14-10-20 Fundamentos de la caja de cambios automatizada

La caja de cambios automatizada no es una caja de cambios automática al uso, sino una ampliación de la  caja de cambios manual tradicional. Permite cambiar automáticamente de marchas con un confort equivalente al de la caja de cambios manual y, con una adaptación correspondiente, reducir también el consumo de combustible.

Estas características hacen que esta tecnología sea interesante para vehículos de clase pequeña y media dado que sus costes también se sitúan claramente por debajo de un sistema totalmente automático. Además, son muy ligeras y ocupan menos espacio que estos, por lo que son la elección de numerosos constructores para una parte importante de su gama.

Otras importantes ventajas que se esconden detrás de esta tecnología son su elevada eficacia gracias a la aplicación de puntos de cambio óptimos, su capacidad para funcionar en modo automático o manual o la facilidad para realizar maniobras sin que el motor se cale.

¿Como se manejan?

De forma similar a las cajas de cambios automáticas, la palanca selectora de este tipo de caja de cambios dispone de las posiciones de punto muerto (N), marcha atrás (R), automática (A) y manual (M). La palanca selectora es totalmente electrónica y no está unida mecánicamente con la transmisión. Dado que la caja de cambios automatizada se basa en la caja de cambios manual, a diferencia de la caja de cambios automática, no existe una posición de estacionamiento (P). Al igual que en las cajas de cambio manuales, al desconectar el encendido, se introduce la marcha actual, y el embrague se cierra automáticamente. El motor puede arrancarse de forma similar que en el caso de las cajas de cambio automáticas si la palanca de cambio está situada en la posición “N” o si la caja de cambios indica la posición de punto muerto y está pisado el pedal de freno.

La tecnología

La caja de cambios equipa motores eléctricos adicionales que se encargan de realizar los movimientos del embrague y cambio de marchas en el lugar del conductor, motivo por el que también reciben el nombre de cajas de cambios robotizadas. Una unidad de mando de la caja de cambios asume la función de coordinación y tratamiento de las señales u órdenes. La mayoría de estas se reciben y emiten a través del bus CAN, al que está conectadas la unidad de mando del motor, la unidad de mando ABS o ESP y la unidad de mando del tablero de mandos, que muestra información sobre la marcha actual y el estado de la caja de cambios. En la caja de cambios automatizada LuK, esta unidad de mando está dispuesta en una carcasa común con el motor eléctrico y el sistema mecánico que se ocupa del accionamiento del embrague.

Conviene tener en cuenta que al cambiar la unidad de mando, debe instalarse el software específico del vehículo y realizarse una puesta en servicio. El resto de unidades de mando también están adaptadas a la unidad de mando de la caja de cambios, por lo que no resulta útil técnica y económicamente equipar a posteriori una caja de cambios automatizada. En la imagen se pueden ver con detalle los actuadores de la caja de cambios y el embrague.

Tecnología SAC

Los motores eléctricos responsables de este tipo de cajas deben ser pequeños y ligeros. De otro modo, no se podrían cumplir las especificaciones de los constructores. Además, deben ser capaces de reaccionar con rapidez.

Por todo ello es necesario que el embrague ofrezca una fuerza mínima de accionamiento, para lo que se recurre a un embrague autoajustable (SAC), como se puede ver en la imagen adjunta (49). Para el cambio de marchas, se sustituye la esfera de cambio manual de la caja de cambios manual por un módulo con dos motores eléctricos.

Un motor eléctrico se encarga de realizar el movimiento transversal de la mano derecha al cambiar de marcha, y el segundo motor eléctrico se encarga de la introducción de las marchas.

Funciones especiales

Las automatización de la caja de cambios debe responder a las numerosas situaciones que se producen durante la conducción sin degradarse o averiarse prematuramente. Para ello, cuenta con diversos modos de funcionamiento especiales.

Función ultra lenta

Una de ellas es la denominada función ultra lenta, que permite que al soltar el freno, el embrague se coloque ligeramente para que el vehículo ruede suavemente sobre el terreno sin necesidad de pisar el acelerador. En este modo el par está limitado para proteger el embrague y, al aumentar la temperatura del embrague, se reduce el par.

Determinación del punto de contacto del embrague

Debido a las oscilaciones de temperatura y otras influencias externas, el punto en el que el embrague comienza a transmitir el par motor a las ruedas varía. Este punto se denomina punto de contacto. La caja de cambios automatizada adapta este punto de contacto siempre que el vehículo permanece durante un largo intervalo de tiempo con el motor en marcha y sin freno, por ejemplo, en un semáforo.

En este caso, el embrague siempre se cierra brevemente hasta que el ligero contacto de la placa de presión con el disco de embrague provoca una reacción del motor. Después, el embrague vuelve a abrirse inmediatamente. El conductor normalmente no percibe este proceso y presupone un ralentí estable del motor. Un punto de contacto correcto garantiza un funcionamiento suave sin largos tiempos de deslizamiento.

Protección del embrague

Una de las funciones de la caja de cambios automatizada es detectar cuándo se sobrecalienta el embrague. Esto puede suceder después de varios arranques en pendiente o después de circular con muy baja adherencia. Para reducir este aumento de la temperatura, se desactiva la función ultra lenta y, al arrancar, el embrague se cierra más rápido acortando los intervalos de tiempo con embrague deslizante.

Apoyo del freno ABS

Si la unidad de mando ABS comunica una operación de frenado con actuación del ABS, el sistema puede abrir el embrague para mejorar la eficacia de la regulación ABS gracias al desacople del motor.

Control de seguridad ISM

El sistema de control de seguridad inteligente ISM (Intelligent Safety Monitoring) controla el procesador principal a través de un segundo procesador. De este modo, y en caso de producirse un fallo, la unidad de mando puede reaccionar de dos formas diferentes: desconectando las fases finales de los actuadores para evitar el funcionamiento erróneo del sistema, o bien reiniciando la unidad de mando para que, tras unos segundos, ésta recupere su funcionamiento normal. Gracias a este sistema se controlan los efectos negativos debidos a fallos de la unidad de mando.

1 comentario

octubre 14, 2020 a las 11:19 am

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