CAJAS DE CAMBIO DE ÚLTIMA GENERACIÓN

J.L. Sempere

1. INTRODUCCIÓN Es un hecho aceptado que las transmisiones de tipo automático no tienen gran aceptación en nuestro mercado, aunque actualmente se venden muchos mas coches con cambio automático que hace unos pocos años. No ocurre así en algunos mercados europeos, y muchísimo menos en Estados Unidos- representan más del 90%-, país en el que es impensable comercializar un automóvil sin cambio automático. Tampoco en Japón, con el 80% de su mercado. De todos modos, el auge que vive el cambio automático en países europeos como Suiza (21,5% del mercado) o Alemania (13%), ha animado a fabricantes e importadores a ofrecer transmisión automática en sus nuevas gamas de turismos e incluso en vehículos todo terreno. Los cambios automáticos actuales están controlados por pequeñas computadoras y presentan pautas de funcionamiento inteligente. Además, estos vehículos se conducen con mayor facilidad y con una suavidad igual o superior a la de los manuales. 2. LA ELECTRÓNICA Y EL MODO AUTOMÁTICO LA ELECTRÓNICA HA LLEGADO A LOS CAMBIOS DE ÚLTIMA GENERACIÓN CONSECUENCIAS: - CAMBIOS MÁS REFINADOS - PROGRAMAS DE CONDUCCIÓN TÍPICOS: HIELO, ECONÓMICO, DEPORTIVO… - CAMBIOS AUTOADAPTATIVOS: SE ADAPTAN AL MODO DE CONDUCIR DE CADA CONDUCTOR. - PROGRAMAS DE RECONOCIMIENTO DEL CONDUCTOR: MEDIANTE LA LLAVE DE APERTURA Y ASÍ SEGÚN DE QUIEN SEA LLAVE QUE ABRE EL COCHE, SE ADAPTAN LOS ESPEJOS, EL ASIENTO Y EL PROGRAMA DE CONDUCCIÓN.

3 EMBRAGUE PILOTADO (CAJAS MANUALES SIN EMBRAGUE) - VEHÍCULOS EQUIPADOS CON UNA CAJA DE VELOCIDADES MECÁNICA (ENGRANAJES). - NO HAY PEDAL DE EMBRAGUE - UN PEQUEÑO MOTOR ELÉCTRICO SE ENCARGA DE EMBRAGAR Y DESEMBRAGAR. - AL EJECUTAR UN CAMBIO SOBRE LA PALANCA UN SENSOR EN LA PROPIA PALANCA DE CAMBIOS Y OTRO EN EL ACELERADOR DETECTAN LA INTENCIÓN DEL CONDUCTOR DE CAMBIAR DE MARCHA, Y MANDAN

UNA SEÑAL A UNA BOMBA DE PRESIÓN QUE SE ENCARGA DE DIRIGIR LA HORQUILLA DEL EMBRAGUE. RENAULT TWINGO EASY , MERCEDES CLASE A, SMART…

4 CAMBIO SECUENCIAL PODEMOS DENOMINAR CAMBIO SECUENCIAL AL QUE PERMITE SELECCIONAR LAS MARCHAS CON “GOLPES” DE PALANCA, ES DECIR, MOVIMIENTOS DE LA PALANCA HACIA UN LADO, SUBEN O BAJAN DE MARCHA Y VICEVERSA. ESTOS SISTEMAS SUELEN SER LA OPCIÓN MANUAL DE CAMBIOS AUTOMÁTICOS CON CONVERTIDOR HIDRÁULICO (TRIPTRONIC DE PORSCHE Y AUDI, STEPTRONIC DE BMW, ETC) O INCLUSO SE OFRECEN CAJAS MANUALES DE EMBRAGUE PILOTADO COMO EL BMW M3, EL SMART, EL DSG DEL SEAT ALTEA… AMBOS TIENEN 5 o 6 MARCHAS Y FUNCIONAN DE MANERA SIMILAR: CON LA PALANCA EN UN PASILLO SE COMPORTAN COMO UN AUTOMÁTICO ADAPTATIVO, QUE ELIGE LA SECUENCIA DEL CAMBIO EN FUNCIÓN DE LA CARRETERA Y DEL CONDUCTOR. EN UN PASILLO PARALELO FUNCIONAN COMO UN CAMBIO SECUENCIAL. ESTE CAMBIO SIGUE TENIENDO ALGO DE AUTOMÁTICO, PUES PASA A UNA MARCHA SUPERIOR CUANDO LLEGA AL CORTE DE INYECCIÓN, NO PERMITE SELECCIONES QUE PROVOQUEN SOBRERRÉGIMEN E INSERTAN AUTOMÁTICAMENTE LA PRIMERA MARCHA SI NOS DETENEMOS POR COMPLETO.

4.1 CAJAS AUTOMATICAS CON CAMBIO SECUENCIAL • TRIPTRONIC ->Porsche 911 y Audi A4, A6 Y A8 y SEPTRONIC -> BMV 740i POSIBILIDAD DE CAMBIO MANUAL EN UNA CAJA AUTOMATICA. 5 MARCHAS Y FUNCIONAN DE MANERA SIMILAR. EL CAMBIO ESTÁ GESTIONADO POR UN SOFISTICADO COMPUTADOR QUE IMPIDE CUALQUIER MANIOBRA QUE PUEDA DAÑAR EL MOTOR O PONER EN PELIGRO LA SEGURIDAD. EN CONDUCCIÓN DEPORTIVA EL SISTEMA TRIPTONIC CUANDO SE LLEGA AL REGIMEN DE POTENCIA MÁXIMA PASA AUTOMÁTICAMENTE A LA RELACIÓN SUPERIOR. NO ADMITE RETENCIONES BRUSCAS Y PRUEBA DE ELLO ES QUE EL MOTOR NUNCA SUPERA LAS 5500 RPM EN RETENCIÓN NI LAS 3500 CUANDO EL PASO ES DE 2ªA1ª.

DATOS TECNICOS CAJA A5S360R BMW TIPO DE CAMBIO: CAJA DE CAMBIOS AUTOMATICA PARA TURISMOS CON 5 MARCHAS HACIA DELANTE EN DISPOSICION ESTANDAR. LA 5ª MARCHA HA SIDO CONCEBIDA COMO SUPERDIRECTA. CAPACIDAD DE TRANSMISION: 1ª, 2ª, 3ª, 5ª 360 Nm 4ª 390 Nm RELACION DE TRANSMISION 1ª 3.45:1 2ª 2.21:1 3ª 1.58:1 4ª 1.00:1 5ª 0.76:1 MARCHA ATRÁS 3.16:1 POSICIONES DE ACOPLAMIENTO P-R-N-D Y STEPTRONIC (EN LOS MODELOS PARA EE.UU NO SE MONTA EL STEPTRONIC) PESO CON ACEITE 80 A 85 kg SEGÚN VERSION. CAPACIDAD DE REMOLCADO HASTA APROX. 6 HORAS A UNA VELOCIDAD DE APROX. 80 km/h

4.2 CAJAS MANUALES CON CAMBIO SECUENCIAL (EMBRAGUE PILOTADO) ARQUITECTURA INTERNA MUY PARECIDA A LAS CAJAS DE CAMBIO MANUALES CONVENCIONALES. DIFERENCIA: CONVENCIONALES EL CONDUCTOR SE ENCARGA DE PISAR EL EMBRAGUE Y CAMBIAR DE MARCHA. MIENTRAS QUE EN ESTE TIPO CAJAS UN ACCIONAMIENTO CAMBIA LA VELOCIDAD CUANDO EL CONDUCTOR APRIETE UN BOTÓN O PALANCA. ESTAS CAJAS DE CAMBIO TAMBIÉN PERMITEN UN FUNCIONAMIENTO AUTOMÁTICO. LAS PRINCIPALES VENTAJAS SON SU PRECIO, SU PEQUEÑO TAMAÑO Y LA RAPIDEZ DE CAMBIO, POR LO MENOS TAN RÁPIDA COMO LA MANUAL. CAMBIO ES UN POCO MÁS BRUSCO QUE EL AUTOMÁTICO. EJEMPLO: FERRARI F355 F1

EL FERRARI ACELERA DE 0-100 Km/h EN 4.7 SEG. ESTA CIFRA REFLEJA QUE NO HAY PERDIDA DE RENDIMIENTO, VENTAJA CONRESPECTO AL CAMBIO TIPTRONIC. EL SISTEMA FERRARI SE BASA EN UNA CAJA MANUAL DE 6 VELOC. CON UN EMBRAGUE ELECTRÓNICO Y UN ACTUADOR DE ALTA PRESIÓN PARA EL CAMBIO. TIENE TRES MODOS DE FUNCIONAMIENTO.

MODO TOTALMENTE AUTOMÁTICO: GENERALMENTE UTILIZADO PARA CONDUCCIÓN URBANA. UN ORDENADOR SE ENCARGA DE CAMBIAR LA VELOCIDAD TENIENDO EN CUENTA LAS: REVOLUCIONES DEL MOTOR, LA CARGA Y LA POSICIÓN DEL ACELERADOR. ESTE FUNCIONAMIENTO NO ES TAN SUAVE COMO EL DE UNA CAJA CON CONVERTIDOR DE PAR.

MODO DEPORTIVO: LA CAJA DE CAMBIOS QUEDA A DISPOSICIÓN DEL CONDUCTOR. EL CAMBIO DE VELOCIDADES SE REALIZA TIRANDO DE UNAS PALETAS QUE SE SITÚAN EN LA COLUMNA DE LA DIRECCIÓN JUSTAMENTE DETRÁS DEL VOLANTE. EL CAMBIO A UNA VELOCIDAD SUPERIOR SE REALIZA EN TAN SOLO 0,15 SEG. MODO SEMIAUTOMÁTICO: PRÁCTICAMENTE IGUAL QUE EL MODO DEPORTIVO, EN EL QUE EL CONDUCTOR TIRANDO DE LAS PALETAS CAMBIA DE VELOCIDAD. SIN EMBARGO, SI LLEGAMOS A SUPERAR LAS 6000 R.P.M., EL ORDENADOR SE ENCARGA DE CAMBIAR A UNA VELOCIDAD MAYOR. DE ESTA FORMA, REDUCIMOS LA ACELERACIÓN, PERO OBTENEMOS UNOS CAMBIOS MÁS SUAVES. ALFA ROMEO'S SELESPEED

BMW M-SECUENCIAL

CAMBIO DSG ( AUDI-VW) (DIRECT SHIFT GEARBOX – CAJA DE CAMBIOS DIRECTA) COMBINA LAS VENTAJAS DE UN CAMBIO MANUAL Y LAS DE UN CAMBIO AUTOMATICO. CAJA DE CAMBIOS MECANICA CON ACCIONAMIENTO AUTOMATICO SE CARACTERIZA POR SU ENGRANE ANTICIPADO Y SU DOBLE EMBRAGUE FUNCIONAMIENTO CONSTA DE DOS TRANSMISIONES PARCIALMENTE INDEPENDIENTES. CADA UNA TIENE ASIGNADO SU PROPIO EMBRAGUE MULTIDISCO 1º EMBRAGUE : 1ª, 2ª, 5ª VELOCIDAD Y MARCHA ATRÁS. 2º EMBRAGUE: 3ª, 4ª, 6ª VELOCIDAD SIEMPRE HAY TRANSMISION DE FUERZA EN UNA DE LAS TRASMISIONES PARCIALES, MIENTRAS QUE EN LA OTRA YA SE SELECCIONA LA SIGUIENTE MARCHA. EL MODULO ELECTRONICO MECHATRONIC SE ENCARGA DE ABRIR Y CERRAR EMBRAGUES Y SELECCIONER PREVELOCIDADES EN FUNCION DE: VELOCIDAD, REGIMEN DE GUIRO MOTOR Y SU VARIACION EN LOS ULTIMOS MICROSEGUNDOS. VENTAJAS: DURANTE EL CAMBIO DE VELOCIDAD NO HAY INTERRUPCIÓN DE FUERZA DE TRACCIÓN. EJ: AUDI TT, AUDI A3, SEAT ALTEA, QUINTA GENERACION VW GOLF…

5. CAJAS DE VARIACION CONTINUA (CVT) INTRODUCCION TODOS CONOCEMOS LA POPULAR VESPINO, QUE SE CARACTERIZA POR OFRECER LA FACILIDAD DE ACELERAR PARA MOVER EL CICLOMOTOR MEDIANTE UN VARIADOR. EN TEORÍA, LAS CAJAS DE CAMBIO DE VARIACIÓN CONTINUA SON:_ EL DISEÑO PERFECTO, YA QUE VARÍAN LA RELACIÓN DE VELOCIDADES CONTINUAMENTE, POR LO QUE PODEMOS DECIR QUE ES UNA TRANSMISIÓN AUTOMÁTICA CON UN NÚMERO INFINITO DE RELACIONES. NOS PODEMOS MOVER POR LA CURVA DE POTENCIA MÁXIMA, ALGO IMPOSIBLE CON LAS CAJAS AUTOMÁTICAS O MANUALES, EN LAS QUE SE PRODUCÍA UN ESCALONAMIENTO ENTRE LAS DIFERENTES VELOCIDADES. LA TEORÍA DE FUNCIONAMIENTO DE ESTOS MECANISMOS ES MUY SIMPLE, TAL Y COMO SE VA A EXPLICAR EN LA SIGUIENTE FIGURA: EL SECRETO ESTÁ EN UNA CORREA QUE TRANSMITE EL MOVIMIENTO ENTRE DOS POLEAS. LA POLEA CONDUCTORA ES LA QUE PROVIENE DE LA SALIDA DEL MOTOR Y LA CONDUCIDA ES LA QUE VA AL EJE DE TRANSMISIÓN. LAS POLEAS NO SON FIJAS, SI NO QUE ESTÁN CONSTITUIDAS POR DOS PLATOS MÓVILES QUE SE ENSANCHAN O SE ENCOGEN TAL Y COMO SE VEN EN LA FIGURA. CUANDO ABRIMOS EL PLATO DEL EJE DEL MOTOR, LA POLEA SE METE ENTRE LOS PLATOS, POR LO QUE LA POLEA SECUNDARIA SE CIERRA. EL RESULTADO ES UNA RELACIÓN DE TRANSMISIÓN BAJA. POR EL CONTRARIO, CUANDO SE CIERRAN LOS PLATOS PRIMARIOS, EL RADIO DE LA ÓRBITA EN LA CORREA PRIMARIA ES MAYOR, POR LO QUE LA RELACIÓN DE TRANSMISIÓN AUMENTA.

POR LO TANTO, CONTROLANDO LA APERTURA DE LOS PLATOS DE LAS POLEAS PODEMOS OBTENER DIFERENTES RELACIONES DE VELOCIDADES. CABE DESTACAR QUE CUANDO EL RADIO DE UNA POLEA VARÍA, TAMBIÉN VARÍA LA OTRA, YA QUE LA LONGITUD DE LA POLEA ES FIJA. ESTO PRODUCE QUE EL EFECTO DE CAMBIO DE RELACIÓN DE VELOCIDADES SE MULTIPLIQUE. SIN EMBARGO, ESTE TIPO DE CAJAS DE VELOCIDADES PRESENTE DOS IMPORTANTES INCONVENIENTES EN SU IMPLEMENTACIÓN: - LA CORREA ESTÁ SOMETIDA A UNAS TENSIONES MUY ELEVADAS. - ES MUY DIFÍCIL CONSEGUIR UN AGARRE PERFECTO ENTRE POLEAS Y CORREA. EN LOS AÑOS 80 SE UTILIZABA ESTE SISTEMA DE CAMBIOS EN COCHES DE PEQUEÑA CILINDRADA, YA QUE LA CADENA SOLO RESISTÍA LOS ESFUERZOS PRODUCIDOS POR MOTORES DE BAJO PAR. EN LA ACTUALIDAD SE HAN CONSEGUIDO CADENAS QUE RESISTEN LOS PARES DE MOTORES DE GRAN CILINDRADA. NOS VAMOS A CENTRAR AHORA EN DESCRIBIR TRES TIPOS DE CAJAS DE CAMBIO DE VARIACIÓN CONTINUA QUE EXISTEN EN EL MERCADO Y ANALIZAR SUS VENTAJAS INCONVENIENTES. MULTITRONIC -> Audi EL MULTITRONIC ES UN CAMBIO DE VARIADOR CONTINUO DESARROLLADO POR AUDI Y QUE NO SÓLO SUPERA AL TRIPTÓNIC SINO QUE TAMBIÉN ES SUPERIOR EN TODO A UNO MANUAL: MÁS RÁPIDO, MÁS SUAVE, PROPORCIONA MÁS PRESTACIONES REDUCE EL CONSUMO.

LA PRINCIPAL DIFERENCIA QUE AUDI HA INTRODUCIDO PARA CONSEGUIR ESTE RENDIMIENTO ES: UTILIZAR UNA CADENA EN VEZ DE UNA CORREA PARA TRANSMITIR EL PAR ENTRE LAS DOS CORREAS. LA CADENA DE ACERO ESTÁ FORMADA POR 1025 LÁMINAS Y 75 PARES DE PINES CAPAZ DE SOPORTAR TENSIONES SUPERIORES A 1,6 TONELADAS. ES CASI TAN FLEXIBLE COMO LA CORREA, PERO MUCHO MÁS RESISTENTE.

TIENE LA POSIBILIDAD DE CAMBIO SECUENCIAL DE 6 VELOCIDADES, QUE SE CONSIGUEN CON SEIS POSICIONES FIJAS EN EL DIÁMETRO DE LAS POLEAS. CABE DESTACAR QUE ESTOS CAMBIOS SE PRODUCEN SIN TRANSICIONES Y EXENTOS DE SACUDIDAS CON TODA RAPIDEZ GRACIAS A UNA ADAPTACIÓN CONTINUA. PARA SU MANEJO SE PUEDEN UTILIZAR TANTO LA PALANCA DE CAMBIO COMO LOS BOTONES DEL VOLANTE

OTROS EJEMPLOS SON: NISSAN M6 HYPER-CVT

NISSAN EXTROID CVT

6. CONTROL ADAPTATIVO DEL CAMBIO INTRODUCCION EL DESEO DE CONSEGUIR UNA SELECCION DE MARCHAS DEL CAMBIO AUTOMATICO MEJOR ADAPTADA AL COMPORTAMIENTO DEL CONDUCTOR, Y DE OPTENER UNA REACCIÓN ADECUADA A CUALQUIER SITUACION ESPECIAL DE LA MARCHA HA LLEVADO A LA INTRODUCCIÓN DEL CONTROL ADAPTATIVO DEL CAMBIO (AGS) PARAMETROS DETERMINANTES: SISTEMAS CONVENCIONALES SELECCIONAN LAS MARCHAS EN FUNCION DE:

- ANGULO MARIPOSA ESTRANGULACION. - Nº REVOLUCIONES SALIDA DEL CAMBIO

SISTEMA AGS VALORA ADEMAS UNA SERIE ADICIONAL DE PARAMETROS:

- ANGULO MARIPOSA ESTRANGULACION. - Nº REVOLUCIONES SALIDA DEL CAMBIO. - POSICIÓN INTERRUPTOR KICK-DOWN - PALANCA SELECTORA PROGRAMAS

ESQUEMA FLUJO DE SEÑALES DEL AGS (PARAMETROS RELEVANTES) SOFTWARE EN LOS SISTEMAS DE CONTROL ANTERIORES LA SELECCIÓN DE LOS DIVERSOS PROGRAMAS SE REALIZABA MEDIANTE UNA SERIE DE TECLAS NORMALMENTE SE PUEDE ELEGIR ENTRE: E: ECONOMICO S: DEPORTIVO

* : INVIERNO EN EL CAMBIO ADAPTATIVO LAS TECLAS DISPONIBLES SON: S: DEPORTIVO A: PROGRAMA DE CAMBIO ADAPTATIVO

ABS

ASC (CONTROL TRACCION)

PALANCA SECT.

CAMBIO (Nº REVOLUCIONES)

INTERRUPTOR LUZ FRENO

INTERRUPTOR A/S (PROGRAMA DEPORTIVO O ADAPTATIVO)

INTERRUPTOR K.D

GESTION MOTOR (MARIPOSA)

CPU

SELECCIÓN MARCHA

EJEMPLO: EN CASO DE MARCHA CONSTANTE SE SELECCIONA UN PROGRAMA DE CAMBIOS ORIENTADOS A LA REDUCCIÓN DEL CONSUMO, MEDIANTE EL CUAL SE CAMBIA MÁS TEMPRANO A UNA MARCHA SUPERIOR Y SE CAMBIA A MARCHAS INFERIORES SÓLO A VELOCIDADES COMPARATIVAMENTE MENORES.