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Cajas de cambio

Indice del curso

 

Ejemplo de caja de cambios automática

Introducción
Se 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 marchas
El 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" Park Ruedas 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" Second Conduciendo 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 marcha
El 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.

 

Embragues
Las 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.

 

Situación de los engranajes (piñones)

Engranajes sobre el árbol principal

Engranajes sobre el árbol intermedio o contraeje

Engranajes sobre el árbol secundario

 

Esquema interno del caja de cambios

 

Funcionamiento de los componentes de la caja de cambios

Posición
Convetidor de par

1º engranaje
1º embrague

2º engranaje
2º embrague
3º engranaje
3º embrague
engranaje de marcha atrás
engranaje 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
O
O
x
x
x
x
x
x
O
x
O
x
x
x
x
x
O
x
x
O
x
x
x
x
O
x
x
x
O
O
x
x
D3
O
O
x
x
x
x
x
x
O
x
O
x
x
x
x
x
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: funciona
x: 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.

 

Posición "D4" o "D3". funcionando en 2º velocidad (2º engranaje)

  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.

 

Posición "D4" o "D3". funcionando en 3º velocidad (3º engranaje)

  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 cambio
La 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:

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 par
Una 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 hidráulico
El 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

 

 

 

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