El dispositivo y principio de funcionamiento de la transmisión automática de un automóvil

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Última modificación: 2024-02-19 14:12

Hoy en día, los automóviles están equipados con varios tipos de cajas de cambios. Y si antes la mayoría eran mecánicas, ahora cada vez más conductores prefieren las automáticas. Esto no es sorprendente, porque dicha transmisión es más conveniente de usar, especialmente cuando se trata de viajes en la ciudad. Hasta hace poco, tales cajas se caracterizaban por su baja eficiencia. Los viejos convertidores de torque cambiaban de marcha lentamente y con ellos el automóvil gastaba mucho más combustible. Pero hoy el diseño, el dispositivo y el principio de funcionamiento de la transmisión automática son ligeramente diferentes. Estas cajas son formas de cambiar rápidamente y con ellas el coche consume menos combustible. Pero lo primero es lo primero.

Tipos

Actualmente existen varias variedades de transmisiones automáticas. Se trata de un automático clásico con convertidor de par, variador y robot DSG. Este último fue desarrollado específicamente por la empresa "Volkswagen-Audi". El dispositivo y el principio de funcionamiento de las transmisiones automáticas de este tipo son significativamente diferentes. Pero lo que los une es el cambio de velocidades en modo automático. Echemos un vistazo más de cerca a las características de cada una de estas transmisiones.

Ametralladora normal

Es una caja de cambios hidromecánica. A pesar de que el diseño apareció hace más de medio siglo, sigue siendo muy relevante. Por supuesto, su dispositivo se ha mejorado significativamente hasta el día de hoy. Ahora bien, estas cajas tienen seis engranajes. Si hablamos de autos de los años 80 y 90, estos tenían una transmisión automática de cuatro velocidades.

Esta caja de cambios incluye:

• Transmisión manual.
• Convertidor de par o donut.
• Sistema de control.

Si un automóvil con tracción delantera está equipado con dicha transmisión, también se incluyen el engranaje principal y el diferencial. Una de las partes más básicas en una transmisión automática es el convertidor de par. Consta de varias partes. Estas son ruedas de bombeo, turbinas y reactores. Gracias a ellos se lleva a cabo una transmisión suave del par del motor de combustión interna a una transmisión manual.

Otro dispositivo de transmisión automática incluye un embrague (rueda libre y bloqueo). Estos elementos, junto con las ruedas de la turbina, están encerrados en una caja metálica redonda con forma de donut. Dentro del convertidor de torque hay un fluido ATP en funcionamiento. La rueda de la bomba está conectada al cigüeñal. Y del lado del puesto de control está la turbina. También se coloca una rueda de reactor entre estos dos elementos.

¿Cómo funciona?

¿Cuál es el principio de funcionamiento de este tipo de transmisión automática? Opera una máquina clásica de circuito cerrado. Como dijimos antes, hay ATP adentrolíquido. Es un tipo de aceite para engranajes. Pero, a diferencia de una caja de cambios mecánica, no solo realiza una función de lubricación, sino que también transmite par. ¿Cuál es el principio de funcionamiento de un acoplamiento hidráulico de transmisión automática? Bajo presión, este líquido ingresa a la rueda de la turbina (desde la rueda de la bomba) y luego ingresa a la rueda del reactor. Como tiene palas de forma especial, el caudal de fluido comienza a aumentar gradualmente durante la rotación del elemento. Por lo tanto, el aceite ATP impulsa la rueda de la turbina.

El par máximo en la transmisión se genera cuando el automóvil arranca. A medida que aumenta la velocidad de la máquina, se activa el embrague de bloqueo. Este último sirve para bloquear con fuerza la “dona” de la transmisión automática en ciertos modos de funcionamiento del motor de combustión interna. Esto suele ocurrir cuando la velocidad de giro de los ejes es la misma. Entonces, el par se transmite directamente a la caja, sin "lapear" y cambiar la relación de transmisión. Por cierto, se utiliza un embrague antirrebote en las transmisiones automáticas modernas. Es capaz de eliminar el bloqueo completo del convertidor de par en ciertos modos. Esto contribuye a una aceleración suave y al ahorro de combustible.

Transmisión manual en transmisión automática

Como tal, no hay una mecánica familiar para todos los automovilistas en esta transmisión. El papel de la caja de cambios mecánica lo realiza una caja de cambios planetaria. Puede diseñarse para una cantidad diferente de pasos, de cuatro a ocho. Pero aún así, las opciones más comunes son las transmisiones automáticas de seis velocidades. En casos excepcionales, puede encontrar una automática de nueve velocidades (por ejemplo, en el Range Rover Evog).

¿Cómo funciona una transmisión automática? Este nodo en la transmisión es un conjunto de varias velocidades secuenciales. Todos ellos están unidos en un conjunto de engranajes planetarios. La caja de cambios planetaria incluye los siguientes componentes:

• Sol y corona.
• Transporte.
• Satélites.

Si profundiza en el dispositivo y el principio de funcionamiento del convertidor de par de transmisión automática en detalle, notará que el cambio de par se realiza precisamente con la ayuda del portador, así como los engranajes de corona y sol.. Cuando el segundo mecanismo está bloqueado, la relación de transmisión aumenta. El propio bloqueo se realiza mediante el funcionamiento de embragues de fricción. Sostienen las partes del reductor planetario conectándolas al cuerpo de la caja. Dependiendo de la marca del automóvil, el diseño utiliza un freno de fricción multidisco o de banda. Ambos tipos de sistemas están controlados por cilindros hidráulicos. La señal a los embragues proviene del módulo de distribución. Y para evitar que el portador gire en la dirección opuesta, el dispositivo de transmisión automática tiene un embrague de sobrerrevolucionado.

Sistema de control

Ahora es imposible imaginar una transmisión automática, cuyo principio no dependería de la electrónica. Entonces, este sistema incluye varios sensores, un módulo de distribución y una unidad de control. Durante el funcionamiento de la transmisión automática, el sistema lee información de varios elementos. Este es un sensor de temperatura ATP-líquido, velocidad del eje en la salida y entrada, así como la posición del acelerador. Todas estas señales se procesan en tiempo real. Entonces la unidad de control genera el controlimpulsos que ingresan a los actuadores. También notamos que el principio de funcionamiento del cuerpo de la válvula de transmisión automática se basa no solo en la lectura de datos de los sensores, sino también en la coordinación de las señales que están disponibles en la unidad de control electrónico del motor.

El módulo de distribución es el encargado de controlar el flujo del fluido de trabajo y del funcionamiento de los embragues de fricción, el cual consta de:

• Válvulas de solenoide (son accionadas mecánicamente).
• Válvulas de carrete.
• Carcasa de aluminio que contiene las piezas anteriores.

Teniendo en cuenta el principio de funcionamiento de la transmisión automática de Toyota, es importante tener en cuenta algo como los solenoides. Estas piezas también se denominan válvulas de solenoide. ¿Para qué sirven los solenoides? Gracias a estos elementos se regula la presión del fluido ATP en la caja. ¿De dónde viene la presión del aceite? Esta tarea la realiza una bomba especial de engranajes de transmisión automática. Su principio de funcionamiento es simple. Este elemento opera desde el hub “donut”. Giro con cierta frecuencia, capta cierta cantidad de aceite con los impulsores y lo bombea. Y para que el fluido de trabajo no se sobrecaliente y no se viole el principio de funcionamiento de la transmisión automática del automóvil, hay un radiador en el diseño de algunas cajas. Se puede colocar por separado en la parte delantera (oculto debajo del parachoques) o conectado al radiador de refrigeración principal. Este último esquema se practica a menudo en los automóviles Mercedes.

Selector

El principio de funcionamiento del selector de transmisión automática es extremadamente simple. Este mecanismo está conectado estructuralmente al carrete, que realiza un cierto modotrabajo de transmisión automática. Hay varios de ellos:

• Estacionamiento.
• Reversa.
• Neutro.
• Conducir.

Pero eso no es todo. Si consideramos el principio de funcionamiento de la transmisión automática Honda, notará que hay un modo deportivo en el selector. Para encenderlo, simplemente mueva el mango a la posición adecuada. Teniendo en cuenta el principio de funcionamiento de la transmisión automática Nissan, vale la pena decir que en algunos modelos existe la posibilidad de cambiar de marcha manualmente.

Robot DSG

Este tipo de transmisión automática ha aparecido hace relativamente poco tiempo. Los primeros modelos comenzaron a usarse solo a mediados de la década de 2000. Inicialmente, tales cajas se instalaron en automóviles Skoda. Pero también se pueden encontrar en Volkswagen y Audi.

Entre las características, vale la pena señalar un principio completamente diferente de operación de transmisión automática. El convertidor de par como tal está ausente aquí en principio. En su lugar, utiliza un embrague de doble placa y un volante bimasa. Este diseño le permite reducir significativamente el intervalo de tiempo entre los cambios de marcha.

En términos de dispositivo, esta caja incluye:

• Transmisión manual con dos filas de cambios.
• Sistema de control electrónico.
• Diferencial.
• Equipo final.
• Doble embrague.

Todos los elementos anteriores están encerrados en una sola caja de metal. ¿Por qué el diseño utiliza un embrague doble y dos filas de engranajes? Si consideramos el principio de funcionamiento de una transmisión automática de un automóvil con DSG, necesitatenga en cuenta que mientras un engranaje está en funcionamiento, el segundo ya se está preparando para la próxima inclusión. Esto sucede al acelerar y al desacelerar. Los embragues de fricción también están presentes en una caja de cambios de este tipo. Están conectados a través del cubo principal a los trenes de engranajes en la transmisión.

Hay varios tipos de cajas DSG:

• Seis velocidades.
• Siete velocidades.

El principio de funcionamiento del primer tipo de transmisión automática se basa en la acción de un embrague "húmedo". Entonces, en la caja hay un aceite especial que proporciona no solo lubricación, sino también enfriamiento de los embragues. El fluido a presión circula en el sistema y transmite el par.

En cuanto al segundo tipo de DSG, aquí ya se ha aplicado un embrague seco. El principio de funcionamiento es similar a una transmisión manual: el disco se presiona contra el volante y, a través de la fricción, transmite el par. Según los expertos, dicho esquema de diseño es menos confiable. El recurso del disco es de aproximadamente 50 mil kilómetros y el costo de reemplazo alcanza los $ 700, incluidos los consumibles.

Los rangos de marcha incluyen velocidades inversas, pares e impares. Cada fila es un conjunto de ejes (que consta de primario y secundario), así como un determinado conjunto de engranajes. Para realizar el movimiento hacia atrás, el diseño utiliza un eje intermedio con marcha atrás.

Como en una máquina clásica, hay una electrónica que controla el cambio de velocidad. Esto incluye la unidad de control, sensores y actuadores. Entonces, primero, los sensores leen datos sobre la velocidad de los ejes yla posición de la horquilla del cambio, y luego la unidad analiza esta información y aplica un algoritmo de control específico.

El circuito hidráulico DSG consta de:

• Válvulas de carrete que operan desde el selector.
• Electroválvulas (los mismos solenoides). Sirven para cambiar de marcha en modo automático.
• Válvulas de control de presión, que contribuyen al buen funcionamiento del embrague de fricción.

¿Cómo funciona DSG?

El principio de funcionamiento del sistema hidráulico de la transmisión automática del robot es cambiar secuencialmente una serie de marchas. Cuando el coche empieza a moverse de un lugar, el sistema incluye la primera velocidad. En este caso, el segundo ya está comprometido. Tan pronto como el automóvil ha ganado una velocidad más alta (unos 20 kilómetros por hora), la electrónica cambia la velocidad a mayor. La tercera marcha ya está engranada. Esto continúa hasta lo más alto. Si el automóvil reduce la velocidad, la electrónica activa la marcha ya baja. El cambio es instantáneo, ya que el diseño involucra dos filas de engranajes.

Solicitud

Vale la pena señalar que dicha transmisión no se usa en todos los automóviles. Como dijimos anteriormente, la mayor parte son automóviles de la empresa VAG. Pero los vehículos comerciales (por ejemplo, Volkswagen Crafter) no están equipados con ellos. Y todo porque la caja está diseñada para un cierto umbral de torque. No debe superar los 350 Nm.

Esto se aplica a transmisiones de seis velocidades. DSGa siete velocidades y no soportan en absoluto más de 250 Nm. Por lo tanto, puede encontrarse con una caja de este tipo como máximo en el Tuareg y en autos más débiles como el Passat o el Octavia.

Variador

Esta caja de cambios también funciona en modo automático. Apareció hace medio siglo, pero solo se han utilizado activamente los últimos 10-15 años. ¿Qué es un variador? Esta es una transmisión automática continuamente variable que cambia suavemente la relación de transmisión por medio de una transmisión por correa o cadena. Las relaciones de transmisión cambian a medida que el vehículo aumenta la velocidad. En este momento, esta caja es ampliamente utilizada por los siguientes fabricantes de automóviles:

• Nissan.
• Mercedes.
• Honda.
• Audi.
• Subaru.
• Toyota.
• Ford.

¿Cuáles son las ventajas de esta caja? Gracias a un cambio suave en la relación de transmisión, el automóvil acelera rápidamente y sin sacudidas. El conductor y los pasajeros no sienten golpes durante la aceleración, sin importar qué tan fuerte se presione el pedal del acelerador. Sin embargo, hay trampas aquí. Tal caja también tiene límites de par, como DSG. Por lo tanto, se utiliza principalmente en turismos.

Variedades de variadores

Hay varios tipos de transmisión de datos:

• Toroide.
• Variador de correa trapezoidal.

Al mismo tiempo, ambos tipos de cajas tienen casi el mismo dispositivo y principio de funcionamiento. El diseño del variador incluye:

• Sistemacontroles.
• Polea que proporciona transmisión de par.
• Transmisión por cadena o correa.
• Mecanismo de liberación de la caja (utilizado para engranar la marcha atrás).

Para que la transmisión perciba el par, el diseño incluye un embrague. Puede ser de varios tipos:

• Automático centrífugo.
• Electrónico.
• Multidisco.

También existen variadores en los que se utiliza un convertidor de par como embrague (como en las máquinas automáticas clásicas). Por lo general, este esquema se practica en cajas Honda Multimatic. Los expertos creen que este tipo de embrague es el más confiable e ingenioso.

Conducir

Como ya dijimos, se puede usar una transmisión diferente en el variador: cadena, correa dibo. Este último es más popular. La correa va sobre dos poleas, que forman discos cónicos. Estas poleas pueden moverse y separarse según la necesidad. Para acercar los discos, se proporcionan resortes especiales en el diseño. Las propias poleas tienen un ligero ángulo de inclinación. Su valor es de aproximadamente 20 grados. Esto se hace para que la correa se mueva con la mínima resistencia durante el funcionamiento de la caja.

Ahora sobre la transmisión por cadena. La cadena de una caja de cambios variable automática consta de varias placas de metal que están conectadas por ejes. Según los expertos, tal unidad y diseño es más flexible. La cadena es capaz de doblarse en un ángulo de hasta 25 grados sin pérdida de recursos. Pero a diferencia de una transmisión por correa, esta transmisión tieneprincipio de funcionamiento diferente. La transmisión automática transmite par a través del contacto puntual con las poleas. En ciertas áreas, se forma un alto estrés (fuerza de fricción). Esto logra una alta eficiencia. Y para que las poleas no se desgasten por tanta tensión, están hechas de acero para cojinetes de alta resistencia.

Marcha atrás en CVT

Debido a que la transmisión del variador solo puede girar en una dirección, los ingenieros tuvieron que desarrollar una caja de engranajes planetarios separada para implementar la marcha atrás. Está diseñado y funciona de manera similar a la caja de cambios de una máquina clásica.

Sistema de control

Al igual que las transmisiones automáticas anteriores, la CVT utiliza un sistema de control electrónico. Sin embargo, su principio de funcionamiento es algo diferente. Así, el sistema prevé el ajuste del diámetro de los discos del variador.

A medida que cambia la velocidad, el diámetro de una polea aumenta y el otro disminuye. Los modos se controlan a través del selector gracias al sensor de la transmisión automática. El principio de funcionamiento de un variador con transmisión por cadena y correa es cambiar el diámetro de las poleas.

Acerca de los problemas

Debido al diseño complejo y la baja prevalencia, muchos servicios se niegan a trabajar con este tipo de transmisiones. Por lo tanto, las CVT no han arraigado bien en nuestro país. Como ha demostrado la experiencia operativa, el recurso de esta caja, incluso con el mantenimiento adecuado, no supera los 150 mil kilómetros. En vista de esto, es razonable comprar dichos automóviles solo en condiciones nuevas, que están en garantía. Es peligroso tomar un automóvil en un variador de sus manos: puede subirsereparaciones costosas, que no todos los servicios realizarán.

Resumiendo

Entonces, descubrimos el dispositivo y el principio de funcionamiento de una transmisión automática hidromecánica, una robótica y un variador. Como puede ver, todas estas casillas están dispuestas de manera diferente y tienen su propio algoritmo de acción. ¿Qué transmisión es mejor elegir? Los expertos dicen que la opción más razonable sería una máquina tragamonedas clásica. Como ha demostrado la experiencia operativa, los propietarios de automóviles con DSG y CVT a menudo recurren a los servicios y estas cajas son costosas de mantener. La máquina tragamonedas clásica ha estado en el mercado durante mucho tiempo y su diseño se refina y mejora constantemente. Por lo tanto, tales cajas se distinguen por un alto recurso, un funcionamiento sin pretensiones y pueden repararse en cualquier servicio. La práctica ha demostrado que el recurso de una transmisión automática en un automóvil es de 300 a 400 mil kilómetros. Este es un período serio, dado que algunos motores modernos funcionan solo 250. Pero para que una transmisión de este tipo dure mucho tiempo, vale la pena cambiar el líquido ATP con regularidad, es decir, cada 60 mil kilómetros.