Sin la caja de cambios, los coches estarían limitados a tener una sola marcha, con una determinada relación de transmisión, y esta relación se seleccionaría para permitir que el coche funcione a la mayor velocidad deseada. Caja automática acelero y no avanza, aqui la solucion si quisieras alcanzar una velocidad máxima de 130 mph, la relación de transmisión sería similar a la tercera o última marcha de la mayoría de los coches con caja de cambios manual.
Seguro que nunca has probado a conducir un coche con caja de cambios manual utilizando sólo la última marcha. Si lo has hecho, pronto te diste cuenta de que en el arranque no tenías casi ninguna aceleración y a altas velocidades el motor chillaba al acercarse a la banda roja. Un coche así se desgastaría rápidamente y sería casi imposible de conducir.
Por eso, la caja de cambios utiliza engranajes para aprovechar mejor el par del motor y mantenerlo funcionando a un régimen adecuado.
La diferencia fundamental entre una caja de cambios manual y una automática es que la manual engrana y desengrana diferentes conjuntos de marchas del eje de salida para conseguir varias relaciones de transmisión, mientras que en la caja de cambios automática el mismo conjunto de marchas produce diferentes relaciones de transmisión. El conjunto de engranajes planetarios es el dispositivo que lo hace posible en la caja de cambios automática.
¿Qué significan las letras en la caja automática?
Hoy en día, la industria del automóvil ofrece diversas tecnologías de transmisión como alternativa a la tradicional caja de cambios manual. En este blog, hemos dedicado varios contenidos a informarte sobre, por ejemplo, las ventajas de la caja de cambios CVT o a comparar las ventajas de las cajas de cambio de doble embrague con la tecnología tradicional de convertidor de par en este interesante post.
En este caso, intentaremos explicarle los fundamentos de los reductores automáticos, una tecnología implantada en los segmentos más pequeños del mercado.
Ventajas de una Caja de cambios automática
Por su sencillez y coste, los reductores automatizados representan el primer nivel de automatización en la aplicación de los engranajes. Son esencialmente una caja de cambios manual, pero permiten al conductor evitar la necesidad de utilizar el pedal del embrague y cambiar de marcha. Por tanto, ofrecen un nivel de confort equivalente al de una caja de cambios automática.
Estas características hacen que esta tecnología sea interesante para los vehículos de los segmentos pequeño y medio, ya que sus costes son también claramente inferiores a los de un sistema totalmente automático. Además, son muy ligeros y ocupan menos espacio, por lo que son la elección de varios fabricantes para una parte importante de su gama.
Otras importantes ventajas que se esconden detrás de esta tecnología son su alta eficiencia gracias a la aplicación de puntos de cambio óptimos, su capacidad para funcionar en modo automático o manual o la facilidad para maniobrar sin que el motor se detenga.
¿Cómo se utiliza una caja de cambios automática?
El uso de esta caja de cambios es muy similar al de una caja de cambios automática. Tiene una palanca selectora. Dispone de las posiciones de punto muerto (N), marcha atrás (R), automático (A) y manual (M). La palanca selectora es totalmente electrónica y no está vinculada mecánicamente a la transmisión. Como la caja de cambios automatizada se basa en la caja de cambios manual, no tiene posición de aparcamiento (P). Al igual que en las cajas de cambio manuales, cuando se desconecta el encendido, se aplica la marcha actual y el embrague se cierra automáticamente. El motor puede arrancarse de forma similar a las cajas de cambio automáticas si la palanca de cambios se coloca en la posición «N» o si la caja de cambios indica la posición de punto muerto y se pisa el pedal de freno.
¿Cómo manejar con caja automática?
La caja de cambios está equipada con varios actuadores eléctricos. Estos actuadores son los que marcan la diferencia, ya que se encargan de realizar los movimientos del embrague y del cambio en lugar del conductor, por lo que también se denominan cajas de cambio robotizadas. Una unidad de control de la caja de cambios asume la función de coordinar y procesar las señales u órdenes.
La mayoría de las señales u órdenes se reciben y emiten a través del CAN Bus (red de multiplexación), al que están conectadas la unidad de control del motor, la unidad de control del ABS o del ESP, así como la unidad de control del salpicadero, que muestra información sobre la velocidad actual y el estado de la caja de cambios.
En la caja de cambios automatizada desarrollada por LuK, esta unidad de control se encuentra en una carcasa común con el motor eléctrico y el sistema mecánico que se encarga del accionamiento del embrague. Hay que tener en cuenta que cuando se sustituye la unidad de control, hay que instalar el software específico del vehículo y realizar una puesta en marcha.
Las otras unidades de control también están adaptadas a la unidad de control de la caja de cambios y, por lo tanto, no es rentable desde el punto de vista técnico y económico reequipar una caja de cambios automatizada. La siguiente imagen muestra los actuadores de la caja de cambios y del embrague en detalle.
¿Cuántos tipos de cajas automáticas hay?
Al automatizar una caja de cambios manual, es necesario reproducir muchas de las situaciones que se producen durante la conducción del vehículo sin dañar los componentes. Para ello, el sistema dispone de 5 modos de funcionamiento especiales:
Función ultraprecisa
La llamada función ultralenta es aquella en la que, al soltar el freno, se pisa ligeramente el embrague para que el vehículo se desplace suavemente por el terreno sin tener que pisar el acelerador. En este modo, el par se limita para proteger el embrague y el par disminuye cuando la temperatura del embrague aumenta.
Determinación del punto de contacto del embrague
Debido a las fluctuaciones de temperatura y otras influencias extremas, el punto en el que el embrague comienza a transmitir el par del motor a las ruedas puede variar. Este punto se llama punto de contacto. La caja de cambios automatizada adapta este punto de contacto siempre que el vehículo esté en marcha durante mucho tiempo con el motor en marcha y sin frenos, por ejemplo en los semáforos.
En este caso, el embrague siempre se cierra brevemente hasta que se provoca una reacción del motor por el ligero contacto de la prensa contra el disco de embrague. El embrague vuelve a abrirse inmediatamente. El conductor no suele ser consciente de este proceso y asume un ralentí constante del motor. Un punto de contacto correcto garantiza un funcionamiento suave sin largos tiempos de deslizamiento.
Protección del embrague
Otra función especial de la caja de cambios automatizada es detectar cuando el embrague se sobrecalienta. Esto puede ocurrir, por ejemplo, después de varios arranques en una pendiente o después de conducir con muy poca adherencia. Para reducir este aumento de temperatura, se desactiva la función de temperatura ultrabaja y, al arrancar, el embrague se cierra más rápidamente reduciendo los intervalos de tiempo con el embrague deslizante.
Soporte para frenos ABS
Durante una frenada de emergencia, la eficacia del sistema antibloqueo ABS aumenta con el embrague abierto. Por lo tanto, cuando la unidad de control del ABS informa del frenado accionado por el ABS, el sistema puede abrir el embrague para mejorar la eficacia de la regulación del ABS gracias al desacoplamiento del motor.
Control de seguridad ISM
El sistema de control de seguridad inteligente ISM (Intelligent Safety Monitoring) controla el procesador principal a través de un segundo procesador. En caso de avería, la unidad de control puede reaccionar de dos maneras diferentes: desconectando las etapas finales de los actuadores para evitar un funcionamiento incorrecto del sistema, o reiniciando la unidad de control para que pueda reanudar su funcionamiento normal después de unos segundos. Gracias a este sistema, se pueden controlar los efectos negativos que podrían producirse en caso de un hipotético fallo de la unidad de control.
¿Cómo son los engranes de una transmisión automática?
Veamos cómo funciona un conjunto de engranajes planetarios.
Al mirar dentro de una caja de cambios automática, encontramos una gran variedad de componentes en un espacio relativamente pequeño. Algunas de ellas son:
- Un ingenioso juego de engranajes planetarios.
- Un conjunto de correas que bloquean algunas partes del conjunto de engranajes
- Un conjunto de tres embragues en baño de aceite que bloquean otras partes del conjunto de engranajes
- Un sistema hidráulico que controla los engranajes y las correas
- Una gran bomba de engranajes que hace circular el fluido hidráulico en la caja de cambios
El centro de atención de esta caja de cambios es el conjunto de engranajes planetarios, una sola pieza capaz de crear todas las relaciones de transmisión que puede producir la caja de cambios. Todos los demás componentes de la caja de cambios están ahí para ayudarla a hacer su trabajo. Consulta el artículo sobre el destornillador eléctrico. Una caja de cambios automática contiene dos conjuntos completos de engranajes planetarios que forman un único componente.Consulte Cómo funcionan las relaciones de transmisión para obtener más información sobre el conjunto de engranajes planetarios.
Todo conjunto de engranajes planetarios tiene tres componentes básicos:
- La marcha del sol
- El engranaje planetario y su soporte
- La corona dentada
Cada uno de estos componentes puede ser de entrada, de salida o puede mantenerse fijo. Al elegir qué parte desempeña cada función, se determina la relación de transmisión del conjunto de engranajes. Veamos un conjunto de engranajes planetarios.
Uno de los juegos de engranajes planetarios de nuestra transmisión tiene una corona con 72 dientes y un engranaje solar con 30 dientes. Con este conjunto podemos conseguir muchas relaciones de transmisión diferentes.
Cambio Embrague Caja Automatica
En la sección anterior, hemos hablado de cómo la caja de cambios crea cada relación de transmisión. Por ejemplo, cuando hablamos de la sobremarcha, dijimos:
En esta caja, cuando se selecciona la sobremarcha, un eje que está conectado a la carcasa del convertidor de par (atornillado al volante) se conecta mediante un embrague al soporte del engranaje planetario. Síntomas de una caja de cambios automática dañada son cuando el engranaje solar pequeño gira libremente y el engranaje solar más grande se mantiene fijo gracias a la correa de sobremarcha. No hay nada conectado a la turbina; la única entrada proviene de la caja del convertidor de par.
- Para poner la caja en marcha, hay que conectar y desconectar muchas cosas mediante embragues y correas. El portaplanetario está conectado a la caja del convertidor de par mediante un embrague. El engranaje solar más pequeño se desconecta de la turbina mediante un embrague para que pueda girar libremente.
- El gran engranaje solar está sujeto a la carcasa por una correa para que no pueda girar. Cada selección de marcha desencadena una serie de eventos como estos, con diferentes embragues y correas que se conectan y desconectan. Veamos un cinturón.
- En esta caja hay dos cinturones. Son literalmente correas de acero y envuelven partes del tren de engranajes y se conectan a la caja. Son accionados por cilindros hidráulicos dentro de la caja de cambios.
Los embragues de la caja son un poco más complejos. Hay cuatro embragues. Cada uno de ellos es accionado por un fluido hidráulico presurizado que impulsa un pistón en el embrague. Los muelles garantizan que el embrague se desacopla en cuanto se reduce la presión. Abajo puedes ver el pistón y el tambor del embrague. Observe la junta de goma del pistón: es uno de los componentes que se sustituye cuando se reacondiciona la caja.
Caja Automatica Moduladores Embragues y Correas
Para cambiar de marcha correctamente, la caja de cambios automática necesita saber la fuerza que ejerce el motor. Hay dos maneras de hacerlo. Algunos coches tienen una simple conexión por cable conectada a la válvula de mariposa en la caja. Cuanto más se pisa el pedal del acelerador, más presión se ejerce sobre la válvula de mariposa. Otros coches utilizan un modulador de vacío para ejercer presión sobre la válvula de mariposa. El modulador detecta la presión en el colector de admisión, que desciende cuando el motor está sometido a una gran carga.
- La válvula manual es donde se acopla la palanca selectora de marchas. En función de la marcha seleccionada, la válvula manual alimenta circuitos hidráulicos que inhiben otras marchas. Por ejemplo, si la palanca de cambios está en tercera velocidad, alimenta un circuito que impide la conexión de la sobremarcha.
- Las válvulas de cambio proporcionan presión hidráulica a los embragues y las correas para engranar cada marcha. El cuerpo de la caja de cambios contiene varias válvulas de cambio. Determinan cuándo hay que cambiar de una marcha a otra.
Por ejemplo, la válvula de cambio de primera a segunda determina el momento de realizar el cambio. Esta válvula está presurizada con fluido desde el regulador por un lado y por la válvula de mariposa por el otro. La bomba les suministra fluido y lo dirige a uno de los circuitos para controlar qué marcha se engrana.