tren de fuerza motriz 13

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CAMBIOS TREN DE FUERZA MOTRIZ

SISTEMA DE CAMBIOS DSG (DIRECT SHIFT GEARBOX)

El mundo actual de las transmisiones, est dominado en Europa por los cambios manuales y en los EEUU y Japn por los cambio automticos. Ambos tipos de transmisiones tienen sus ventajas y desventajas especficas, como por ejemplo:

Las ventajas de un cambio manual son, entre otras:

- Alto grado de rendimiento - Robustez y deportividad.

Las ventajas de un cambio automtico son, entre otras:

- Alto nivel de confort, sobre todo al cambiar las marchas, lo cual se realiza sin interrumpir la fuerza de traccin.

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Ante estos hechos, Volkswagen se plante la meta de combinar las ventajas de ambos mundos de transmisiones en una generacin completamente nueva, denominada cambio automtico DSG.

Debido a su concepcin con dos embragues multidisco y diferentes programas de cambios automticos, viene a satisfacer el alto nivel de exigencias que plantean los conductores al confort de las transmisiones automticas.

Aparte de ello ofrece la posibilidad de intervenir de forma directa y cambiar de marchas de forma instantnea y exenta de tirones, lo cual tambin representa el mximo nivel de pureza en lo que respecta al placer de la conduccin con un cambio manual.

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Caractersticas del sistema de cambios DSG

Seis marchas adelante y una marcha atrs Programa de conduccin normal D y programa de conduccin

deportiva S, as como conmutador Tiptronic en la palanca selectora y en el volante de direccin (opcin)

Mecatronic.- una unidad de control electrnica y electrohidrulica constituye una sola unidad alojada en la caja de cambios

Funcin de retencin en pendientes HILLHOLDER; si el vehculo parado con el freno accionado slo, levemente tiende a desplazarse, el sistema aumenta la presin en el embrague y retiene el vehculo en parado

Regulacin CREEP de la fuga lenta; permite que el vehculo se mueva en marcha lentsima, por ejemplo al aparcar sin pisar el acelerador

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Un programa de marcha de emergencia, con la funcin de emergencia y segn el tipo de fallo que haya ocurrido, ya slo se puede circular en I y III marchas o solamente en II marcha.

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Mando

La palanca selectora se acciona igual que la de un vehculo con cambio automtico. El sistema de cambio DSG tambin ofrece la posibilidad de cambiar las marchas con Tiptronic, Tal y como se conoce en los vehculos automticos, la palanca selectora dispone de bloqueos y del bloqueo antiextraccin de la llave de contacto. La funcin de los bloqueos es la misma que se conoce hasta ahora.

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Su nuevo diseo puede adoptar las siguientes posiciones:

P Parking

Paro extraer la palanca de esta posicin es preciso que el encendido est conectado y el pedal de freno pisado. Aparte de ello se tiene que oprimir la tecla de desbloqueo en la palanca selectora.

R Reversa

Para seleccionar la marcha atrs hay que oprimir la tecla de desbloqueo

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N Neutral

La transmisin se encuentra en punto muerto al hallarse la palanca en esta posicin. Si la palanca selectora se encuentra en esta posicin durante un tiempo relativamente prolongado se tiene que volver a pisar el pedal de freno para extraerla de la posicin.

D - Drive

En esta posicin (drive = conduccin normal) las marchas adelante se cambian de forma automtica.

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S Sport

La seleccin automtica de las marchas se realiza de acuerdo con una curva caracterstica para cambios deportivos, implementada en la unidad de control

+ y -

Las funciones Tiptronic se pueden ejecutar con las levas del volante al encontrarse la palanca selectora en la pista de seleccin de la derecha.

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Principio conceptual El cambio automtico DSG consta, en esencia, de dos transmisiones parciales independientes. Cada transmisin parcial est estructurada como si fuera un cambio manual, en lo que respecta a su funcionamiento y cada transmisin parcial tiene asignado un embrague multidisco.

Ambos embragues multidisco trabajan en aceite DSG. El sistema Mecatronic se encarga de abrir y cerrar los embragues de forma regulada, en funcin de la marcha que se ha de conectar.

Con el embrague multidisco K1 se conecta el flujo de fuerza de las marchas 1, 3, 5 y de la marcha atrs

El arrastre de fuerza de las marchas 2, 4 y 6 se conecta por medio del embrague multidisco K2.

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Bsicamente siempre hay arrastre de fuerza en una de las transmisiones parciales, mientras que en la otra ya se preselecciona la marcha siguiente, pero todava con el embrague abierto para la marcha en cuestin.

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Cada marcha tiene asignada una unidad convencional de sincronizacin y mando equivalente a la de un cambio manual. Las marchas 1, 2 y 3 van dotadas de doble sincronizador.

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Entrada de par

El par pasa del cigeal al volante de inercia bimasa.

Las estras del volante de inercia bimasa en el cubo de entrada del embrague doble transmiten el par sobre el disco de arrastre del embrague multidisco.

ste se encuentra comunicado con el cubo principal del embrague multidisco K1 a travs de su soporte multidisco exterior.

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El soporte multidisco exterior del embrague K2 tambin se encuentra comunicado en arrastre de fuerza con el cubo principal.

Embragues multidisco

El par se recibe en cada uno de los embragues a travs de su soporte multidisco exterior.

Al cerrar el embrague se transmite el par a su soporte multidisco interior y de ah al rbol primario que tiene asociado.

Siempre hay un embrague multidisco arrastrando fuerza

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Embrague multidisco K1

El embrague K1 es una versin multidisco que constituye el embrague exterior y transmite el par sobre el rbol primario 1 para establecer el arrastre de fuerza de las marchas 1, 3, 5 y la marcha atrs.

Para cerrar el embrague se aplica aceite a presin a la cmara correspondiente en el embrague K1

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Debido a ello, el mbolo 1 se desplaza y comprime el conjunto multidisco del embrague K1, El par se transmite a travs del conjunto multidisco del soporte interior hacia el rbol primario 1.

Al abrir el embrague, el diafragma resorte oprime de nuevo el mbolo 1 a su posicin inicial.

Embrague multidisco K2

El embrague K2 es una versin multidisco que viene a ser el embrague interior, destinado a transmitir el par sobre el rbol primario 2 para las marchas 2, 4 y 6.

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Para cerrar el embrague se aplica aceite a presin a la cmara K2. El mbolo K2 establece a raz de ello el flujo de la fuerza a travs del conjunto multidisco hacia el rbol primario 2

Los muelles helicoidales oprimen el mbolo 2 de nuevo a su posicin inicial al abrir el embrague

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Arboles primarios

El par del motor se transmite desde los embragues K1 y K2 hacia los rboles primarios

rbol primario 2

El rbol primario 2 se representa antes el rbol primario 1, debido o la posicin que ocupa en la caja de cambios.

El rbol primario 2 es una versin ahuecada y unida por medio de estras con el embrague multidisco K2.

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El rbol primario 2 aloja los piones con dentado helicoidal para las marchas 6, 4 y 2. Se emplea un pin compartido para las marchas 6 y 4.

Para detectar el rgimen de revoluciones de este rbol primario hay una rueda generatriz de impulsos al lado del pin de II marcha, para excitar el sensor de rgimen del rbol primario 2

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rbol primario 1

El rbol primario 1 pasa a travs del rbol primario ahuecado 2. Es solidario del embrague multidisco K1 a travs de sus estras. El rbol primario 1 aloja los piones con dentado helicoidal para la V marcha, el pin compartido para I marcha y marcha atrs y el pin de III marcha.

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Para detectar el rgimen de revoluciones de este rbol primario hay entre el pin de I, marcha atrs y el pin de III marcha una rueda generatriz de impulsos para excitar el sensor de rgimen del rbol primario 1

Arboles secundarios

Tal y como el sistema de cambios DSG monta dos rboles primarios, tambin son dos los rboles secundarios que incorpora.

Debido al uso compartido de los piones para I marcha y marcha atrs, as como para IV y VI marchas en los rboles primarios se ha podido optimizar la longitud de la construccin de la caja de cambios.

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rbol secundario 1

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rbol secundario 2

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El rbol secundario 2 aloja:

Una rueda generatriz de impulsos para el rgimen de salida del cambio Los piones mviles de V y VI marchas y el pin de marcha atrs El pin de salida para el ataque en el diferencial

Ambos rboles secundarios transmiten el par a travs de su pin de salida hacia el diferencial.

rbol inversor

El rbol inversor se encarga de invertir el sentido de giro del rbol secundario 2 y, con ste, tambin el sentido de giro del pin de salida hacia el grupo final del diferencial. Engrana con el pin compartido para I

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marcha y marca atrs, en el rbol secundario 1 y con el pin mvil la marcha atrs en el rbol secundario 2

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Flujo de fuerza en las diferentes marchas

La transmisin de par en el cambio se lleva a cabo ya sea a travs del embrague exterior K1 o bien a travs del embroque interior K2.

Cada embrague impulsa a un rbol primario.

El rbol primario 1 (interior) es impulsado por el embrague K1 y el rbol primario 2 (exterior) lo impulsa el embrague K2.

La retransmisin de la fuerza hasta el grupo diferencial se realiza a travs de:

El rbol secundario 1 para las marchas 1, 2, 3, 4 El rbol secundario 2 para las marchas 5, 6 y marcha atrs.

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1o marcha Embrague K1 rbol primario 1 rbol secundario 1 Diferencial

2o marcha Embrague K2 rbol primario 2 rbol secundario 1 Diferencial

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3 marcha Embrague K1 rbol primario 1 rbol secundario 1 Diferencial

4o marcha Embrague K2 rbol primario 2 rbol secundarlo 1 Diferencial

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Marcha atrs

Embrague K1 rbol primario 1 rbol inversor rbol secundario 2 Diferencial

La inversin del sentido de giro para la marcha atrs se lleva a cabo por medio del rbol inversor

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UNIDAD MECATRNICA DE CONTROL

La unidad de Control Mecatrnica esto alojado en la caja de cambios, baado en aceite DSG. Consta de una unidad de control electrnica y una unidad de mando electrohidrulica

La Unidad de control Mecatrnica constituye la unidad de mando central del cambio. En ella confluyen todas las seales de los sensores y todas las seales de otras unidades de control; pone en vigor y vigila todas las actuaciones.

En esta unidad compacta hay doce sensores. Solamente dos sensores van dispuestos fuera de la Unidad de control Mecatrnica. Gestiona y regula hidrulicamente la funcin de ocho actuadores de cambio a travs de seis vlvulas moduladoras de presin y cinco vlvulas

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de conmutacin; controla y regula as mismo la presin y el flujo del aceite de refrigeracin de los dos embragues.

La unidad de control Mecatrnica memoriza (auto adapta) las posiciones de los embragues, las posiciones de los actuadores de cambio al estar engranada una marcha y hace lo propio con la presin principal

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Bomba de aceite

La bomba aspira el aceite DSG y genera la presin que se necesita para accionar los componentes hidrulicos.

Posibilita un caudal mximo de 100 l/min a una presin mxima de 20 bares. La bomba de aceite alimenta a:

Los embragues multidisco La refrigeracin de los embragues El grupo hidrulico de la caja de

cambios La lubricacin de los engranajes

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La bomba de aceite se acciona a travs de su eje, que marcha al rgimen de giro del motor. Este eje de la bomba se encuentra dispuesto como un tercer eje en el interior de los dos rboles primarios.

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SISTEMA DE CAMBIOS CVT (CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION)

Una caja CVT, es bsicamente un convertidor de torque y velocidad cuyas relaciones de transmisin pueden ser variadas infinitamente entre un valor mximo y uno mnimo sin interrumpir el flujo de fuerza del motor al piso

El uso de cajas manuales slo permite al conductor el uso de una cantidad finita de relaciones de transmisin

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El uso de una caja CVT permite copiar dicha curva perfectamente.

Breve resea histrica

1490: Leonardo da Vinci introdujo el concepto de transmisin variable libre de marchas.

1836: Apareci la primer patente de una transmisin CVT del tipo Toroidal.

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1958: Apareci la primera CVT diseada para equipar un automvil (DAF-Volvo)

1980-1990: Subaru ofrece algunos modelos con este tipo de transmisin pero sin xito. Ford con el Fiesta y Fiat con el Uno pero utilizaban una cadena en vez de una correa como elemento transmisor de torque.

1990-2000: Varias marcas Japonesas comenzaron a ofrecer varios modelos con este tipo de transmisin. Nissan presenta un modelo que adems utilizaba un convertidor de par lo cual le permita una mayor transmisin de par.

1993: F1 Canon-Williams-Renault 1995: Honda presenta la ya conocida Multimatic. 2000: Ford; GM, Jeep; BMW (Mini), Audi (Multitronic).

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Ventajas:

El motor trabaja siempre en las rpm ptimas, adaptando la relacin a las condiciones del camino y las demandas de potencia.

Permite menor consumo, menores emisiones y mejor performance.

El manejo se hace ms confortable.

Desaparece la prdida de potencia que se produce durante el tiempo muerto que existe entre la seleccin de marchas.

Desaparecen la prdidas producidas por el sistema de embrague y las de los convertidores de par (no en todos los casos).

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Desventajas:

Limitada capacidad para transmitir torque, el torque que se pueda transmitir est directamente asociado a la robustez del elemento transmisor que se utilice.

Las prdidas que hay entre las poleas y los elementos de transmisin de potencia. Hay que tener mucho cuidado que no se produzca un excesivo resbalamiento entre las poleas y los elemento de transmisin, de lo contrario las prdidas sern muy grandes. Este resbalamiento est directamente asociado al torque que se est transmitiendo.

Un problema no tan conocido que tienen las CVT es la sensacin de poca aceleracin, debido a que no hay un cambio de marchas y las rpm se mantiene constantes, aunque esto se puede evitar con un adecuado software.

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CVT tipo Hidrostticas

Tienen como principio de funcionamiento la capacidad de un fluido de ser presurizado y luego convertir esta energa de presin en movimiento rotacional que se transmite a las ruedas. Esto se logra utilizando al motor como bomba hidrulica de desplazamiento positivo, la cual dependiendo de las necesidades vara la presin de trabajo. Esto hace que el fluido ejerza ms o menos fuerza sobre el motor hidrosttico, que es el encargado de transmitir el movimiento rotacional a las ruedas.

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Este tipo de cajas se utiliza principalmente en cuatricclos, motos de nieves y cortadoras de pasto, ya que sus motores estn diseados para trabajar en rgimen estacionario.

CVT tipo Toroidal

Est compuesta por dos discos concntricos enfrentados que tienen una cavidad toroidal. Su funcionamiento es simple y sus piezas presentan menos desgaste.

Estos giran en sentidos contrarios al estar conectados por ruedas que segn el ngulo en que estn situadas hacen variar la relacin de transmisin.

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Puede soportar pares ms elevados que la CVT de cadena y se afirma que mejora un 15% en consumo de combustible en comparacin con una caja automtica convencional. Adems de ser compacta es ms suave y silenciosa que las CVT de cadena y no necesita de altas presiones para transmitir grandes cantidades de par.

Componentes

El toroide est compuesto por un disco de entrada unido al eje de entrada y un disco de salida unido al eje de salida. Entre los dos se encuentran unos rodillos transmisores que hacen contacto permanente entre los discos y su giro es controlado hidrulicamente.

Las superficies de los discos y los rodillos estn compuestos de molibdeno y manganeso estn micro pulidas y tratadas trmicamente.

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Se utiliza un fluido de traccin capaz de transmitir el torque y evitar el contacto metal con metal.

Posee un convertidor de par que es bloqueado al alcanzar cierta velocidad.

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Funcionamiento

Los rodillos, con forma troncocnica, pueden desplazarse por medio un sistema electrohidrulico y variar la relacin de transmisin entre los discos. Basta con girar los satlites para obtener diferentes puntos de contacto entre estos y los discos, segn la distancia que separe los puntos del eje as se obtendrn las diferentes desmultiplicaciones.

La curvatura de los discos y los rodillos permiten el paso de marchas continuamente de una manera suave silenciosa.

Para reorientar los rodillos se aplica una mnima presin hidrulica ya que el giro de los propios discos asiste al desplazamiento hidrulico.

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Una parte muy importante del contacto entre los rodillos y los discos del variador toroidal, se debe a la capacidad del aceite de traccin para transmitir la potencia. Este forma una pelcula de entre 0.05 y 0.4 micrmetros de espesor entre las dos superficies de forma que no se produce contacto entre metal y metal y se minimiza su desgaste.

Con objeto de aumentar los puntos de contacto y poder soportar ms par, la caja de cambios cuenta con una pareja de toroides trabajando en paralelo

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Para lograr una desmultiplicacin hacia marcha lenta los rodillos hacen contacto con el dimetro menor del disco de entrada y con el dimetro mayor del disco de salida, esto es equivalente a un pin pequeo que conduce a un pin grande.

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Para una desmultiplicacin hacia marcha rpida los rodillos deben girar sobre sus ejes para que hagan contacto entre el dimetro mayor del disco de entrada y el dimetro menor del disco de salida.

Esto crea una infinidad de relaciones de cambio dentro de un mnimo y un mximo.

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CVT de Correa

El principio de funcionamiento de las de correa o cadena se basa en variar el radio del punto de contacto entre dos objetos rotantes.

Esto se logra mediante el uso de dos poleas, una conductora y una conducida, formadas por dos conos truncados que al variar la separacin de los mismos se modifica el radio de contacto de una polea o cadena que se utiliza para transmitir la potencia

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Los variadores estn diseados para una amplia gama de relaciones de transmisin, desde relaciones de multiplicacin de 6:1 hasta 0,5:1.

El sistema permite acelerar el vehculo de forma deportiva aprovechando la gran desmultiplicacin inicial 6:1. A medida que se aumenta las revoluciones del motor, disminuye la desmultiplicacin del variador que puede llegar hasta valores de 0,5:1.

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Funcionamiento

Los variadores utilizados en vehculos emplean como elemento transmisor un robusto par de poleas con dimetro de trabajo variable.

Cada elemento transmisor se puede utilizar una correa de acero o una cadena, que transmite el giro entre poleas conductora y conducida. Las poleas estn diseadas para modificar la anchura de sus gargantas cnicas mediante el desplazamiento de una cara sobre la otra.

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Las partes mviles de las poleas son accionadas por el circuito hidrulico del variador. De tal manera que, sincronizadas ambas poleas, el dimetro que pierde la polea conductora lo gana la polea conducida, manteniendo as constante la longitud de la cadena. De este modo, se puede modificar el dimetro de trabajo de las poleas de forma continua y originando diferentes relaciones de transmisin. No existe escalonamiento entre una relacin de transmisin y la inmediatamente superior o inferior.

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Mecnicamente, el variador necesita de mecanismos para complementar las funciones que tiene que realizar en el vehculo:

El acoplamiento con el motor se realiza con convertidores de par o embragues de discos baados en aceite

La marcha atrs se consigue a travs de un tren epicicloidal y un freno de discos

La gestin del variador es electrnica, por medio de un computador y de sensores.

La unidad de control hidrulica recibe las seales del computador, genera la presin y comanda las vlvulas que desplazan las poleas de cuello variable.

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tren de fuerza motriz 13

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