague multidisco K2.Básicamente siempre hay arrastre de fuerza en una de las transmisiones parciales, mientras que en la otra ya se preselecciona la marcha siguiente, pero todavía con el embrague abierto para la marcha en cuestión.Cada marcha tiene asignada una unidad convencional de sincronización y mando equivalente a la de un cambio manual.

Entrada de parEl par del motor es transmitido a través de un volante de inercia bimasa mediante un estriado hacia el cubo de entrada del doble embrague. Éste se encuentra comunicado con el cubo principal del embrague multidisco K1 a través de su soporte multidisco exterior. El soporte multidisco exterior del embrague K2 también se encuentra comunicado en arrastre de fuerza con el cubo principal.A partir del doble embrague el par es transmitido, según la marcha que se encuentre en acción, ya sea hacia el árbol primario 1 o hacia el 2, y desde allí pasa al correspondiente árbol secundario (1 ó 2).La implantación coaxial de los árboles primarios y el reparto mixto de las marchas pares e impares en ambos árboles secundarios posibilita una construcción muy compacta y una minimización del peso.Los dos árboles secundarios transmiten, con diferente relación de transmisión, el par de fuerza hacia el piñón cilíndrico del grupo final y de allí hacia el diferencial, así como, en las versiones quattro, hacia la pareja de engranajes cónicos y de ahí a las ruedas traseras.

Embragues multidiscoEl par del motor pasa a través de un estriado en el volante de inercia bimasa hacia el cubo de entrada del doble embrague. El cubo de entrada va soldado con el disco de arrastre. El disco de arrastre es solidario con el portadiscos exteriores K1 e inscribe así el par del motor en el doble embrague.El portadiscos exteriores K1 y el portadiscos exteriores K2 van soldados ambos con el cubo principal, en virtud de lo cual siempre se encuentran en arrastre de fuerza.El par del motor entra en ambos embragues a través del portadiscos exteriores que corresponde y se transmite hacia el portadiscos interiores del embrague que tiene arrastre de fuerza.El portadiscos interiores K1 es solidario con el árbol primario 1 y el portadiscos interiores K2 es solidario con el árbol primario 2.

Debido a que el embrague K1 se utiliza como embrague para la fase de arrancada en 1ª marcha y en marcha atrás, está sometido a solicitaciones más intensas que el embrague K2. Por ese motivo se ha previsto el diseño del doble embrague de modo que el embrague K1 sea el exterior. Esto permite darle un diámetro mayor y ponerlo en condiciones de transmitir un par y una potencia de mayor intensidad.De esa forma se cumplen las exigencias planteadas.

Características del doble embrague:

Par máx. 350 Nm Presión de apriete máx. 10 bares

Potencia de fricción máx. 70 kW

Caudal del aceite de refrigeración máx. 20 l/min

Embrague multidisco K1El embrague K1 es una versión multidisco que constituye el embrague exterior y transmite el par sobre el árbol primario 1 para establecer el arrastre de fuerza de las marchas 1ª, 3ª, 5ª y marcha atrás.Para cerrar el embrague se aplica aceite a presión a la cámara correspondiente en el embrague K1. Debido a ello, el émbolo 1 se desplaza y comprime el conjunto multidisco del embrague K1. El par se transmite a través del conjunto multidisco del soporte interior hacia el árbol primario 1. Al abrir el embrague, el diafragma resorte oprime de nuevo el émbolo 1 a su posición inicial.

Embrague multidisco K2El embrague K2 es una versión multidisco que viene a ser el embrague interior, destinado a transmitir el par sobre el árbol primario 2 para las marchas 2ª, 4ª y 6ª.Para cerrar el embrague se aplica aceite a presión a la cámara K2. El émbolo K2 establece a raíz de ello el flujo de la fuerza a través del conjunto multidisco hacia el árbol primario 2. Los muelles helicoidales oprimen el émbolo 2 de nuevo a su posición inicial al abrir el embrague.

Los árboles en la caja DSG se distribuyen de la siguiente forma:

Árboles primariosEl par del motor se transmite desde los embragues multidisco K1 y K2 hacia los árboles primarios.

El árbol primario 2 El árbol primario 2 se representa ante el árbol primario 1, debido a la posición que ocupa en el cambio. El árbol primario 2 es una versión ahuecada y unida por medio de estrías con el embrague multidisco K2. Este árbol aloja los piñones con dentado helicoidal para las marchas 6ª, 4ª y 2ª. Se emplea un piñón compartido para las marchas 6ª y 4ª.Para detectar el régimen de revoluciones de este árbol primario hay una rueda generatriz de impulsos al lado del piñón de 2ª marcha, para excitar el sensor de régimen del árbol primario 2 G502.

El árbol primario 1 Este árbol discurre a través del árbol primario ahuecado 2. Es solidario del embrague multidisco K1 a través de sus estrías. Aloja los piñones con dentado helicoidal para la 5ª marcha, el piñón compartido para 1ª marcha/marcha atrás y el piñón de 3ª marcha.

Para detectar el régimen de revoluciones de este árbol primario hay entre el piñón de 1ª/ marcha atrás y el piñón de 3ª marcha una rueda generatriz de impulsos para excitar el sensor de régimen del árbol primario 1 G501.

Árboles secundariosTal y como el cambio DSG monta dos árboles primarios, también son dos los árboles secundarios que incorpora.Debido al uso compartido de los piñones para 1ª marcha y marcha atrás, así como para 4ª y 6ª marchas en los árboles primarios se ha podido optimizar la longitud de la construcción del cambio.

El árbol secundario 1Este árbol aloja:

los piñones móviles de 1ª, 2ª y 3ª marchas con sincronización triple, el piñón móvil de 4ª marcha con sincronización simple y

el piñón de salida para el ataque al grupo diferencial.

El árbol secundario engrana en el piñón para el grupo final del diferencial.

El árbol secundario 2Este árbol aloja:

una rueda generatriz de impulsos para el régimen de salida del cambio los piñones móviles de 5ª y 6ª marchas y el piñón de marcha atrás, así como

el piñón de salida para el ataque al grupo diferencial.

Ambos árboles secundarios transmiten el par a través de su piñón de salida hacia el diferencial.

Árbol inversorEl árbol inversor se encarga de invertir el sentido de giro del árbol secundario 2 y, con éste, también el sentido de giro del piñón de salida hacia el grupo final del diferencial. Engrana con el piñón compartido para 1ª marcha y marcha atrás en el árbol secundario 1 y con el piñón móvil para marcha atrás en el árbol secundario 2.

DiferencialAmbos árboles secundarios transmiten el par a la corona del diferencial. Este transmite el par hacia las ruedas a través de los palieres.La rueda de bloqueo de aparcamiento va integrada en el diferencial.

Bloqueo de aparcamientoPara poder estacionar el vehículo de forma segura y de modo que no pueda rodar involuntariamente al no estar puesto el freno de mano, se integra en el diferencial un bloqueo de aparcamiento.

Así funciona:Llevando la palanca selectora a la posición «P» se aplica el "bloqueo de aparcamiento". La uñeta de trinquete incide en los dientes de la rueda de bloqueo de aparcamiento. El muelle fiador encastra en la palanca e inmoviliza la uñeta de trinquete en esa posición. Si la uñeta coincide con un diente de la rueda de bloqueo se tensa el muelle de compresión 1.Si el vehículo se mueve, la uñeta de trinquete ingresa en el hueco entre dientes de la rueda de bloqueo de aparcamiento, empujada al relajarse el muelle de compresión 1.La uñeta del trinquete se aplica de forma netamente mecánica, por medio de un cable de mando instalado entre la palanca selectora y la palanca para bloqueo de aparcamiento en el cambio. El cable de mando se utiliza exclusivamente para el bloqueo de aparcamiento.

SincronizaciónPara engranar una marcha es preciso desplazar el sincronizador sobre el dentado de mando del piñón móvil. La función de los sincronizadores consiste en unir los piñones a engranar con el árbol de transmisión (árbol secundario).La sincronización está basada en anillos sincronizadores de latón con recubrimiento de molibdeno. Las marchas 1ª, 2ª y 3ª van dotadas de sincronización triple.En comparación con un sistema de cono simple se dispone así de una superficie de fricción claramente más extensa. El rendimiento de la sincronización aumenta a raíz de ello, por estar disponible una mayor superficie para la transmisión del calor que resulta del trabajo de sincronización.

La sincronización triple consta de:

un anillo exterior (anillo sincronizador) un anillo intermediario

un anillo interior (II anillo sincronizador) y

el cono de fricción en el piñón móvil / piñón de marcha

La adaptación de las grandes diferencias de regímenes entre los diferentes piñones móviles hacia las marchas inferiores sucede así de un modo más rápido. Y las marchas pueden ser engranadas aplicando una menor fuerza.Las marchas 4ª, 5ª y 6ª tienen un sistema de cono simple. Las diferencias de regímenes para el cambio de estas marchas no son tan grandes. Por ese motivo sucede más rápidamente la adaptación de los regímenes. Debido a esta particularidad tampoco es necesario construir un sistema de sincronización tan complejo.La marcha atrás tiene una sincronización por cono doble.

La sincronización simple consta de:

el anillo sincronizador y el cono de fricción en el piñón móvil/piñón de marcha

Transmisión de par en el vehículoEl par del motor se transmite a través del cambio automático DSG y de aquí en las versiones de tracción delantera, los palieres transmiten el par hacia las ruedas delanteras. En el caso versiones de tracción total, el par se retransmite a través de un engranaje angular adicional hacia el eje trasero.Un árbol cardán transmite el par hacia el embrague Haldex. En este grupo final trasero se integra un grupo diferencial para el eje trasero.

Flujo de fuerza en las diferentes marchasLa 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 transmisión de la fuerza hasta el grupo diferencial se realiza a través de:

el árbol secundario 1 para las marchas 1ª, 2ª, 3ª, 4ª y el árbol secundario 2 para las marchas 5ª, 6ª y marcha atrás.

La inversión del sentido de giro para la "marcha atrás" se lleva a cabo por medio del árbol inversor.

Mando de la caja de cambiosLa palanca selectora se acciona igual que la de un vehículo con cambio automático. El cambio DSG también ofrece la posibilidad de cambiar las marchas con el sistema Tiptronic.Tal y como se conoce en los vehículos automáticos, la palanca selectora dispone de bloqueos y del bloqueo antiextracción de la llave de contacto. La función de los bloqueos es la misma que se conoce hasta ahora.

La palanca selectora puede adoptar las siguientes posiciones:

P - Parking: p ara extraer la palanca de esta posición es preciso que el encendido esté «conectado» y e pedal de freno pisado. Aparte de ello se tiene que oprimir la tecla de desbloqueo en la palanca selectora.

R - Reversa: para seleccionar la marcha atrás hay que oprimir la tecla de desbloqueo.

N - Neutral: la transmisión se encuentra en punto muerto al hallarse la palanca en esta posición. Si la palanca selectora se encuentra en esta posición durante un tiempo relativamente prolongado se tiene que volver a pisar el pedal de freno para extraerla de la posición.

D - Drive: en esta posición (drive = conducción normal) las marchas adelante se cambian de forma automática.

S - Sport: la selección automática de las marchas se realiza de acuerdo con una curva característica para cambios «deportivos», implementada en la unidad de control.

+ y –: las funciones Tiptronic se pueden ejecutar con las levas del volante al encontrarse la palanca selectora en la pista de selección de la derecha.

La palanca selectora está compuesta por los siguientes componentes:

Unidad de control para sistema sensor de palanca selectora J587Mediante sensores Hall en el alojamiento de la palanca selectora se detecta la posición de ésta y las señales correspondientes se transmiten al sistema Mecatronic a través del CAN-Bus.

Electroimán para bloqueo de la palanca selectora N110Con el electroimán se bloquea la palanca selectora en las posiciones «P» y «N». Las funciones del electroimán son gestionadas por la unidad de control para sistema sensor de palanca selectora J587.

Conmutador de palanca selectora bloqueada en posición «P» F319Si la palanca selectora se encuentra en la posición «P», el conmutador transmite la señal «palanca selectora en posición P» hacia la unidad de control para electrónica de la columna de dirección J527.La unidad de control necesita esta señal para gestionar el bloqueo antiextracción de la llave de contacto.

El sistema de sensores de palanca selectora:

determina todas las posiciones de la palanca selectora para la gestión del cambio, gestiona los diodos luminosos en la cubierta del mando del cambio o bien en la unidad

indicadora,

gestiona el electroimán para bloqueo de la palanca selectora N110,

comunica toda la información a través del CAN Tracción hacia la unidad de control para Mecatronic J743.

No existe ninguna comunicación mecánica entre el mando del cambio y el sistema Mecatronic. Se habla de un «shift by wire» (mando por cable eléctrico). Según se ha mencionado, el cable de mando de la palanca selectora hacia el cambio solamente se utiliza para accionar el bloqueo de aparcamiento.

Caja de Cambios D.S.G. (Direct Shift Gearbox). ........ continuacion ........

MecatronicEl módulo Mecatronic está alojado en el cambio, bañado en aceite DSG. Consta de una unidad de control electrónica y una unidad de mando electrohidráulica.La unidad de control J743 es la central de mando de la Mecatronic. Toda la información que se necesita para la operatividad del cambio y los sistemas colindantes confluye y se analiza en la J743 y se reenvía desde allí. La J743 genera las señales de salida para los actuadores dentro y fuera del cambio. La comunicación con los periféricos se realiza en su mayoría a través del CAN Tracción.Con la integración de la unidad de control del cambio en el propio cambio (en baño de aceite de transmisión) corresponde una gran importancia a la vigilancia de la temperatura en la electrónica. Altas temperaturas tienen una influencia decisiva sobre la vida útil y capacidad de funcionamiento de componentes electrónicos.Para vigilar la temperatura del aceite de transmisión se implantan dos termosensores (G93/G510) en la unidad de control del cambio. Miden la temperatura directamente en los componentes expuestos ariesgo de altas temperaturas. En esta unidad compacta hay doce sensores. Solamente dos sensores van dispuestos fuera de la Mecatronic.

La Mecatronic gestiona, regula y ejecuta las siguientes funciones:

Adaptación de la presión de aceite en el sistema hidráulico a los requerimientos y las necesidades en cuestión

Regulación del doble embrague

Regulación de la refrigeración del embrague

Selección de los puntos de cambio

Ciclos de cambio de las marchas

Comunicación con otras unidades de control

Programa de marcha de emergencia

Autodiagnosis

La unidad de control para Mecatronic memoriza (autoadapta) las posiciones de los embragues, las posiciones de los actuadores de cambio al estar engranada una marcha y hace lo propio con la presión principal.

Las ventajas de esta unidad compacta son:

La mayoría de los sensores se encuentran integrados. Los actuadores eléctricos están alojados directamente en la Mecatronic.

Los interfaces eléctricos necesarios por el lado del vehículo se establecen a través de un conector central.

Con estas medidas se reduce la cantidad de conectores y cables. Esto significa una mayor fiabilidad eléctrica y un menor peso. Pero esto también supone cargas térmicas y mecánicas de máximo nivel para la unidad de control. Las temperaturas que pueden intervenir desde –40 °C hasta +150 °C, así como las oscilaciones mecánicas de hasta 33 g no deben afectar la capacidad del sistema para funcionar en circulación.

Unidad de mando electrohidráulicaLa unidad de mando electrohidráulica está integrada en el módulo Mecatronic. Esta unidad de mando recoge todas las electroválvulas, las válvulas reguladoras de presión, así como las válvulas hidráulicas decorredera y los multiplexores.En el módulo hidráulico hay además una válvula de descarga. Evita que la presión pueda subir hasta magnitudes capaces de provocar daños en la válvula compuerta hidráulica.

Según la función asignada a las válvulas, éstas poseen diferentes características de conmutación.Se diferencia entre:

válvulas de conmutación «Sí/No» y válvulas de modulación.

Después de retirar la placa de circuito impreso quedan a la vista las válvulas N89, N90 y N91 para los actuadores de cambio.

A las válvulas de conmutación «Sí/No» pertenecen:

las válvulas de actuador de cambio y la válvula de corredera del multiplexor.

A las válvulas de modulación pertenecen:

la válvula de presión principal la válvula de aceite de refrigeración

las válvulas de embrague y

las válvulas de seguridad.

Circuito de aceiteEl DSG tiene un circuito de aceite en común para todas las funciones del cambio. El circuito contiene un total de 7,2 l de aceite.El aceite tiene que satisfacer los siguientes requisitos:

Asegurar la regulación de los embragues y la gestión hidráulica. Tener una viscosidad estable en toda la gama de temperaturas.

Resistir cargas mecánicas de alto nivel.

No permitir la espumificación.

Las funciones asignadas a este aceite son:

Lubricación/refrigeración del embrague doble, de las ruedas dentadas, árboles, cojinetes y sincronizadores.

Mando del embrague doble y de los émbolos para los actuadores de cambio.

Un radiador de aceite, sometido al flujo del líquido refrigerante del motor, se encarga de que la temperatura del aceite no sobrepase los 135 °C.

Bomba de aceiteUna bomba de engranajes interiores aspira el aceite y genera la presión del aceite que se necesita para accionar los componentes hidráulicos. Suministra un caudal máximo de 100 l/min a una presión máxima de 20 bares.

La bomba de aceite alimenta:

Los embragues multidisco La refrigeración de los embragues

El grupo hidráulico de cambio y

La lubricación de los piñones

La bomba de aceite se acciona a través de su eje, que gira a régimen del motor. Este eje de la bomba se encuentra dispuesto como un tercer eje en el interior de los dos árboles primarios 1 y 2 que se encuentran uno dentro de otro.

Descripción del circuito de aceiteLa bomba aspira el aceite del depósito colector a través del filtro del lado aspirante y lo bombea hacia la válvula compuerta de presión principal. El funcionamiento de la válvula compuerta de presión principal es gestionado por la válvula reguladora de presión 3, llamada válvula de presión principal. La válvula de presión principal se encarga de regular la presión de trabajo en el cambio automático DSG.Debajo de la válvula compuerta de presión principal vuelve un conducto de aceite hacia el lado aspirante de la bomba.El otro conducto de aceite se ramifica. Una ramificación conduce hacia el radiador de aceite y vuelve desde ahí a través del filtro de aceite a presión hacia el depósito colector. La otra ramificación conduce el flujo del aceite hacia la válvula compuerta de aceite para refrigeración de los embragues.

La presión de trabajo regulada por la válvula 3 se emplea en el cambio para accionar los embragues multidisco y cambiar las marchas.El radiador de aceite se encuentra asociado al circuito de refrigeración del motor.El filtro de aceite a presión se encuentra en la parte exterior de la carcasa del cambio.La válvula de descarga se encarga de evitar que la presión del aceite supere los 32 bares.El aceite se proyecta hacia los piñones a través del tubo surtidor.

Gestión electrohidráulica del circuito de aceiteVálvula de presión principal N217Es excitada por la unidad de control electrónica y gestiona la función de la válvula compuerta de presión principal. De esa forma se regula la presión de trabajo en el sistema hidráulico del cambio automático DSG.Con la válvula de presión principal se gestionan los caudales de aceite para:

el retorno de aceite a través del radiador/filtro de aceite a presión / tubo surtidor de aceite,

el retorno a la bomba de aceite.

La presión principal está disponible para ambas válvulas de embrague N215 y N216, destinadas a abrir y cerrar los embragues K1 y K2 y está a disposición de las cuatro válvulas de actuadores de cambio N88, N89, N90 y N91, destinadas a engranar las marchas.

Válvula de multiplexor N92Se encarga de accionar el multiplexor. El multiplexor permite gestionar la función de los ocho cilindros actuadores de cambio, utilizando sólo cuatro válvulas electromagnéticas.El multiplexor es oprimido a su posición básica por medio de un muelle. En la posición básica se pueden accionar las marchas 1ª, 3ª, 6ª y R. Si se aplica corriente a la válvula de multiplexor N92, el aceite a presión pasa al multiplexor y éste es oprimido en contra de la fuerza de muelle a su posición de trabajo. De esa forma se pueden accionar las marchas 2, 4, 5 y la posición neutral.

Válvulas de seguridadHay respectivamente una válvula de seguridad para el embrague K1 (N233) y una para el embrague K2 (N371), las cuales permiten la apertura rápida del embrague en cuestión. Esto resulta necesario si su presión de embrague efectiva supera el valor teórico asignado.

Sensores de presión G193 y G194Estos sensores se encargan de controlar la presión en los embragues K1 y K2.Una válvula de descarga impide que la presión principal aumente en exceso si se avería la válvula compuerta de presión principal.

Sistema de aceite de refrigeración para los embraguesDebido a la ficción mecánica que interviene en los embragues multidisco aumenta la temperatura del embrague doble. Para evitar que se caliente en exceso es preciso refrigerarlo. Para la refrigeración de los embragues hay un subcircuito específico para aceite de refrigeración de los embragues en el circuito principal del aceite.Al circuito de aceite de refrigeración pertenecen la válvula compuerta de aceite de refrigeración y la válvula reguladora de presión 4 N218 (válvula de aceite de refrigeración para los embragues).

Así funciona:El sensor de temperatura del aceite del cambio condicionada por el embrague multidisco G509 mide la temperatura del aceite directamente a la salida del los embragues multidisco.La unidad de control excita la válvula reguladora de presión en función de la temperatura medida. La válvula reguladora de presión aumenta o reduce la presión del aceite en la válvula compuerta de aceite de refrigeración para los embragues, procediendo en función de la temperatura medida.La válvula compuerta de aceite de refrigeración abre y cierra el conducto de aceite hacia los embragues multidisco, procediendo en función de la presión del aceite.El caudal máximo del aceite de refrigeración es de 20 l/minuto. La presión máxima del aceite de refrigeración alcanza 2 bares.

Accionamiento de las marchasEl accionamiento de las marchas se realiza por medio de horquillas que desplazan los sincronizadores, tal y como se procede en los cambios manuales de tipo convencional. Con cada horquilla se accionan 2 marchas.El mando de las horquillas en el cambio automático DSG se realiza por la vía hidráulica y no por medio de varillas como las de los cambios manuales convencionales. Las horquillas van alojadas en unos casquillos apoyadas en bolas y guiadas por un cilindro.Para el accionamiento, la Mecatronic aplica aceite al cilindro izquierdo. En virtud de que el cilindro derecho se encuentra sin presión, la horquilla se desplaza arrastrando el sincronizador. De esta forma se conecta la marcha. Una vez conectada la marcha se suprime la presión

aplicada a la horquilla.La marcha se mantiene colocada, porque la retiene el despullo que lleva el dentado de mando y las muescas de encastre en la horquilla de cambio. En cuanto no se necesita la función de la horquilla, un elemento de encastre, dispuesto en la carcasa del cambio, la mantiene en posición neutra.Cada horquilla tiene un imán permanente. El imán permanente hace que el sensor de recorrido en la Mecatronic pueda detectar la posición exacta de cada una de las horquillas.

Para el funcionamiento correcto del cambio es preciso que la unidad de control del cambio conozca con exactitud las posiciones de las horquillas. Los sensores de recorrido detectan la posición de lashorquillas. Debido a tolerancias de fabricación es necesario autoadaptar en la unidad de control del cambio cada una de las posiciones finales y los puntos de sincronización de cada horquilla (y de cada cambio) (ajuste básico).

Gestión electrónica del cambio

SensoresEn la misma unidad de control Mecatronic hay doce sensores, solamente dos sensores van dispuestos fuera de la unidad.

Sensor de régimen de entrada al cambio G182Este sensor va enchufado en la carcasa del cambio. Se encarga explorar electrónicamente la parte exterior del embrague doble y detecta de esa forma el régimen de entrada al cambio. El régimen de entrada al cambio es idéntico al régimen del motor.El sensor de régimen trabaja según el principio de Hall. En la carcasa de este sensor también se encuentra alojado el sensor G509. Ambos sensores están comunicados con la Mecatronic a través de cables eléctricos.

Aplicación de las señalesLas señales del sensor de entrada al cambio se utilizan como magnitud de entrada para calcular el patinaje de los embragues multidisco. Para este cálculo, la unidad de control

también necesita las señales de los sensores G501 y G502. Conociendo el patinaje de los embragues, la unidad de control puede gestionar de un modo más exacto la apertura y el cierre de los embragues. Si se ausenta la señal, la unidad de control emplea el régimen del motor como señal supletoria, procedente del CAN-Bus.

Sensor de régimen del árbol primario 1 G501 y sensor de régimen del árbol primario 2 G502Ambos sensores están instalados en la Mecatronic. El sensor de régimen G501 detecta el régimen del árbol primario 1. El sensor de régimen G502 detecta el número de vueltas del árbol primario 2. Ambos sensores son versiones de Hall.

Para la detección del régimen de revoluciones, cada sensor explora una rueda generatriz de impulsos en el árbol que le corresponde. La rueda generatriz consta de una pieza de chapa,

que lleva una capa de caucho-metal. Esta capa constituye pequeños imanes en toda la circunferencia, con sus correspondientes polaridades norte y sur. Entre cada imán existe una abertura espaciadora.

Aplicación de las señalesEn combinación con la señal de régimen de entrada al cambio, la unidad de control calcula los regímenes de salida de los embragues multidisco K1 y K2 y detecta de esa forma el patinaje de los embragues.Con ayuda del patinaje, la unidad de control detecta el estado abierto y cerrado de los embragues.Asimismo se emplea esta señal para saber qué marcha está conectada. En combinación con las señales de los sensores de régimen a la salida del cambio, la unidad de control detecta si está conectada la marcha correcta.Ambos sensores se encuentran decalados entre sí y alojados en una misma carcasa. De esa forma se generan dos señales decaladas entre sí. Si la señal del sensor G195 tiene nivel dominante «high», la señal del sensor G196 tiene todavía nivel recesivo «low».

Sensor de régimen a la salida del cambio G195 y sensor 2 de régimen a la salida del cambio G196Ambos sensores se encuentran en la Mecatronic y van unidos de forma indivisible a la unidad de control. Igual que todos los demás sensores de régimen en este cambio, se trata de sensores Hall.Los dos sensores exploran la misma rueda generatriz de impulsos en el árbol secundario 2.

Aplicación de las señalesCon ayuda de estas señales de entrada, la unidad de control detecta la velocidad y el sentido de marcha del vehículo. El sentido de marcha se detecta a través de las señales mutuamente decaladas. Si se invierte el sentido de marcha las señales ingresan por el orden inverso en la unidad de control.Si se ausentan estas señales, la unidad de control emplea las señales de velocidad de marcha y sentido de marcha procedentes de la unidad de control para ABS.

Sensor 1 G193 y sensor 2 G194 para presión hidráulicaAmbos sensores de presión se encuentran en la unidad de mando electrohidráulica de la Mecatronic. El sensor 1 G193 está expuesto a la misma presión que actúa sobre el embrague multidisco K1.La presión del embrague multidisco K2 actúa a su vez sobre el sensor 2 G194.Con ayuda de estas señales, la unidad de control electrónica para Mecatronic detecta la presión hidráulica que actúa en cada embrague multidisco. La presión hidráulica exacta es un dato necesario para que la unidad de control pueda regular los embragues multidisco.

FuncionamientoEl sensor de presión consiste en una pareja de placas paralelas que conducen la corriente eléctrica. La placa superior va fijada a un diafragma de cerámica, que se pandea en función de

las variaciones de la presión. La otra placa está comunicada de forma rígida con un sustrato de cerámica. Esta no reacciona ante las variaciones de la presión. En cuanto la presión varía, el diafragma superior se pandea y hace variar la distancia entre las placas. De esta forma se genera una señal fiable, de magnitud supeditada a la presión del aceite. Si se ausenta una señal de presión o si no se genera presión se desactiva el ramal correspondiente del cambio. El cambio ya sólo puede funcionar en ese caso en las marchas 1ª y 3ª o bien en 2ª marcha.

Sensor de temperatura del aceite del cambio, supeditada al embrague multidisco G509Este sensor se encuentra en la misma carcasa que el sensor de régimen de entrada al cambio G182. Mide la temperatura del aceite DSG que sale de los embragues multidisco. En virtud de que el aceite se somete a cargas térmicas intensas en los embragues multidisco, presenta en este sitio del cambio la más alta de sus temperaturas. Previo análisis de las señales del sensor de temperatura G509, la unidad de control regula la cantidad de aceite de refrigeración para los embragues y pone en vigor otras medidas más para la protección del cambio.Este sensor está diseñado de modo que pueda medir temperaturas de forma muy rápida y exacta. Trabaja dentro de un margen de temperaturas comprendidas entre los –55 °C y los +180 °C.Si se ausenta la señal, la unidad de control recurre a las señales de los sensores G93 y G510, utilizándolas como señales supletorias.

Sensor de temperatura del aceite del cambio G93 y sensor de temperatura en la unidad de control G510Ambos sensores van dispuestos directamente en la Mecatronic. La Mecatronic se encuentra en baño continuo de aceite DSG, lo cual la calienta. Un aumento intenso de la temperatura puede afectar el funcionamiento de la electrónica.Ambos sensores miden la temperatura directamente en los componentes expuestos a riesgo de sufrir daños por calor excesivo. De esa forma se pueden poner en vigor oportunamente las correspondientes medidas para reducir la temperatura del aceite y evitar un calentamiento excesivo de la Mecatronic.Si el aceite del cambio alcanza temperaturas a partir de los 138 °C, la Mecatronic provoca una reducción del par suministrado por el motor. A temperaturas por encima de los 145 °C se deja de alimentar aceite a presión a los embragues multidisco, haciendo que éstos abran.

Sensores de recorrido 1 a 4 G487, G488, G489, G490 para actuadores de cambioLos sensores de recorrido están alojados en la Mecatronic. Son sensores de efecto Hall.En combinación con los imanes en las horquillas de cambio generan una señal, a través de la cual la unidad de control detecta las posiciones de los actuadores de cambio. Conociendo la posición exacta, la unidad de control aplica presión de aceite a los actuadores de cambio para accionar las marchas que corresponden.Si un sensor de recorrido deja de suministrar señales se desactiva el ramal afectado en el cambio. En ese caso ya no se pueden utilizar las marchas del ramal afectado.

Cada sensor de recorrido se encarga de vigilar la posición de un actuador de cambio (una horquilla de cambio), con el que se pueden accionar dos diferentes marchas:

G487 para las marchas 1ª/3ª, G488 para las marchas 2ª/4ª,

G489 para las marchas 6ª/atrás y

G490 para la 5ª marcha y posición N.

Unidad de control para sistema sensor de la palanca selectora J587La unidad de control para sistema sensor de la palanca selectora se encuentra integrada en la misma palanca selectora. Trabaja al mismo tiempo como unidad de control y como sensor.Al hacer las veces de unidad de control trabaja para gestionar el electroimán para bloqueo de la palanca selectora. La iluminación de la palanca selectora se encuentra integrada en esta unidad.Ademas esta unidad de control aloja los sensores Hall para detectar las posiciones de la palanca selectora y los sensores Hall para la detección de Tiptronic. Las señales de posición de la palanca selectoray las señales del modo Tiptronic se transmiten a través del CAN-Bus hacia la Mecatronic y hacia la unidad de control para cuadro de instrumentos.

Actuadores

Válvula reguladora de presión 3 N217 (válvula de presión principal)La válvula reguladora de presión 3 se encuentra en la unidad de mando electrohidráulica de la Mecatronic. Es una válvula de modulación.Con ayuda de esta válvula se regula la presión principal en el sistema hidráulico de la Mecatronic. El factor principal para el cálculo de la presión principal es la presión actual de los embragues, la cual depende a su vez del par suministrado por el motor.Para la corrección de la presión principal se recurre a la temperatura y el régimen del motor. La unidad de control adapta continuamente la presión principal a las condiciones momentáneas dadas.Si se avería la válvula de presión se trabaja con la presión principal máxima. Esto puede hacer que aumente el consumo de combustible y puede llegar a provocar sonoridad al cambiar las marchas.

Válvula reguladora de presión 1 N215 y válvula reguladora de presión 2 N216 (válvulas de los embragues)Las válvula reguladoras de presión N215 y N216 están dispuestas en la unidad de mando electrohidráulica de la Mecatronic. Son válvulas de modulación, que generan la presión de control para los embragues multidisco. La válvula reguladora de presión N215 para el embrague multidisco K1 y la válvula reguladora de presión N216 para el embrague multidisco K2.Si se avería una válvula de presión se desactiva el ramal afectado en el cambio. Esta avería se indica en el cuadro de instrumentos.

Válvula reguladora de presión 4 N218 (válvula de aceite de refrigeración)La válvula de presión N218 se encuentra en la unidad de mando electrohidráulica. Es una válvula de modulación que, con una compuerta hidráulica, gobierna la cantidad de aceite que

refrigera los embragues.Para la gestión de esta válvula, la unidad de control utiliza la señal del sensor de temperatura del aceite del cambio, condicionada por los embragues multidisco G509. Si no es posible excitar la válvula reguladora de presión, fluye la cantidad máxima de aceite de refrigeración a través del los embragues multidisco. A bajas temperaturas ambientales esto puede causar problemas al cambiar las marchas y conducir a un mayor consumo de combustible.

Electroválvulas 1 N88, 2 N89, 3 N90 y 4 N91 (válvulas para actuadores de cambio)Las cuatro electroválvulas se encuentran en la unidad de mando electrohidráulica de la Mecatronic. Son válvulas «Sí/No». Gestionan todas las presiones del aceite a través de la válvula compuerta de multiplexor hacia los actuadores de cambio.Las electroválvulas se encuentran cerradas al no tener aplicada la corriente, es decir, que no pasa aceite a presión hacia los actuadores de cambio.

La función de las electroválvulas:

La electroválvula 1 N88 gestiona la presión del aceite para accionar las marchas 1ª y 5ª.

La electroválvula 2 N89 gestiona la presión del aceite para accionar la 3ª marcha y la posición N.

La electroválvula 3 N90 gestiona la presión del aceite para accionar las marchas 2ª y 6ª.

La electroválvula 4 N91 gestiona la presión del aceite para accionar las marchas 4ª y atrás.

Si se avería una electroválvula se desactiva el ramal en el que se encuentra el actuador de cambio en cuestión. El vehículo ya sólo puede circular en las marchas 1 y 3 o en II marcha, respectivamente.

Electroválvula 5 N92 (válvula de multiplexor)La electroválvula 5 N92 se encuentra en la unidad de mando electrohidráulica de la Mecatronic. Gestiona el multiplexor en la unidad de mando hidráulica. Al ser excitada la electroválvula se puedenaccionar las marchas 2, 4 y 6. Al encontrarse la electroválvula sin corriente se pueden accionar las marchas 1, 3, 5 y atrás.La válvula compuerta de multiplexor se mantiene en posición básica. Deja de ser posible gestionar las funciones del aceite a presión. Puede suceder que se accionen marchas incorrectas. También puede suceder que el vehículo se inmovilice.

Válvula reguladora de presión 5 N233 y válvula reguladora de presión 6 N371 (válvulas de seguridad)Las válvulas reguladoras de presión N233 y N371 están alojadas en el módulo hidráulico de la Mecatronic y son válvulas de modulación. Gestionan la función de válvulas compuerta de seguridad en la caja de selección de la Mecatronic.Las válvulas compuerta de seguridad cortan la presión hidráulica en el ramal del cambio en cuestión si existe un fallo de relevancia para la seguridad.

La funcion de las válvulas:

La válvula reguladora de presión 5 N233 gestiona el funcionamiento de la válvula compuerta de seguridad en el ramal del cambio 1.

La válvula reguladora de presión 6 N371 gestiona la válvula compuerta de seguridad en el ramal del cambio 2.

Si se avería una válvula reguladora de presión deja de ser posible accionar las marchas en el ramal correspondiente del cambio. Si se avería el ramal 1 ya sólo es posible circular en 2ªmarcha. Si se avería el ramal 2 ya sólo se puede circular utilizando las marchas 1ª y 3ª

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Esquema eléctrico

Enlace al CAN-BusEl esquema de abajo muestra en forma simbólica la integración de la unidad de control

Mecatronic para el cambio automático DSG en la estructura del CAN-Bus de datos del vehículo.

DiagnosisA través del sistema de diagnosis, medición e información para vehículos VAS 5051 están disponibles los siguientes modos operativos:

Localización guiada de averías y Funciones guiadas.

Modo operativo «Localización guiada de averías»En la «Localización guiada de averías» para el cambio automático DSG está disponible un plan de comprobación, con el que puede probar los siguientes sensores, actuadores y la Mecatronic en funcionamiento.Sírvase tener en cuenta las indicaciones proporcionadas en el VAS 5051 para la comprobación de sensores y actuadores.

Sensores:

G93 - Sensor de temperatura del aceite del cambio G182 - Sensor de régimen de entrada al cambio

G193 - Sensor 1 p. presión hidrául. del cambio

G194 - Sensor 2 p. presión hidrául. del cambio

G195 - Sensor 1 para régimen de salida del cambio

G196 - Sensor 2 para régimen de salida del cambio

G487 - Sensor de recorrido 1 para actuador de cambio




G501 - Sensor de régimen árbol primario 1

G502 - Sensor de régimen árbol primario 2

G509 - Sensor de temperatura del aceite, condicionada por el embrague multidisco

G510 - Sensor de temperatura en la unidad de control

Actuadores:

N88 - Electroválvula 1 N89 - Electroválvula 2

N90 - Electroválvula 3



N110 - Electroimán para bloqueo de la palanca selectora

N215 - Válvula reguladora de presión 1






Mecatronic:Mecatronic averiada

J743 - Mecatronic vigilancia de marchas J743 - Mecatronic vigilancia del mando del cambio

J743 - Mecatronic tensión de alimentación

Novedades en las nueva cajas de cambios DSGLa principal novedad que aporta el DSG de siete velocidades con respecto al de seis es que su doble embrague trabaja en seco y no requiere de aceite para su refrigeración, que se consigue por aire. Así, el aceite que necesita es el imprescindible para lubricar el sistema de dentado y los cojinetes, reduciendo el gasto a 1,7 litros. Al no refrigerar por aceite, el nuevo DSG es adaptable a motores que rinden hasta 250 Nm de par máximo, por lo que no es compatible con las versiones más potentes de los vehículos de Volkswagen.Como ejemplos valen el Golf GTI, cuyo par máximo es de 280 Nm, o el Golf R32, de 320 Nm. Además de un consumo sensiblemente inferior de aceite, el nuevo cambio es notablemente más ligero que su predecesor. Así, de los 93 kilos de «lastre» que implicaba el DSG de seis velocidades, pasamos a los 77 kilos que pesa el de siete, lo que repercute directamente en una mejora del rendimiento del motor.

transmision manual y automatica1

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