Cajas de cambio automaticas y manuales

1. 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 mot orizaciones. 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.
A continuación podrán darse cuenta por medio de esta información todas sus
ventaja y desventajas que existen entre las cajas mecánicas y automáticas
igualmente los diferentes componentes que conforman cada clase de estas
cajas

CAJAS DE CAMBIO
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2. Cambio
manual de 5
marchas
z2 z1 rt
1ª velocidad 38 11 3,455
2ª velocidad 44 21 2,095
3ª velocidad 43 31 1,387
4ª velocidad 40 39 1,026
5ª velocidad 39 48 0,813
Marcha atrás
35
24
24
11
3,182
Grupo
diferencial
66 17 3,882
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3. Velocímetro Electrónico
Carga de
aceite
1,9 litros
Cambio de
aceite
Carga permanente

z2.- nº de diente piñones del secundario
z1.- nª de diente piñones del primario
rt.- relación de transmisión (z2/z1)

CARCASA:La 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 primario
El árbol primario está diseñado con el conjunto clásico de cojinetes fijo/móvil.
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4. 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.
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5. Árbol secundario
También 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.
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6. 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 diferencial
El 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 engran ajes).
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7. La rueda generatriz de impulsos para el velocímetro forma parte integrante de
la caja de satélites.



Doble sincronización
La 1ª y 2ª velocidad tienen una doble sincronización. Para estos efectos se
emplea un segundo anillo sincronizador (interior) con un anillo exterior.
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8. 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 cambio
El par del motor se recibe en el cambio a través del árbol primario. Según la
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9. 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 cojinetes
Los 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.
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10. 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.
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11. Mando del cambio
Los 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
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12. 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 horquill a.
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 marcha
La 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 marc ha.
La caja de satélites posee marcas de referencia para la exploración: son 7
segmentos realzados y 7 rebajados.
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13. 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 atrás
El 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.
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14. CAJAS DE CAMBIO AUTOMATICA
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 automáticament e 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
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15. 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 cálcul
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

Caja de cambios automática Hidramatic
Esta 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 comu
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
unidos a la bomba (P) del embrague hidráulico y a la corona (C2) del segundo
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.
Caja de cambios automática Hidramatic
Esta caja cuenta con cuatro velocidades y marcha atrás, esta formada por un
embrague hidráulico o convertidor de par y tres trenes de engranajes
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
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.
os se encuentran, la
frecuencia con que el conductor pisa el freno, la pendiente de la carretera, el
Antes de estudiar el funcionamiento de la caja de cambios automática, hay que
Caja de cambios automática Hidramatic
Esta caja cuenta con cuatro velocidades y marcha atrás, esta formada por un
embrague hidráulico o convertidor de par y tres trenes de engranajes
nican 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
motor. Los satélites (B1) van
unidos a la bomba (P) del embrague hidráulico y a la corona (C2) del segundo
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16. 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 movi miento.
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 transmisión
Las distintas velocidades en la caja de cambios se obtienen automáticamente
de la siguiente forma:
· Primera velocidad
Los mecanismos de mando hidráulico de la caja de cambios (fig. inferior)
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17. 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) bloqu eado.
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 velocidad
Al 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).
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18. · Tercera velocidad
A 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.
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19. · Cuarta velocidad
Con 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".
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20. · Marcha atrás
Al 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.
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21. Características particulares de este tipo de caja d e velocidades
Este 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.

Selección de marchas cortas
Generalmente, 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.
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22. 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.





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