TRANSMISION STANDAR

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 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.

 

Partes principales de una transmisión estándar

Carcasa: la carcasa consta de 2 piezas de magnesio  las cuales son la carcasa de cambio y la de embrague estas retienen todos los componentes que integran la transmisión y así mismo los protegen

Árbol primario:El árbol primario está diseñado con el conjunto clásico de cojinetes fijo/móvil.este recibe la potencia del motor y la transmite a los componentes de la transmisión y 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.

Árbol secundario:También el árbol secundario está diseñado de acuerdo a los cojinetes clásicos fijo/móvil así mismo que el árbol primario recibe la potencia pero este la transmite al diferencial en caso de ser tracción trasera con ello a las ruedas del automóvil. al Igual que el árbol primario,  tambien 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.

 

Grupo diferencial: el grupo diferencial constituye una unidad compartida con el cambio de marchas o de velocidades .se apoya con 2 cojinetes conicos,alojados en la carcasa de cambio de embrague

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

 

La 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. 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.

 

Mando de 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 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.

 

Indicador de velocidad de marcha: La señal de velocidad que se envía al velocímetro se realiza sin sistemas mecánicos intermedios (como el cable o sirga utilizada 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 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.

 

Aceite:Esta 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.

  

relacion de engranje de un automovil de 5 marchas (velocidades)

recordemos que la formula para sacar esta relacion es

rt = z2/z1

donde 

rt= relacion de engranje o transmision

z2=numero de dientes de el engrane conducido
z1=numero de dientes  de el engrane motriz

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	3,181

TRANSMISION 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 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.

componentes de una transmision automatica

Convertidor de par:  La 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.

Plato flexible: chapa fija entre el cigüeñal y convertidor de par

Carcasa: es la cubierta exterior que contiene a todos los componentes de la transmisión automática y al fluido de la misma así mismo esta echa de magnesio  

Embrague de discos: los embragues de discos son dispositivos mecánicos que fijan o liberan a los miembros de el conjunto de engranes planetarios para conseguir los diferentes relaciones de engranaje los embragues generalmente son hechos de acero y de pasta pero van alternados unos de acero otro de pasta ya así sucesivamente

Bomba de aceite: esta actúa como el corazón de la transmisión automática que esta genera la presión del fluido a todos los componentes y principalmente mandadondole el aceite al convertidor de par 

 Embrague unidireccional: rueda dentada que gira en un solo sentido para hacer funcionar la transmisión automática

Gobernadora: válvula reguladora de presión y fuerza centrifuga del eje de salida en contacto con la caja de válvulas principalmente. estas son electrónicas en la actualidad y simplifican este eficaz sistema

Caja de válvulas: hechas principalmente de aluminio en todo el cuerpo contienen a las válvulas para el paso del fluido y estas válvulas activan todo el funcionamiento de la caja de válvulas

Electroválvulas
En 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 selectora
  Esta 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.
  

Los frenos
En 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.

 

Engranaje planetario

También 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.

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 portasatélites
El 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.
También 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.
  

R=(reversa)permite que el vehículo sea operado en dirección hacia atrás

P=(parking) es la posición de estacionamiento evita que el vehículo ruede hacia adelante o hacia atrás

N=(neutral)permite que el motor de el vehículo sea puesto en marcha aun  cuando el vehículo esta en movimiento

(D)=multiplicación (over drive)utilizada para todas las condiciones normales de manejo proporciona 4 relaciones de engranaje (velocidades) y la operación de el embrague del convertidor de par los cambios descendentes están disponibles para el rebase seguro pisando simplemente el pedal del acelerador

D= (drive)es utilizada para transito urbano y terreno montañoso proporciona 4 relaciones de engranaje de velocidades los cambios descendentes  están disponibles cuando se piza mas el pedal de el acelerador

2= (segunda manual)es utilizada para proporcionar aceleración. freno motor u mayor tracción sobre suelo resbaloso cuando es seleccionada el vehículo arrancara y permanecerá en 2da velocidad esta posición de palanca puede ser seleccionada cualquier velocidad de el vehículo

1=(primera manual) es utilizada para proporcionar  el máximo freno de el motor esta posición puede ser también seleccionada para cualquier velocidad sin embargo si la velocidad del vehículo es elevada al momento de seleccionarla o si se aumenta lo suficiente después de arrancar en primera la transmisión funcionara en da manual hasta que la velocidad del el vehículo se disminuya lo suficiente para evitar el sobre giro de el motor