[TEORIA 2 De 4?] ¿CÓMO FUNCIONAN LAS CAJAS DE CAMBIO? ¿TIPOS? Temas Relacionados

Tema en 'Foro General BMW' iniciado por pacix, 15 Ene 2007.

  1. pacix

    pacix Clan Leader

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    Bueno, pues esta semana vamos a hablar de cajas de cambios.
    Me había puesto un índice un poco ambicioso y, aunque no lo creáis, he tenido curro, así que´he completado la mitad. Lo queda, junto con algo sobre diferenciales (y por qué han de existir), lo dejo para la semana que viene.

    Para esta semana, tenemos una 18 páginas hablando sobre la necesidad del cambio, los conceptos relacionados, cómo funciona una caja de cambios manual, una automática y una secuencial. ;-)

    Espero que os parezca interesante.






    CAPÍTULO Nº4: SOBRE LAS CAJAS DE CAMBIO, FUNCIONAMIENTO, TIPOS, COMPARTIVAS ENTRE ELLAS, etc.
    4.1. Introducción
    4.1.1. Justificación de la necesidad del cambio.
    4.1.2. Conceptos previos necesarios.
    4.1.2.1. Engranajes
    4.1.2.2. Convertidor de par
    4.1.2.3. Embrague y tipos de embargue
    4.1.2.4. Convertidor de par. ¿Qué es y cómo funciona?

    4.2. Tipos de Cajas de Cambio (teóricamente)
    4.2.1. Manual
    4.2.2. Automática
    4.2.3. Secuencial (o robotizada)

    4.3. Tipos de Cajas según marcas de coches (esto para semana que viene por falta de tiempo)
    4.3.1. SMG de BMW (esto la semana que viene por falta de tiempo)
    4.3.2. DSG de Audi (esto la semana que viene por falta de tiempo)
    4.3.3. F1 de Ferrari (esto la semana que viene por falta de tiempo)
    4.3.4. Selespeed de Alfa Romeo (esto la semana que viene por falta de tiempo)
    4.3.5. Otras (esto la semana que viene por falta de tiempo)
    4.4. Comparativa entre SMG y DSG (esto la semana que viene por falta de tiempo)





    Al tajo!


    4.1. Introducción:
    En el capítulo de este lunes, vamos a ver todo los que siempre quisisteis saber sobre las cajas de cambio y nunca os atrevisteis a preguntar, intentando darle un enfoque un poco teórico para poder entender qué es lo que hay detrás de estos complejos mecanismos y cuales son las ventajas e inconvenientes de cada uno de ellos.
    Vamos a empezar por lo primero: ¿por qué es necesario el cambio?

    4.4.1. Justificación de la necesidad del cambio
    El cambio surge para solucionar los problemas que encontraríamos al conectar directamente el eje del motor con el eje de las ruedas y que son los siguientes:

    • El motor no arrancaría si tuviese algo (que generase rozamiento) conectado a su eje ya que el par generado a bajas revoluciones es muy pequeño. Recordad lo que hablamos de par y potencia el otro día. Si hay poca potencia a pocas revoluciones, el par HA DE SER pequeño.
    • Se calaría a bajas revoluciones.
    • Suponiendo que el motor fuese arrancado de alguna manera (empujando), la velocidad de las ruedas sería la misma que la del motor. Por lo tanto, cuando el motor funcionase a 2500 rpms, las ruedas girarían a esa misma velocidad. Asumiendo un coche con ruedas de 215/45, 17 pulgadas, que son las más instaladas hoy en día, ese significaría,
    Vcoche = V lineal rueda = (Radio rueda) * (velocidad rotación rueda) = ([215·(0.45)] + [(17/2)·(25.4)]/1000) *(2500 · 2 · pi / 60)=0.31265 *261.80 = 81.85m/s = 294km/h

    Está claro que la conexión directa no vale, por lo que hace falta algo que cambie la relación entre los giros del motor y los giros de las ruedas. En el caso del ejemplo, un coche con un motor BMW 2.5i, a 2500 rpms circula en 5 a 100, luego la relación de “reducción” es de 294/100 = 2,94.
    4.4.2. Conceptos previos necesarios
    Relaciones de cambio: El objetivo no es sólo reducir la velocidad de giro del motor en su engranaje con las ruedas, sino también multiplicar su fuerza de giro. Para ello, se utiliza una primera reducción a través de las parejas de engranajes de cada marcha. La relación que hay entre el tamaño de estos engranajes es la relación de cambio. Si decimos que una determinada marcha tiene una relación de cambio de 2 a 1, esto implica que en esa marcha, por cada dos vueltas que recibe el cambio desde el motor, transmite sólo una al diferencial (ver definición más adelante), mientras que la fuerza que llega del motor al cambio se ha multiplicado por dos. Por lo general, el escalonamiento de las marchas se hace de forma que la primera disminuya mucho el giro del motor y aumente mucho la fuerza. Decimos que una marcha es “directa” cuando la relación de transmisión es de 1 a 1, es decir, transmite exactamente la misma fuerza y el mismo giro que llega del motor. En las marchas más altas se suelen utilizar relaciones de cambio inferiores a uno, que aumentan el giro y disminuyen la fuerza del motor. Por eso en primera velocidad el coche arranca con facilidad pero las ruedas giran despacio, mientras que en cuarta o quinta, para la misma fuerza del motor e igual régimen de giro, el coche no sube pendientes con la misma alegría.
    Grupo diferencial: Denominaremos así al juego de engranajes o piñones encargados de realizar una segunda reducción de la velocidad de giro del motor, tras haberse efectuado la primera reducción en la caja de cambios por medio de las distintas marchas. Al igual que con las relaciones de cambio, si decimos que un diferencial o grupo tiene una relación de 4:1, indica que por cada 4 vueltas que llegan desde la caja de cambios el diferencial manda sólo una a las ruedas.
    Engranaje planetario o epicicloidal: Es un sistema que permite hacer varias desmultiplicaciones con un solo juego de engranajes. Se utiliza de muy diversas maneras: por ejemplo, es el diferencial de casi todos los coches de motor y cambio transversal; también es el engranaje común en las cajas de cambio automáticas con convertidor hidráulico de par.
    Está formado por cuatro elementos: planeta, satélites, porta-satélites, y corona.
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    El planeta es una rueda con dentado exterior. Constituye el engranaje interior del sistema y tiene siempre un radio de 4R (es decir, 4 veces el radio de los satélites).
    Los satélites son varias ruedas con dentado exterior (generalmente tres o cuatro) que pueden estar fijas con relación al planeta y la corona, o bien pueden girar sobre ellos. Digamos que tienen radio “R”.
    El porta-satélites es una pieza que une los ejes de giro de los satélites. Si no hay movimiento relativo entre el planeta y del porta-satélites (por ejemplo, cuando giran sincrónicamente porque está esta pieza frenada mediante un embrague o freno), los satélites no se giran alrededor del planeta. Si hay giro relativo entre el planeta y el porta-satélites, los satélites giran alrededor del planeta (el sentido de giro del los satélites es siempre inverso al del planeta). Si el planeta y porta-satélites se mueven sincrónicamente (por tanto, sin giro de los satélites), puede haber transmisión de par entre el planeta y el porta-satélites, o viceversa.
    La corona es una rueda con dentado interior, engranada en los satélites y de radio 2R. Si hay giro relativo entre la corona y el porta-satélites, los satélites giran a lo largo de la corona. (el sentido de giro del los satélites es siempre inverso al de la corona). Si la corona y porta-satélites se mueven sincrónicamente (por tanto, sin giro de los satélites), puede haber transmisión de par entre la corona y el porta-satélites, o viceversa.
    En una transmisión, hay un semieje conectado al planeta, otro al porta-satélites y otro a la corona. Estos tres elementos pueden impulsar, ser impulsados o girar solidariamente. Las distintas relaciones de transmisión dependen solo de los dientes que tengan el planeta y la corona, número de dientes de los satélites no influye en las relaciones de transmisión.
    Figura de uno de estos engranajes instalado.
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    Embrague: Es un mecanismo que permite desacoplar momentáneamente el motor de la caja de cambios, para poder llevar a cabo la inserción de una nueva marcha. Consta de unos discos de fricción o forros que presionan sobre el volante motor por medio de un plato de presión empujado por un disco de diafragma o por unos muelles. Su funcionamiento es similar al efecto que se produce si ponemos en contacto un disco de lija montado en una taladradora eléctrica con otro estático: la fricción de ambas superficies hace que al final lleguen a girar a la misma velocidad. Cuando el motor está embragado (con el pedal sin pisar) el disco de fricción se oprime contra el volante motor, que gira solidario con el eje primario del cambio. Al desembragar (pisar el embrague) el primario se desconecta del motor, y cambia su velocidad de giro una vez insertada la nueva velocidad. En ese momento existe una diferencia de giro entre el motor y el eje primario del cambio, y al conectarlos de nuevo el embrague se encarga de compensar esa diferencia, por medio de los forros o discos de fricción. Se dice que el embrague patina cuando los forros de fricción se desgastan y sólo se acoplan parcialmente, aunque se puede hacer patinar un embrague en buen estado soltando suavemente el pedal al insertar una marcha, o bien para subir una pendiente sin que el coche se vaya hacia atrás.
    La siguiente figura muestra un dibujo de un embrague en dos posiciones. En la figura (A) sin pisar el pedal del embrague y en la figura (B) con el pedal pisado.
    [​IMG]
    Embrague multidisco: Sistema para engranar progresivamente un eje motor a otro. Consta de dos juegos de discos intercalados, uno de ello solidario con un eje y el otro solidario con elotro eje. Estos discos pueden estar completamente separados, de forma que uno de ellos no transmite fuerza al otro. A medida que se unen, el rozamiento entre ellos hace que uno arrastre al otro. Si la presión de unos sobre otros es bastante, pueden quedar completamente solidarios. El embrague multidisco es el sistema más común para embragar el motor a la transmisión en las motos. En coches se utiliza como mecanismo para pasar fuerza de un eje a otro en sistemas de tracción total (Honda CR-V), el “famoso” Haldex” del sistema Quattro de Audi o como mecanismo autoblocante de un diferencial (Mitsubishi Carisma GT o BMW Z4M o Porsche 997 Turbo).
    Embrague automático: Una bomba hidráulica se encarga de hacer la fuerza que tradicionalmente ejerce el conductor sobre el pedal. Una centralita electrónica recibe y procesa las señales que recibe de la palanca de cambios, la velocidad del coche, régimen de giro del motor y forma en la que el conductor pisa el acelerador, y controla no sólo cuándodesembragar, sino también el resbalamiento que debe dar al embrague para que los cambios se realicen de forma suave. El conductor se olvida del pedal (que no existe), y sólo se tiene que preocupar de mover la palanca de cambios para insertar las distintas velocidades.
    Convertidor de par: Es un mecanismo que se utiliza en los cambios automáticos en sustitución del embrague, y realiza la conexión entre la caja de cambios y el motor. En este sistema no existe una unión mecánica entre el cigüeñal y el eje primario de cambio, sino que se aprovecha la fuerza centrífuga que actúa sobre un fluido (aceite) situado en el interior del convertidor. Consta de tres elementos que forman un anillo cerrado en forma toroidal (como un "donuts" vamos), en cuyo interior está el aceite. Una de las partes es el impulsor o bomba, unido al motor, con forma de disco y unas canales interiores en forma de aspa para dirigir el aceite. La turbina tiene una forma similar y va unida al cambio de marchas. En el interior está el reactor o estátor, también acoplado al cambio.
    En la imagen podemos ver el despiece de un convertidor de par.
    [​IMG]
    Donde las partes son:
    A..Impulsor
    B..Turbina
    C..Estator
    D..Carcasa giratoria
    E..Carrier o soporte
    F..Eje de salida
    ¿y cómo se “convierte” el par? Y mejor aún…. ¿en qué se convierte?
    El principio de funcionamiento es muy sencillo. Imaginemos que tenemos dos ventiladores enfrentados, uno encendido y girando y el otro apagado, pero que es movido por el aire del otro. La fuerza del aire que golpea las aspas del ventilador (apagado) hacen que este empiece a impulsarse e intentar mantener la velocidad hasta llegar al punto de igualar la velocidad del otro ventilador.
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    Cuando en el eje de salida no hay ninguna resistencia a girar, y el eje de salida gira a la misma velocidad que el volante del motor, el impulsor y la turbina giran a la misma velocidad. Bajo estas condiciones el aceite sale del estator con una dirección tal que choca bruscamente contra las paletas del impulsor. Como el impulsor no puede girar más deprisa, porque va unido al volante del motor, el aceite pierde la velocidad que llevaba y por lo tanto, la casi totalidad de su energía se transforma en calor producido por el choque con las paletas del impulsor. Como en anteriores choques con las paletas de la turbina y del estator el aceite ha ido perdiendo velocidad y energía, con respecto a la que llevaba cuando salió del impulsor, resulta que al llegar de nuevo a éste no puede ayudar al aceite que sale de él a circular más deprisa y con más energía, que es la única forma de poder aumentar el par de salida con respecto al de entrada.

    Si el eje de salida coge carga, dicho eje, y por lo tanto la turbina, giraran más despacio que el impulsor; al girar más despacio la turbina, el aceite entra al estator con una dirección tal que cuando sale de él se dirige al impulsor de tal forma que ahora parte del aceite no choca y se incorpora al que mueve el convertidor, comunicándole su energía y velocidad. Ahora tenemos dos puntos muy importantes; por un lado la turbina gira más despacio, y por lo tanto cada espacio entre paletas está más tiempo enfrentado con cada chorro de aceite que sale del impulsor, y por otro lado tenemos que además le entra aceite a más velocidad y con más energía que antes, debido a esa energía que le ha comunicado al aceite que sale del impulsor el aceite procedente del estator. Como la velocidad en el eje de salida es menor, y la potencia del motor no baja al coger la carga el eje de salida, sino que permanece casi constantemente gracias a ese aumento de aceite sobre la turbina y que es en definitiva el que soporta el aumento de carga del eje de salida, el par aumenta.

    Entonces está claro que el aumento de par depende de la dirección con que el aceite sale de la turbina, entra en el estator, sale del estator y entra al impulsor y la dirección con que el aceite sale de la turbina depende de la velocidad de ésta con respecto al impulsor. Hay una determinada velocidad de la turbina con respecto al impulsor en la cual el aceite entra a éste con tal dirección, procedente del estator, que se aprovecha toda la velocidad y energía con que el aceite sale del estator y no se pierde prácticamente nada en choques y rozamientos, o sea, en calor.
    Esta figura muestra dónde suele ir instalado:

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    [CONTINUA EN EL SIGUIENTE POST]
  2. pacix

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    4.2. Tipos de cajas de cambio (teoría)
    4.2.1. Manual
    4.2.2. Automática
    4.2.3. Secuencial (o robotizada)


    4.2.1. Manual
    Para todos los que conducimos coches con cambio manual, existen una serie de preguntas que nos planteamos de forma “regular”:

    · ¿Por qué casi siempre las marchas están dispuestas en esa forma de “H”? ¿tendrá alguna relación con los engranajes de ahí adentro? ¿qué es lo que realmente se mueve cuando actuamos sobre la palanca?

    · ¿por qué, cuando no hago bien el cambio de marchas se escucha ese ruido de roces? ¿qué es lo que roza?

    · ¿qué pasaría si, por accidente, metemos la marcha atrás cuando estamos circulando hacia delante? ¿explotaría la caja de cambios?
    En los siguientes párrafos, daremos respuesta a todas estas preguntas y exploraremos cómo funciona un cambio manual.

    A estas alturas ya sabemos por qué es necesario tener un cambio (para darle al motor par en bajas vueltas y para evitar que supere su límite máximo de rpms para “ofrecer” cierta velocidad al vehículo). Parece obvio pensar que si podemos movernos en un rango de revoluciones, habrá un valor de rpms que es el óptimo en cuanto al par entregado (y/o potencia), con lo que el cambio sirve también para engranar la marcha que más cerca nos coloca de ese punto para cada escenario concreto. Por lo tanto, parece fácil pensar que sería óptimo tener una distribución variable continua (CVT en inglés) que tendría “infinitas marchas” de manera que el motor siempre pudiese girar en punto óptimo. Sin embargo, el coste de producción de estas cajas de cambios es muy alto, ni siquiera comparable al coste de una caja normal de 5 velocidades y es por que eso que no se suelen ver montadas en los coches aunque sin embargo, el Toyota Prius si la utiliza.
    La siguiente tabla muestra algunos valores típicos de una caja de 5 marchas de un automóvil moderno.

    [​IMG]

    Como vimos antes en la introducción, el valor del ratio de reducción de cada marcha se obtiene dividiendo el régimen del motor (3.000) entre el régimen a la salida de la transmisión (la entrada al diferencial) para cada marcha.

    Metámonos en harina. El diagrama de abajo es una representación de una caja de cambio de 2 velocidades, en posición punto muerto (no hay marcha engranada, ver disco rosa), para que entendamos bien cómo funciona y podamos extrapolar los datos a una caja de 5 marchas (luego veremos esto).

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    Hablemos un poco de cada pieza de este mecanismo:
    · El eje verde viene directamente del motor a través del embrague y esta solidariamente unido a la rueda dentada verde. Por lo tanto, gira a las mismas rpms que el motor. Si pisamos el embrague, la rueda verde cambia de posición y deja de estar en contacto con la rueda roja.

    · El eje rojo, junto con las ruedas dentadas rojas son considerados el eje posterior y constituyen una sola pieza. Como hemos dicho que la rueda verde va a las mimas rpms que el motor, las ruedas rojas también irán a esa velocidad siempre que el embrague no esté pisado, es decir, siempre que exista contacto entre la rueda verde y la rueda roja.

    · El eje amarillo lleva la velocidad “cambiada” desde la caja hasta el diferencial (o las ruedas, si no hubiese diferencia). Luego la velocidad de este eje es el resultado de aplicar los ratios de las marchas a la velocidad del eje verde.

    · Las ruedas azules ruedan con rodamientos sobre el eje amarillo, no son solidarias con él. Esto se hace para poder mover las ruedas del coche cuando el motor está parado (si el motor parado, el eje verde estará enclavado, el eje rojo igual y las ruedas azules igual).

    · El propósito del piñón (rueda rosa) es conectar una de las dos ruedas azules al eje amarillo. El piñón está conectado al eje amarillo y gira con el eje amarillo. Por lo tanto, cuando se aplica este piñón sobre una de las ruedas azules que podía girar libremente gracias a los rodamientos, esta rueda azul deja de roda libra para rodar en conjunción con el eje amarillo.

    PRIMERA MARCHA:

    El siguiente dibujo muestra la caja de cambios con la primera marcha engranada.

    [​IMG]


    En esta figura, el eje verde que vienen del motor actúa sobre el eje rojo que girará entonces a la misma velocidad que el verde, lo que hace que las ruedas azules. Una de ellas, la de la izquierda, no está “bloqueada” por el piñón, con lo cual gira libremente a la misma velocidad que el eje rojo (recordad que tiene rodamientos) así que no hay ninguna desmultiplicación. Pero la rueda azul de la derecha, si está bloqueada por el piñón, por lo que moverá el eje amarillo a la velocidad que determine el ratio de reducción resultante de la rueda roja de la derecha y la rueda azul de la derecha.

    Cuando el piñón rosa está entre las dos ruedas azules, estamos en punto muerto ya que ninguna marcha está engranada. Las dos ruedas azules, en este caso, giran libremente, con sus rodamientos, sobre el eje amarillo.

    Con esta breve y sencilla explicación hemos dado respuesta a algunas de las preguntas iniciales.

    · ¿por qué cuando no cambio bien hay un rudio molesto? Porque cuando no hacemos bien el cambio, el piñón rosa no “encaja” bien con la rueda azul correspondiente y el ruido que escuchamos es el rozamiento entre estas dos piezas.

    · Empezamos a vislumbrar porqué tiene casi siempre forma de H la palanca. Ya vemos que tenemos punto muerto y luego una marcha por delante y otra por detrás.

    · ¿no sería más fácil si la rueda azul que va a ser “engranada” ya rodase a la velocidad a la que viene el piñón rosa? Pues sí, la verdad, pero eso lo explicaremos más adelante. Es el principio de funcionamiento de un “sincro”, que sincroniza las velocidades de las dos piezas.

    · También se ve claro para que sirve el doble embrague. No hace falta liarnos más con esto.

    Echemos un vistazo a una figura que muestra el aspecto de una caja de cambios manual de 5 velocidades.

    [​IMG]


    Tendremos tres piñones esta vez que se pueden engranar desde la palanca del cambio. Para 1,3 y 5 tendremos que mover la palanca en una posición y para 2,4 y marcha atrás en el otro sentido. La diferenciación entre las marchas en el mismo lado (por ejemplo 1,3 y 5) se hace por el ángulo al que cada piñón engrana con la rueda azul. Esto es lo que se muestra en los siguientes dibujos:

    [​IMG]



    MARCHA ATRÁS:
    La marcha atrás se engrana en la última (por la derecha) rueda azul. Sin embargo, debido a que tenemos un “piñón de vacío” que invierte el sentido de giro, cuando engranemos la rueda azul, esta girará en sentido “reverso”. Aquí también vemos por qué rasca el cambio cuando intentamos meter marcha atrás con el coche aún en moviendo…..porque queremos mover la misma pieza en dos sentidos a la vez y los dientes del engranaje resbalan.

    [​IMG]




    “SYNCHRO”
    El synchro o sincronizador permite que la rueda azul que va a ser engranada ya estar rotando a la velocidad a la que vienen el piñón. El truco es muy sencillo; basta con añadirle una forma trapezoidal a la rueda azul y que el interior del piñón tenga la misma forma, de manera que cuando se acercan, el rozamiento hace que la rueda azul comience a moverse. Después cada fabricante lo implementa a su manera, pero esta es la base.

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  3. pacix

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    4.2.2. Automática

    El objetivo de la caja de cambios automática es el mismo que la manual, conseguir que el motor funcione en una banda concreta de revoluciones donde ofrece su mejor rendimiento. Sin embargo, el camino para conseguirlo en este caso difiere del explicado anteriormente. Mientras que en el cambio manual se engranan unas velocidades u otras, cada una con sus engranajes particulares y un determinado ratio, en el cambio automático todas los ratios se consiguen con el mismo conjunto de engranajes, que es único. Vamos a ver cómo es esto posible en los siguientes párrafos.
    La siguiente figura muestra una caja de cambios automática de un CLK:

    [​IMG]

    Cuando echamos un vistazo dentro de una caja de cambios automática nos encontramos con las siguientes piezas:

    · Un ingenioso sistema de engranajes planetarios (recordad que estos engranajes se caracterizan por ser todas las ruedas dentadas concéntricas, como el sol y los planetas).

    · Un conjunto de frenos para bloquear este engranaje.

    · Un set de 3 embragues de plato húmedo para bloquear partes del engranaje.

    · Un complicadísimo sistema hidráulico de mueve todas las piezas.

    · Una bomba hidráulica que mueve todo el fluido.
    La “estrella” de este cambio es el engranaje planetario o epicicloidal, que ya explicamos al inicio de este capítulo de hoy pero que alcanza aquí una complejidad impresionante. Todo lo demás que hay en el cambio está ahí para que este engranaje funcione perfectamente. Una transmisión automática contiene 2 engranaje planetarios o epicicloidales doblados en un solo componente como se muestra en la siguiente figura.

    [​IMG]



    Sólo por recordar, todo engranaje de este tipo tiene tres partes
    · El planeta (Sun en inglés)

    · Los satellites y el porta-satélites (Planet carrier en inglés)

    · La corona (Ring en inglés)
    Como cada uno de estos componentes puede ser entrada o salida o bloqueado, se dan las relaciones que muestran la siguiente tabla. Si además asumimos el caso de Mercedes, con coronas de 72 dientes y planetas de 30 dientes, obtendremos los siguientes ratios para las marchas.

    [​IMG]






    Conviene darse cuenta que en este ejemplo de caja automática con tres marchas hemos obtenido una primera marcha con un ratio de 3,41 (es decir, reduce, que está bien para dar potencia a bajas vueltas, como ya hemos visto), pero también hemos obtenido lo que se conoce como “overdrive” ya que el ratio es menor que uno (0,71 en este caso), lo que quiere decir que la velocidad a la salida del cambio es más rápida que a la entrada del cambio. El tercer ratio es negativo, lo que quiere decir que es el de la marcha atrás.

    En la siguiente figura se puede ver la parte de una caja automática real con los dos engranajes que mencionamos antes y por eso la distinción entre “grande y pequeño”. Como parece fácil pensar, si con un engranaje sólo hemos obtenido antes 3 ratios diferentes, con 2 obtendremos 6, aunque como dos serían “marchas atrás”, lo dejamos en 5 eliminando una de estas y conservando 4 relaciones hacia delante (1ª, 2ª, 3ª y overdirve).

    [​IMG]



    Primera Marcha:
    En primera marcha, el planeta más pequeño es girado en el sentido de las agujas del reloj por la turbina del convertidor de par. En reacción a este movimiento, el porta-satélites trata de girar en dirección contraria al de las agujas del reloj, pero como está bloqueada por el embrague, no puede hacerlo, por lo que toda la fuerza se trasmite a la salida del engranaje. Si asumimos que la rueda pequeña tiene 30 dientes y la corona tiene 72 (como pasa en los Mercedes, por ejemplo), nos quedaría lo siguiente:


    Ratio = -R/S = - 72/30 = -2.4:1


    Como todos podéis ver, el resultado es negativo, es decir, que el sentido de giro de la salida es opuesto al de la entrada. Sin embargo, como ya habíamos dicho, siempre se usan 2 engranajes juntos para los cambios, y esto es precisamente para hacer pasar otra vez este giro por el otro engranaje y que salga positivo.


    Overdrive:
    Por definición en el overdrive la salida gira más rápido que la entrada. En la caja de cambios, cuando se engrana el overdrive, se realizan principalmente dos actividades a la vez. El más pequeño de los planetas gira libremente ya que la entrada está conectada en este caso a la turbina a través del porta-satélites. Al mismo tiempo, los satélites se ven obligados a girar en torno a la corona y transmitir el movimiento a la salida del cambio. Si aplicamos una simple ecuación para determinar el movimiento:


    Ratio = 1 / (1 + S/R) = 1 / ( 1 + 36/72) = 0.67:1


    El ratio es menor que uno, como debía ser para que la salida vaya más rápido que la entrada. En este caso, dos tercios, es decir, que si el motor girase a 2000 rpms, la velocidad que se transmitiría a las ruedas sería 3000 rpms, lo que hace que los coches con cambio automáticos sean capaces de ir a muy altas velocidades mientras que el motor está en un régimen bajo de revoluciones.


    Marcha atras:
    El funcionamiento de la marcha atrás es muy similar al de la primera marcha, con la excepción de que no es el más pequeño de los dos planetas el que es girado por la salida del convertido de par, sino que es el más grande de los planteas. Por ello, la formula a aplicar es la misma, pero con el número de dientes apropiados:


    Ratio = -R/S = 72/36 = 2.0:1
  4. pacix

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    4.2.3 Secuencial (o robotizada)

    Recodamos otra vez el diagrama esquemático de la caja de cambios manual que hemos tratado en la primera sección.

    [​IMG]


    Hay tres piñones que están controlados por tres ejes que son engranados mediante la palanca selectora. Si viésemos este dibujo desde arriba, veríamos lo siguiente:

    [​IMG]


    Un cambio secuencial trabaja de la misma manera y utilizando el mismo esquema. La única diferencia es que el control de los ejes y de los piñones no es manual. La forma de “H” es eliminada a favor de otro movimiento característico de estos cambios.

    En un coche de carreras (incluso en algunos de no tanta carrera ;-) ) el movimiento es, o bien empujar hacia delante para subir marcha o bien tirar hacia atrás para bajar marcha. Si estamos en 2ª y queremos ir a 3ª, se empuja la palanca del cambio secuencial. Lo mismo en cualquier otra marcha que queramos subir, siempre se realiza el mismo movimiento independientemente de la marcha en la que circulemos. En otro coches, tipo M3 o tipo Formula 1, hay dos manetas detrás del volante, una de las cuales (normalmente la izquierda) sube marchas y la de la derecha las baja.
    Lo que se está moviendo cuando damos “un toque” a la palanca de cambios, es un trinquete circular que se muestra en la siguiente figura:

    [​IMG]


    Como se puede ver en la figura, el trinquete tiene una serie de ranuras perforadas a lo
    largo de la superficie. Estas ranuras tienen dos objetivos:
      • Si el trinquete no está muy cercano a los engranajes de la transmisión, las ranuras controlan los piñones de manera estándar y el trinquete no hace nada.
      • Cuando el trinquete está cerca de los engranajes, las ranuras mueven una piecita que hace que el piñón del cambio actúe sobre la marcha en cuestión provocando el cambio de marcha.
    Como esto así no hay Cristiano que lo entienda, vamos a ver si con una animación sencilla que pretende Mostar una caja secuencial de 6 velocidades. Nuestra pieza es la gris, redonda, de arriba. Supongamos que cada vez que actuamos sobre las manetas del cambio secuencial, se produce un movimiento de 50º en el trinquete.

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    Ventajas del cambio secuencial:
    En la actualidad, casi todos los coches de carreras de cualquier categoría utilizan cambios secuenciales en lugar de los manuales en forma de “H” debido a que presenta las siguientes ventajas:
    1. El cambio secuencial es muchísimo más rápido. Por ejemplo, para cambiar de 2ª a 3ª marcha en el manual hay que levantar el pie del acelerador, embragar, actuar sobre la palanca para llevarla a 3ª, desembragar y seguir acelerando. En el secuencial, sólo hay que acelerar y darle a la palanca.
    2. En el cambio secuencial nos da un poco igual en que marcha circulemos y a cual queramos ir. Simplemente, si vamos acelerando le damos a la palanca para arriba y si vamos reduciendo, para abajo. Eso libera mente para pensar en lo que de verdad importa… conducir.
    3. La posición de la palanca de una caja manual cambia en función de la marcha en la que circulemos, con lo que es necesario dedicar parte de nuestra atención a tener esa posición en la cabeza para que la mano “encuentre” la palanca a la primera. Sin embargo, la palanca del secuencial siempre está en la misma posición.
    4. El cambio secuencial no “mete mal una marcha” y nosotros, con la mano y en el fragor de ir rápido, si que a veces erramos en esta operación.
    5. Otra ventaja es que ocupa menos espacio dentro del habitáculo del piloto y requiere menos espacio libre alrededor ya que los movimientos que se realizan para cambiar son menores.

    [FIN POR HOY]
  5. franleonf

    franleonf Forista

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    muy bueno el articulo, la verdad que si tienes mas de los automaticos con convertidor (en concreto steptronic) seria la ostia
  6. mandible

    mandible Guest

    Impresionante curro, Gonzalix :wink:
  7. mac_toni

    mac_toni Forista

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    siempre es un placer leer posts asi, muchas gracias
  8. ABriL

    ABriL Forista Legendario

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    gracias de nuevoo
  9. Factoni

    Factoni Clan Leader

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    Aco*onante! No me lo he leído aún , sólo cosas por encima. Prefiero imprimirlo y leerlo con calma y no dejarme los ojos en el PC.

    Gracias Gonzalo!
  10. Alfa156

    Alfa156 Downsized Staff BMW FAQ Coordinador Miembro del Club

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    Pues yo sí me lo he tragado enterito en el PC :D

    Está muy bien, bastante detallado pero no resulta árido gracias a la multitud de ilustraciones. A mí me ha aclarado un par de cosillas ;-)
  11. pacix

    pacix Clan Leader

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    Gracias a todos.

    La semana que viene pensaba hablar de modelos concretos del mercado (steptronic también) y algo de diferenciales, para dentro de dos semanas pasar a tratar las suspensiones con ecuaciones matemáticas para entender cómo funcionan.

    Gracias por la crítica Alfa ;-)
  12. nano_79

    nano_79 Forista

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    Y si nos pones el enlace...no será mas sencillo que copiar y pegar? :wink:
  13. pacix

    pacix Clan Leader

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    ¿a dónde? ;-)

    EDITO: Mejor te mando un MP para no cargarme mi propio post.

    Vuelvo a editar: Como ya te he dicho por MP, que pareces no querer contestar a pesar de que estabas online cuando te lo envié, si tienes la más mínima idea de dónde lo he podido copiar, lo pongas. Y sino, discúlpate, porque es muy fácil tirar la piedra y esconder la mano, por favor. ;-)
  14. JPINTOR23

    JPINTOR23 Forista Senior

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    espero esa comparativa DSG Vs SMG....se habla mucho pero no hay nada claro,unos dicen que la DSG es la mejor,ortros que el SMG II se ha quedado antiguo....bueno espero esa comparativa :wink:
  15. RANDALF44

    RANDALF44 Forista Legendario

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    Buen trabajo :wink:
  16. Charra

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    Y viene como se hacen los problemas de cajas de cambios?:biggrin:
  17. Augustroyer

    Augustroyer Forista Senior

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    Aqui y alli, moviend
    Tremendo PACIX :eek: :eek: :eek: :eek: .

    SEGUIREMOS ANSIOSOS LOS PRÓXIMOS EPISODIOS :wink: GRACIAS.
  18. otorre

    otorre Forista Legendario

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    Gracias.
  19. pacix

    pacix Clan Leader

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    Si nos dices qué problemas quieres resolver....seguro que podemos ayudarte ;-)

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