Asignaturas:
- Información General
- Palanca selectora/marchas de montaña
- Sistema de engranaje planetario único
- Sistema de engranajes planetarios combinados (sistema Simpson)
- El sistema de Ravigneaux.
- Aceite para engranajes
- bomba de aceite
- Unidad de control
- Válvulas de control
Información general:
Las ventajas de la transmisión automática son que aumentan la facilidad de operación, la comodidad y la seguridad. El cambio de transmisión se realiza de la forma más suave posible, sin sacudidas. La transmisión automática cambia a una marcha más alta antes cuando se acelera suavemente que cuando se presiona el pedal del acelerador hasta el fondo. Si se hace esto último, el cambio solo se producirá hasta justo antes del limitador de revoluciones. Cuando el vehículo se detiene, cambia automáticamente a primera velocidad.
Entre el motor y la caja de cambios automática se monta un acoplamiento hidráulico o convertidor de par. Vea el capítulo separado para esto. convertidor de par.
Palanca selectora/marchas de montaña:
Un coche con caja de cambios automática tiene una palanca selectora. La palanca selectora se puede accionar pisando primero el pedal del freno. A continuación te resumimos qué funciones tiene:
- P: Posición de estacionamiento (El eje de salida está bloqueado, el automóvil ya no se mueve y el motor puede acelerar).
- R: reversa
- N: Punto muerto (El coche está en punto muerto, el eje de salida no está bloqueado, por lo que con el pedal del freno suelto puede rodar).
- D: Conducir (la marcha hacia adelante, el automóvil cambiará automáticamente hacia arriba y hacia abajo cuando acelere)
- *S: Deportivo (el automóvil hará menos cambios ascendentes, por lo que se producirá más aceleración cuando acelere repentinamente)
- *M: Manual (Esto le permite indicar cuándo subir o bajar de marcha moviendo la palanca selectora hacia adelante o hacia atrás hasta + o -.
* suele ser una opción y no está disponible en todas las máquinas.
Otras marcas de automóviles utilizan las posiciones L, 2 y 3 para permitir al conductor elegir en qué marcha debe permanecer el automóvil. Estos modos también se denominan “marchas de montaña”.
Cuando se activa uno de estos modos, la transmisión automática se coloca en una marcha específica y se mantiene allí. Esto puede resultar muy útil cuando se conduce por la montaña. En un descenso normal, la transmisión automática cambiará a una marcha más alta en la posición “D”. Como resultado, la relación en la transmisión se vuelve más pequeña, lo que hace que el automóvil descienda cada vez más rápido. Al engranar las marchas 3, 2 (1 o L), la transmisión automática circulará en una marcha más baja (por ejemplo, de la 5ª a la 4ª etapa). Luego, el motor funcionará a mayor velocidad, lo que hará que el automóvil reduzca la velocidad. Ahora no es necesario frenar cada vez más porque el motor frena más. Al conducir con remolque, esto es necesario en un descenso pronunciado; de lo contrario, los frenos se sobrecalentarán debido al frenado constante.
Sistema de engranaje planetario único:
Los sistemas de engranajes planetarios se utilizan en varios sistemas, concretamente en cajas de cambios automáticas, motores de arranque, sobremarchas y reducciones de cubo. Un sistema de engranajes planetarios consta de las siguientes partes:
- Corona dentada
- 3 ruedas satélite
- Drager
- rueda de sol
Para transmitir par con un sistema de engranaje planetario único, se debe asegurar la corona, el soporte o el planeta. Esta parte sirve entonces como elemento de respuesta. Las ruedas satélite sólo sirven para salvar la distancia entre el planeta y la corona.
Ejemplo: El planeta está acoplado al motor y gira a la misma velocidad. El soporte está conectado al eje de salida. La corona dentada está fijada a la carcasa de la caja de cambios. Esto provoca un retraso importante. Esto significa: el planeta es el motor, la corona es el elemento de reacción y el soporte es el motor.
El engranaje solar (azul claro, en el medio) gira en sentido antihorario. Esto impulsa las ruedas satélite (rojas) que giran en el sentido de las agujas del reloj. Estos girarán en la rueda anular, llevándose consigo el soporte (azul).
Por tanto, el soporte girará menos rápidamente que la rueda solar. Eso significa que el movimiento se ralentiza.
La tabla muestra 6 opciones de transmisión diferentes. No todas las opciones de transmisión se pueden utilizar en la tecnología automotriz. Por lo general, sólo quedan 3 opciones.
Para conectar y asegurar los distintos elementos se utilizan bandas de freno o acoplamientos multidisco. De esta forma podemos conectar diferentes elementos y crear desaceleraciones, aceleraciones y cambios en el sentido de rotación.
En los sistemas más recientes, la computadora garantiza que la presión del aceite se envíe a los embragues multidisco, lo que permite asegurar las piezas. La teoría sobre las bandas de freno y los embragues multidisco se analiza con más detalle en esta página.
La figura muestra una representación esquemática de cuatro juegos de sistemas de engranajes planetarios en una transmisión automática. Hay tres sistemas para las marchas adelante y uno para la marcha atrás. La línea roja indica la dirección de las fuerzas a través de la transmisión automática; desde la izquierda (lado del motor con convertidor de par) pasando por la parte completa con sistemas planetarios (líneas negras) hasta el acoplamiento del eje de la hélice. En la caja de cambios se utilizan cuatro sistemas, cada uno con Z, D y R (engranaje planetario, soporte y corona).
En la pagina calcular reducciones de sistemas de engranajes planetarios contiene más información sobre cómo encender y apagar sistemas planetarios y cómo vincular varios sistemas.
Los sistemas de engranajes planetarios son simétricos por encima y por debajo de la línea central. No hay otra manera, porque el interior gira mientras se conduce.
Para obtener una idea de lo que sucede cuando se engrana una marcha, las piezas impulsadas del sistema planetario de la imagen también están resaltadas en rojo.
En la figura, la marcha 1 está engranada. Para engranar la marcha 1, se debe acoplar un embrague. Este enlace se muestra en azul. Con el acoplamiento cerrado y un lado impulsado del sistema planetario, una parte también debe girar. En ese caso, los tamaños de las piezas determinan la relación de transmisión (piense en un engranaje de entrada pequeño y un engranaje de salida grande; el engranaje grande girará más lentamente. Si el engranaje grande tenía el doble de dientes que el engranaje pequeño, entonces la proporción sería 1:2).
En principio, esto también se aplica a la transmisión automática; los tamaños de la corona, los planetas y los satélites son diferentes en los cuatro sistemas. Ahora probablemente puedas imaginar que cuando se activa otro embrague (por ejemplo, el sistema de la izquierda), la velocidad del eje de salida ha cambiado. Haga clic aquí para obtener más información sobre cómo calcular las reducciones de engranajes planetarios.
Sistema de engranajes planetarios combinados (sistema Simpson)
En las cajas de cambios automáticas se utilizan a menudo sistemas de engranajes planetarios combinados, en los que se montan varias ruedas satélite o soportes en un planeta. Éste es, entre otros, el caso de los llamados sistemas Simpson.
El sistema Simpson tiene un engranaje solar ancho y 2 coronas. Estas coronas dentadas suelen ser accionadas, por lo que la carga de los dientes es mucho menor que con un engranaje solar accionado. Como resultado, el sistema a menudo puede hacerse más pequeño. Hoy en día los sistemas Simpson no se utilizan con mucha frecuencia. El sistema Ravigneaux es más popular entre los desarrolladores porque ahorra más espacio.
La imagen muestra el sistema de engranajes planetarios como un todo denso. Son visibles la corona dentada (el anillo ancho izquierdo con dientes) y el soporte (la parte plateada).
La corona dentada se ha salido. Ahora se pueden ver las ruedas del satélite y el soporte. Las 3 ruedas satélite engranan el engranaje solar en el interior y la corona en el exterior (que ahora se ha deslizado). Estos engranajes siempre están conectados entre sí.
En este caso, el soporte (que contiene las ruedas satélite) se ha salido del engranaje solar. El engranaje solar es el engranaje de la parte derecha.
Aquí podéis ver el doble engranaje solar. La sección izquierda impulsaba el sistema de engranajes planetarios que se ve en las imágenes de arriba. El engranaje correcto es el sistema que está al lado. De ahí el nombre de sistema de engranajes “combinado”, o en otras palabras, sistema Simpson. Si el planeta es simple (solo la parte izquierda) y solo hay 1 sistema de engranaje planetario, esto se llama sistema simple o Ravigneaux. El sistema Ravigneaux tiene 6 ruedas satélite en lugar de 3 en este sistema, pero eso se explicará más adelante.
Esta es la otra parte del sistema combinado. La corona negra a la izquierda, el portador con las ruedas satélite en el medio, con el engranaje solar a la derecha (allí).
El sistema de Ravigneaux:
El ingeniero francés Paul Ravigneaux desarrolló un sistema de engranajes planetarios compacto a finales de la década de 20 para crear fácilmente varias relaciones de transmisión prácticas. Esto se llama sistema Ravigneaux. Este sistema se utiliza actualmente en muchas cajas de cambios automáticas.
Este sistema es muy compacto porque se combinan 2 sistemas de engranajes planetarios en un solo sistema. Consta de 1 ruedas planetarias, 2 ruedas satélite grandes y 3 pequeñas y 3 corona dentada. A continuación se muestra una vista lateral.
En la imagen de abajo puedes ver que las ruedas de los satélites engranan entre sí. La rueda satélite grande está conectada a la rueda solar 1. La rueda satélite pequeña está conectada a la rueda solar 2.
En la tabla vemos que al poner la primera marcha se engranan el embrague 1 (K1) y la banda de freno 1 (B1). Esto significa que el planeta 2 y el soporte con las ruedas satélite están fijos (éstas son accionadas). La corona dentada queda entonces flotando.
Esto causa el mayor retraso. Una gran desaceleración también significa un aumento del par y también una baja velocidad de las ruedas. La 1ª marcha es la mejor para acelerar desde parado.
Cuando la caja de cambios cambia a 2ª marcha, se suelta la banda de freno B1 y se acopla el embrague B2. Ahora el planeta 2 y la corona están asegurados y así accionados. En ese caso, el usuario es impulsado. Esta combinación de componentes vinculados produce menos desaceleración que con la 1.ª marcha y proporciona exactamente la relación de transmisión adecuada para la 2.ª marcha.
Embragues multidisco y bandas de freno:
En las cajas de cambios antiguas se utilizaban bandas de freno para asegurar las distintas piezas (como el planeta, el soporte y la corona). Las bandas de freno están hechas de hierro y están lubricadas para prevenir y enfriar al máximo el contacto metal con metal. Las imágenes a continuación muestran una banda de freno (izquierda) y una banda de freno alrededor de la corona dentada (derecha).
La corona dentada se asegura apretando la banda de freno con un émbolo hidráulico (que se extiende). Entonces, al apretar, una determinada parte del sistema de engranajes planetarios queda flotante y accionada, lo que provoca que se engrane un engranaje.
En las cajas de cambios más nuevas, a menudo ya no se utilizan bandas de freno, sino embragues multidisco. Un embrague multidisco consta de varios discos de embrague separados, uno detrás del otro, que se presionan entre sí mediante la presión del aceite. Esto “engrana” el acoplamiento y asegura la corona dentada. Las imágenes siguientes muestran los acoplamientos multiplaca en estado desmontado. Las piezas están juntas. Los dientes de las carcasas de hierro se entrelazan.
Aceite de caja de cambios:
El aceite para engranajes de la transmisión automática suele ser del tipo ATF (fluido de transmisión automática), pero a veces los fabricantes tienen un tipo diferente de aceite con diferentes especificaciones. Siempre se debe tener cuidado aquí, porque un aceite inadecuado en la caja de cambios puede provocar un desgaste adicional y fallos prematuros. También conviene comprobar periódicamente el nivel de aceite de la caja de cambios automática. Si es demasiado bajo, el aceite puede sobrecalentarse, provocando que envejezca mucho más rápido, provocando un mayor desgaste de la caja de cambios. A veces, comprobar el nivel de aceite se puede hacer muy fácilmente utilizando una varilla medidora, al igual que comprobar el aceite del motor, pero los contenedores a menudo no tienen varilla medidora. A continuación se debe comprobar el nivel de aceite desenroscando el tapón de llenado con el motor en marcha y llenándolo hasta que se acabe el aceite. Dependiendo del fabricante, primero se debe comprobar la temperatura. A veces hay que hacerlo con aceite lo más frío posible, a veces con aceite entre 30 y 50 grados centígrados.
Bomba de aceite:
En la transmisión se suele utilizar una bomba de engranajes o una bomba de hoz. La bomba de la imagen es una bomba de hoz. Esta bomba es impulsada directamente por el motor. El aceite circula entonces siempre con el motor en marcha, es decir, en todas las posiciones en las que se encuentra la palanca selectora.
Unidad de control:
La unidad de control garantiza que la presión de la bomba se ajuste constantemente a una presión básica. Además, la unidad de control garantiza que las válvulas de control se enciendan y apaguen en el momento adecuado.
Válvulas de control:
Las válvulas de control son accionadas por la posición de la palanca selectora. En las posiciones P y N los accesos están cerrados y el aceite sale por todos los conductos. Todos los acoplamientos y bandas de freno pierden así su presión de aceite y son presionados hacia atrás por la fuerza del resorte. Cuando la unidad de control da una señal (por ejemplo, para bloquear la corona dentada de la primera marcha), se envía una señal a las válvulas solenoides (también llamadas válvulas solenoides). Cuando se abre una válvula y, por tanto, una corredera de la carcasa de corredera, el aceite fluye a alta presión hacia un émbolo, que suministra aceite al embrague multidisco o a la banda de freno. El selector de presión es una válvula moduladora que regula la presión del fluido en función del pedal del acelerador. Esta presión de aceite asegura una parte de la transmisión automática, lo que permite realizar cambios.
