La transmisión básica del auto

Transmisión
La transmisión básica del auto

Bugatti Carlos ©


La Caja Automática Actualizada
El consumo de combustible
Comparando la caja automática con la caja mecánica, puede decirse que no solo las diferencias de consumo no son importantes, sino que a veces las modernas cajas automáticas permiten lograr un consumo inferior que con las cajas manuales.
En este caso, se habla de consumos reales, efectivos, es decir, valores tomados de condiciones reales de utilización del automóvil, y no de consumos declarados por lasfábricas terminales. Es cierto que un conductor experto —concen-trado exclusivamente en la conducción—, que paso a paso decide qué marcha debe poner, y con precisión selecciona cuál es la relación de transmisión ideal, puede lograr un consumo relativamente inferior que con una caja automática.
Pero también es cierto que, todavía, en la realidad de todos los días las cosas no son así.



El sistema "Selespeed" también es un dispositivo automático y robotizado de Alfa Romeo: 1- Unidad de control electrónico (centralita). 2- Actuador del conjunto embrague - caja de velocidades. 3- ECU del motor (central principal). 4- Servocomando eléctrico del acelerador. 5- Indicador del cambio o de la marcha colocada. (tablero) 6- Tecla o palanca (cambios descendentes). 7- Tecla (cambios ascendentes). 8- Pulsante o botón para funcionamiento en ciudad (city). 9- Palanca de cambios secuenciales. 10- Potenciómetro del acelerador eléctrico. 11- Interruptor sobre el pedal de freno.


Un conductor común o normal, no tiene la sensibilidad ni la concentración tan desarrollada —para aplicarla permanentemente— y, como pasa con cualquiera de nosotros, se puede colocar o seleccionar un cambio de velocidades equivocado. Por el contrario, el sistema automático de la caja tiene una fina-lidad bien definida, que es la de cuál marcha o cambio debe seleccionar, y en esto es prácticamente infalible. En un programa normal de conducción, la caja automática selecciona la marcha inmediata superior o ascendente lo antes posible.
Como sabemos, esto ocurre cuando el conductor acciona con más decisión el acelerador.

La potencia y las prestaciones
Debemos tener en cuenta que no solo se deben observar las prestaciones en cuanto a aceleración con partida detenida, es decir de 0 a 100 km/h. (o también de 0 a 1000 m). Por lo menos son dos los motivos válidos para no darle mucha importancia y que condenan abiertamente a la caja automática (a veces solamente por cuestión de décimas de segundo).
• El primer motivo es que con la caja manual, tales "prestaciones récords" se obtienen solamente con conductores o pilotos profesionales, que en el momento de la partida detenida no tratan con el cuidado que corres-ponde al conjunto motor, embrague y caja de velocidades. La caja automática, en cambio, con el ace-lerador a fondo, hace todo lo necesario por sí sola. Por otra parte, la unidad de control aprovecha al máximo las condiciones del motor, evita los pasajes de vueltas o rpm (sobre régimen) peligrosos, y los problemas de transmisión. Estas aceleraciones podrían entonces repetirse continuamente (cientos de veces) sin que se produzcan daños en los mecanismos.
• El segundo motivo de fondo, es que en el manejo cotidiano se aprovechan más las condiciones de "reprise" (retoma) que las de aceleración pura.



Transmisión CVT de variación automática y contínua, es decir que en su funcionamiento no existe el escalonamiento o los saltos impuestos por los engranajes tradicionales, para concretar las marchas. Con respecto a las relaciones de transmisión, se dá una situación ideal ya que es posible que el motor funcione en la zona de carga y de régimen (a través de la presión sobre el pedal del acelerador) más favorable para el rendimiento. Se trata de un sistema con poleas móviles (de posición variable), que alejándose y estrechándose, varían el diámetro de alojamiento de la correa, y por lo tanto la relación de transmisión. El elemento más importante del CVT. es la correa, que transmite la cupla de la polea matríz a la polea conducida.Actualmente, además de las correas metálicas, se utilizan cadenas muy flexibles y resistentes al desgaste.


En realidad, no es tan importante la aceleración en el semáforo (con luz verde), tipo "drangster", como el retomar velocidad rápidamente para concretar el sobrepaso (de otro vehículo) o para circular con agilidad en el tránsito.
En este caso, nada supera al cambio automático, ya que con solo apretar el acelerador, las marchas ascendentes escalan uno o más cambios sin interrupciones, para permitir aprovechar al máximo el motor.
Esta acción se efectúa sin riesgos de sobrerrégimen o equivocaciones de selección. Con las dos manos sobre el volante, y el pie derecho a fondo sin pensar qué marcha colocar y sin pérdida de tiempo.



El sistema "Easytronic" desarrollado por Opel / GM. Es aplicado a una caja de velocidades mecánica normal, en este caso de 5 velocidades o marchas, como alternativa a la transmisión automática tradicional. Se trata de un sistema que automatiza el accionamiento –acople y desacople- del embrague, y robotiza la colocación de las marchas, por medio de 3 motores eléctricos pequeños (2 para comandar las velocidades y uno para accionar el embrague). Cuenta con una pequeña unidad de control electrónico (computadora), conectada con la ECU del motor a través de un sistema CAN/Data bus, que gestiona la forma de seleccionar los cambios siguiendo una lógica inteligente: 1- El accionamiento del embrague lo efectúa un pequeño motor eléctrico. El mecanismo está constituido por un sinfin - engranaje, siendo éste ultimo el que acciona una bomba hidráulica. 2- Sistema de purgado de aire que eventualmente se forma en el circuito hidráulico. 3- El sistema "Easytronic" sobre una caja mecánica de 5 velocidades, que robotiza la selección/colocación de las marchas. 4- Grupo de engranajes accionado electricamente, a través de un pequeño motor


El aspecto del mantenimiento
Prácticamente, las cajas automáticas tradicionales pueden tener la misma vida útil que tiene un motor, sin tener problemas y sin necesidad de tener que concretar trabajos de mantenimiento. Casi todas las cajas automáticas clásicas o tradicionales utilizan un aceite que normalmente no debe ser cambiado (reposición).
Como sabemos, se lo conoce bajo las siglas ATF (Automatic Transmisión Fluid), es decir, fluido para transmisiones automáticas, y casi nunca es sustituido.
En el caso de la novedosa transmisión CVT (Continued Variable Transmission) de cambios continuos –que funciona con correas o cadenas– al máximo, puede necesitar un cambio de aceite cada dos o tres años.
En lo referente a la duración, puede decirse que la confiabilidad de las cajas automáticas es mejorada año a año.
Esto se debe a que –según flotilleros de taxis europeos– en el pasado, la mayor parte de los problemas eran provocados por trabajos de mantenimiento mal hechos, realizados por personas incompetentes, y también a un mal uso –utilización incorrecta– del automóvil.
Una desventaja de la caja automática es el elevado costo de las reparaciones en caso de fallas, respecto al resto de los componentes de un vehículo moderno. Normalmente, la responsabilidad o la "culpa" de estos costos es la limitada experiencia de la red de asistencia, ya que los concesionarios suelen aconsejar al usuario el reemplazo de la caja. En este caso, como sabemos, se puede efectuar una reparación rápida y económica (siempre que contemos con los repuestos necesarios), y evitar la sustitución de la transmisión automática completa.



Uno de los principales componentes del cambio CVT -transmisión continuamente variable- es la correa metálica de acero (denominada Van Doorne) compuesta por una serie de pequeñas placas metálicas mecanizadas con una gran precisión.Vista exterior del sistema donde se observan las poleas y la correa metálica.




Esquema de accionamiento de la caja “Sportronic” de doble uso, del tipo automática de 4 marchas.A.- Los pasajes de velocidades son controlados por una gestión electrónica “inteligente”. En una curva por ejemplo, si se entra en segunda -soltando el acelerador- el sistema “reconoce” la curva, y no realiza un pasaje ascendente (a cuarta por ejemplo) manteniendo colocada la segunda velocidad para tener freno-motor y aceleración en salida. S.- En esta posición la caja Sportronic mantiene los cambios en forma manual secuencial.


Las precauciones necesarias
Sin duda que no es nada agradable –en un embotellamiento, por ejemplo– accionar el pedal de embrague continuamente, ni manipular cientos de veces la palanca de cambios. La experiencia nos enseña que hasta las personas más indiferentes en comparar las cajas manuales con las automáticas, después de conducir un tiempo un auto con una buena transmisión automática, no desean volver al cambio manual.
Aparentemente, los aventajados en un futuro próximo serán los jóvenes, que rápidamente se adaptan al manejo de los "videojuegos" –conducción de autos sin embrague– y de las motonetas o scooters con transmisión automática tipo CVT. En la actualidad, las firmas productoras mundiales ofrecen en diferentes modelos la caja automática, inclusive las de "tipo secuencial" de 5, 6 y hasta 7 velocidades. Con este tipo de transmisión, moviendo hacia delante y hacia atrás una palanca o accionando un botón o una tecla ubicada en el volante, se seleccionan –una después de la otra– las relaciones de marcha más cortas o más largas.



Conjunto caja automática “clásica” - convertidor de par en donde los trenes de engranajes (epicicloidales) de cada cambio o marcha, están engranados siempre y lo que se hace es bloquear a todos, menos al que se está utilizando.




Corte de la caja “Sportronic” de 4 velocidades que combina la parte mecánica de una caja de cambios automática, con una “gestión inteligente” (central electrónica) que aprende el estilo de manejo del conductor y adapta lo automático al mismo, con un alto nivel de seguridad.También puede ser utilizada como caja manual, pero sin la molestia de accionar el embrague.- A. Romeo.


Sin embargo, sabemos bien que la caja totalmente automática no decide cómo funcionar por sí misma. Es siempre el conductor el que "selecciona" la marcha a colocar, solo que lo hace apretando con mayor o menor decisión el pedal acelerador, en lugar de accionar una palanca.
Si hacemos referencia al manual de Reparación, Mantenimiento y Conducción –que viene con el vehículo– , observamos que respecto al uso con caja automática no hay ninguna advertencia, salvo aquella de no utilizar –en las primeros horas de conducción– la pierna izquierda (del embrague) para accionar el pedal de freno.
Un poco como conclusión de esta segunda parte, podemos decir que las mejores cajas de velocidades automáticas están en condiciones de ofrecer una mayor comodidad de conducción, sacrificando poco o nada el consumo y las prestaciones. Diríamos que es necesario conducir un auto con caja automática bastante tiempo para superar los prejuicios, y darse cuenta de que las ventajas superan a las desventajas. En esta parte nos ocuparemos de la caja automática "clásica" o tradicional, ya que la "auténtica" caja automática usa partes o componentes mecánicos diferentes a los que utiliza la caja manual.
En este caso se utilizan trenes de engranajes epicicloidales; fricciones compactas multidisco accionadas por un circuito hidráulico, y, en lugar de usar un embrague a fricción —mono o multidisco— en seco, se emplea un convertidor de par hidráulico.
Todas estas diferencias, relacionadas con la fabricación precisa de cada componente que se hace necesario —ya que interviene la gestión electrónica—, hacen que los costos de producción sean realmente muy elevados. Esta es en realidad su única y verdadera limitación.
Un ejemplo de que estas transmisiones automáticas no fallan —y pueden satisfacer hasta a los usuarios más exigentes— es la del Porsche 911 Automático (lanzado comercialmente hace más de diez años), que utilizó esta transmisión prácticamente sin inconvenientes.
No hay duda de que la electrónica hace milagros: el bloqueo del convertidor de par evita inútilmente todo patinamiento cuando el vehículo está en movimiento. La unidad de control electrónico —ubicada entre el motor y la caja— permite que el pasaje de marchas (de cambios) sea imperceptible, así como efectuar la selección del cambio exacto en cada condición de funcionamiento.
Algunos modelos de automóviles poseen sensores que informan a dicha central de control qué cambio está colocado en ese momento — por ejemplo, en una curva—, de manera tal de evitar marchas ascendentes que podrían desestabilizar el vehículo.



Caja de velocidades automática con tren de engranajes epicicloidales del tipo cónicos desarrollado por Automotive Products (AP).- Lancia.




Transmisión automática de 5 velocidades diseñada para favorecer -en el conjunto- el mayor aprovechamiento del par motor, y la reducción del consumo de combustible.- M. Benz.


Otro de los aspectos a tener en cuenta es el riesgo que se corre con una caja automática —el peligro—, cuando se conduce deportivamente. Sin duda no se corre ningún riesgo, ya que las transmisiones modernas son más "inteligentes" que las anteriores, y que los demás componentes del vehículo han progresado mucho técnicamente.
Actualmente hay cajas automáticas que realizan "pasajes descendentes" de marcha; cuando se frena, no colocan una marcha más "larga" cada vez que se deja de apretar el acelerador, y "comprende" si se está tomando una curva, evitando realizar un cambio de velocidad, para no desequilibrar el automóvil.
A esto deberíamos agregar que, hace un tiempo, los sistemas de frenos eran menos resistentes a la fatiga, y por lo tanto, no eran capaces de soportar mecánicamente las mayores solicitaciones derivadas del reducido "freno-motor" de la caja automática. Por otra parte, las suspensiones eran menos eficientes y más complicadas, y esto, sumado a la ausencia de dispositivos o sistemas de control electrónico (antipatinamiento; bloqueo del diferencial; antiderrape), y a la simpleza de la gestión hidráulica de los cambios automáticos, provocaba pérdidas de adherencia en las curvas. Esto último ocurría, en realidad, cuando el conductor apretaba mucho el acelerador y la caja automática realizaba —"decidía"— un pasaje de marcha ascendente. En la actualidad, esto no ocurre más.



Detalle de la palanca selectora de la transmisión automática Tiptronic S, un concepto para dos sistemas de cambios de velocidades; por un lado “manual” M (6 velocidades) y por el otro completamente “automático” D (5 velocidades).- Porsche.


La transmisión secuencial
En realidad, todas las transmisiones pueden ser secuenciales, ya sean estas manuales (como en el caso de las motocicletas), manuales robotizadas, automáticas tradicionales o automáticas CVT (Transmisión de Variación Continua). Se denomina "secuencial" el cambio que es conectado
• colocado en secuencia, es decir, una marcha seguida de la otra; por ejemplo,
• para los pasajes
• cambios ascendentes: primera, segunda, tercera;
• para los pasajes
• cambios descendentes: tercera, segunda, primera. En ambos casos, sin "saltearse" ninguna marcha, y moviendo la palanca de cambios hacia adelante o hacia atrás respectivamente.
Los cambios secuenciales también pueden efectuarse accionando dos pulsantes (botones), uno para los pasajes ascendentes (+) y el otro para los descendentes (-), o dos pequeñas palancas ubicadas, como en el caso de los pulsadores, en el volante de dirección.
Cabe señalar que en ningún momento hablamos de accionar la palanca en “H”, como se hace en las cajas manuales.
La secuencia se logra a través de un dispositivo externo, o sea ajeno a la caja de velocidades propiamente dicha, el cual es activado a través del software de la gestión electrónica. Lo cierto es que la función "secuencial" no logra que una caja de velocidades concrete los cambios mejor o peor que en su normal desempeño, pero lo que sí hace posible es que el conductor desempeñe un rol más activo.
El primer automóvil en introducir esta función secuencial, fue el Porsche Carrera del ’90, equipado con la caja automática ZF "Tiptronic".

La gestión electrónica
Hace algunos años —y aquí hablamos también de software—, varias marcas de automóviles habían previsto ya el uso de un pulsante con dos posiciones: "confort" y "deportivo". Seleccionando una u otra lógica se determinaba el pasaje de las marchas, más o menos frecuentes e inmediatas:
- La lógica "deportivo", en realidad, concretaba los pasajes ascendentes de velocidades, apenas el conductor apretaba el acelerador, y utilizaba con mayor continuidad las relaciones más cortas, de manera tal de mantener el motor siempre en régimen alto.
- La lógica "confort" privilegiaba la reducción del consumo, y el mejoramiento del confort, minimizando la cantidad de cambios y utilizando más seguido las marchas más largas. La evolución de esta gestión electrónica permitió poner a punto "lógicas de intervención", que consideran en forma automática el estilo de conducción (la forma de manejar), sin necesidad de accionar previamente ningún pulsante.
Estos son, en realidad, los cambios efectuados a través de una "gestión electrónica autoadaptativa".
Actualmente, las unidades de control o centrales almacenan en su memoria más de 80 "lógicas" o programas, que son seleccionados en función del comportamiento o de la manera de manejar del conductor. Si la transmisión —por ejemplo— en su conjunto, capta o "comprende" que el conductor utiliza o acciona seguido el pedal acelerador, el sistema privilegia el uso de las marchas "bajas".



Caja automática de velocidades evolucionada, con 6 marchas o velocidades, y con tecnología "shift by wire", es decir sin uniones mecánicas en el accionamiento de la caja, y con comando Steptronic ubicado en el volante de dirección – ZF/BMW.




En esta caja automática la palanca de selección se encuentra en la columna de dirección. Para pasar del "modo" automático al deportivo o manual, se debe pulsar una tecla (SMD) ubicada en el volante de dirección – BMW.


La Caja Automática
"Clásica" ZF/BMW
Se trata de una actualizada caja de velocidades automática, utilizada en los modelos de la serie 7 de BMW, con dos características básicas: dispone de 6 marchas —primera en el mundo—, y de tecnología "shift by wire" y mandos Steptronic más rápidos y cómodos ubicados en el volante de dirección.
No existe ninguna palanca selectora en la consola central, ya que el conductor utiliza los mandos ya descriptos —al alcance de su mano— para seleccionar los programas y las marchas. En cuanto a las posiciones de la palanca de selección desde el volante, las mismas son las siguientes:
• Posición P (Parking)
Se debe pulsar la palanca hacia el lado de la columna de dirección. En esta posición de estacionamiento la caja queda bloqueada mecánicamente, y la selección debe efectuarse con el vehículo detenido. La puesta en marcha del motor se realiza en la posición D o N; un dispositivo eléctrico evita el arranque en las otras posiciones.
• Posición R (Retromarcha)
Se debe presionar la palanca hacia arriba, superando un punto resistente. En esta posición entra la Marcha Atrás; la misma debe efectuarse con el auto detenido y con el acelerador al mínimo.
• Posición N (Neutro)
Pulsar la palanca hacia arriba desde la posición D, o hacia abajo desde R, o en cualquiera de los dos sentidos desde P. Neutro significa Punto Muerto, y el motor gira libremente sin arrastrar la transmisión.
• Posición D (Directa)
Pulsar la palanca hacia abajo superando un punto de pequeña resistencia. Esta posición significa Automatismo Total (cambios totalmente automáticos).
En la posición D funciona un dispositivo denominado "Kick down" que permite el pasaje rápido a una velocidad inferior. Se trata de un sistema automático diseñado para lograr mayores aceleraciones —en un momento dado—, aprovechando al máximo la potencia generada por el motor (se usa normalmente en los sobrepasos o maniobras de adelantamiento).
Para cambiar de modo de conducción Automática a Deportiva o Manual, el conductor debe accionar la tecla SMD, ubicada en el volante de dirección (bloque de teclas de la derecha). Los sensores electrónicos de la palanca selectora detectan la intención del conductor y transmiten las señales (impulsos eléctricos) a la unidad de control de la caja de marchas. En el tablero de instrumentos se pueden encontrar las informaciones siguientes: - posición de la caja (cambios de marcha momentáneos); - posibles fallas del sistema.
Los cambios de velocidades se efectúan mediante un novedoso módulo de mecatrónica, compuesto por un actuador hidráulico con comando electrónico integrado. Dicho módulo es realmente pequeño, de poco peso, de fácil instalación y de alta confiabilidad.
La caja de 6 marchas posee una nueva distribución del tren planetario, el cual permite un montaje más sencillo en comparación con las cajas automáticas convencionales de 5 marchas, y una mayor eficiencia mecánica. Los tiempos de aceleración son menores, y el consumo de combustible es menor.
La modificación de las relaciones — debido a las 6 marchas— se hace notar en especial al arrancar y al conducir a alta velocidad; la primera marcha tiene más par de tracción (mayor aceleración), y la sexta marcha permite conducir con el motor a menor régimen. Como consecuencia, disminuyen el consumo y el nivel de ruidos.
El convertidor de par de esta caja posee "desacople en parada" (con el vehículo detenido), que separa casi totalmente al convertidor de la caja de velocidades; de esta forma se reducen considerablemente la pérdida de potencia, las vibraciones, y la tendencia o la posibilidad de moverse que tiene el vehículo.
Las cajas automáticas evolucionadas o actualizadas están en grado de ofrecer una mayor comodidad, un mayor confort, sacrificando quizás un poco o nada el consumo y las prestaciones. En realidad, las ventajas de uso superan a los inconvenientes.