Transmisiones y cajas

Esta nota es presentada por Taller Actual

Por Enzo Nuvolari

Con la evolución del motor de combustión interna, fue necesario desarrollar nuevas transmisiones. Una caja de velocidades siempre debe acompañar al avance de los motores de ciclo Otto y Diesel, que trabajan en diferentes gomas de potencia efectiva y par motor.

Es bien conocido que -por definición- una caja de velocidades es un “convertidor de par motor”, es decir un mecanismo que le permite al motor adaptarse, o hacer frente a diferentes situaciones de compromiso, como ser; una aceleración, un sobrepaso, un rebaje o pasaje descendente, desaceleraciones, sin olvidar que además permite usar la marcha atrás. Se sabe que, principalmente en los países de Europa, se utiliza esencialmente la caja de velocidades mecánica manual, con trenes de engranajes convencionales.

El excelente rendimiento, el poco peso, y las reducidas dimensiones, son las características principales de este tipo de cajas manuales. Cabe señalar, que en la actualidad se fabrican de 5 y 7 velocidades. El desarrollo de las transmisiones, se debe sin duda, al progreso que experimentaron los materiales utilizados, y a los aceites lubricantes de elevada calidad que se producen, que son en definitiva los que permitieron que las transmisiones sean más pequeñas y más livianas.

Pero en países como Estados Unidos, Canadá y Japón, el uso de las cajas automáticas predominan totalmente, con una relación de penetración de mercado del 90 por ciento, en forma aproximada.

Sin duda, será el viejo continente europeo, el que generará en el futuro, el mercado de mayor crecimiento de fabricantes de cajas automáticas de variación continua CVT, y de cajas automáticas convencionales.

En comparación con las cajas manuales, las principales ventajas y diferencias están de acuerdo a lo siguiente:

• El arranque se efectúa sin comando del embrague.
• Posibilidad de efectuar los cambios en carga, sin que se interrumpa el “par motor” o la “cupla motriz”.
• Posibilita de realizar los cambios de velocidades en forma automática o manual.

Cuando el “convertidor de par”, posee una capacidad de mínima transferencia en bajos regímenes o velocidad de ralentí, se simplifican las maniobras de estacionamiento, y se impide que el automóvil retroceda en las pendientes con poco declive.

El rendimiento de una caja automática, es inferior que el de una manual, su peso y su tamaño son mayores. Las cajas automáticas modernas, en la actualidad de 6 y 7 velocidades o relaciones, son producidas por las grandes fábricas como ZF, Borg Warner, Antonov y otras. Cabe señalar que la firma alemana ZF hace años que equipa de serie a BMW, y después del año 2002 a Audi, Volkswagen y Jaguar, entre otros. El potencial de mejora presente y futuro, reside en la reducción de las dimensiones exteriores y del peso total, como del aumento del rendimiento. En los últimos tiempos, en el área de desarrollo, se concentraron esfuerzos para poder reducir al máximo posible el diámetro de los engranajes, y de adoptar ejes o árboles de gran diámetro, con la finalidad de poder transmitir los máximos “pares motores” o “cuplas motrices”.

Para reducir las desventajas, e incluso el consumo de combustible, se busca dejar de lado o suprimir al conocido “convertidor de par”. Sin duda que los embragues a disco seco o húmedo, de un solo disco o multidisco, con comando electrónico, son el camino para mejorar considerablemente el rendimiento.

La primera caja automática de 6 velocidades, con capacidad de 600 Nm. máximos de par motor, con un peso de 85 kg. fue fabricada por ZF.

Es la primera caja de 6 velocidades automática del mundo, para motores posicionados en forma longitudinal delantera que mueven las ruedas traseras, montada sobre un todoterreno 4WD. (4 ruedas motrices) en serie. Esta caja montada en su momento sobre un modelo BMW no tenía “relación directa”, y por primera vez en la mecánica del automóvil, ZF recurre a un tren de engranajes planetarios Ravigneaux, con relaciones 2x3, mediante dos frenos y tres embragues. La acción de un solo freno, y de un solo embrague, es suficiente para cada cambio de relación.

Continuando con el criterio de la supresión del convertidor de par, cabe recordar la caja automática multi embragues (MCT) desarrollada por M. Benz en el 2009 y montada en uno de sus módulos deportivos.

Compuesto por un embrague múltiple de tipo húmedo, controlado electrónicamente, con cuatro programas de conducción, y la función automática de un doble embrague, que mejora el confort de marcha.

Reúne las ventajas de una caja manual, de reacción rápida y deportiva, con el confort de una caja automática.

La conocida Mecatrónica

A finales del año 1998, se construye un prototipo de caja, que posee un sistema mecatrónico integrado en la central de comando, y en la central hidráulica. La mayor ventaja según ZF, es la reducida relación de pérdida hidráulica, de alrededor del 30 por ciento, y la reducida cantidad de conectores y de cables. Se usó en esa oportunidad una central de comando, denominada micro híbrida, compuesta por un procesador Motorola Powerpc, y construida por la firma Bosch. La misma no tenía un circuito impuesto, sino una base construida en cerámica, con captadores y actuadores.

Esta electrónica, según las experiencias, resiste más las vibraciones y las temperaturas de funcionamiento.

Esta transmisión de 6 relaciones, recibe sus reglajes de precisión en función de un modelo de automóvil determinado por el constructor.

Las presiones hidráulicas, son compensadas con la ayuda de un factor de corrección, desde la central de comando.

Por último, vamos a mencionar, a las cajas automáticas con control manual, que tienen como característica una selección manual, en una transmisión automática convencional, con la efectividad mecánica de una caja manual y la economía de combustible correspondiente, contando con la mejora del rendimiento del motor.

La técnica del doble embrague, es realmente una innovación ya que su gestión permite efectuar un acople de engranajes en forma continua, es decir, manteniendo la relación superior preseleccionada en el embrague correspondiente, a la espera de ser acoplada de inmediato.

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