Cajas de Cambios Automatizadas y Cambios DSG

Introducción

Ventajas:

• Reducción del consumo frente a los cambios automáticos convencionales.
• Mayor duración de los elementos de la cadena cinemática.
• Mayor confort para el conductor.
• Fácil adaptación de los mantenimientos más largos.

Caja de cambios robotizada (electrohidráulica)

Constructivamente, la caja de cambios robotizada se compone de una convencional caja de cambios mecánica de engranajes y un embrague monodisco en seco, a la cual se ha añadido un sistema hidráulico gestionado por una centralita para controlar el movimiento del embrague y del cambio.

Es importante recalcar que, en cada cambio de marcha, al igual que en una caja de cambios mecánica simple, se produce el desacople del motor. Esto significa que, al contrario de lo que sucede en un cambio automático, se produce una interrupción momentánea de la transmisión de par. Al haber desaparecido el pedal de embrague, funcionalmente el sistema ofrece la posibilidad de seleccionar las velocidades de dos formas:

• De forma secuencial: mediante una palanca de selección de velocidades de tipo impulsional o desde unos botones o levas en el volante.
• De forma totalmente automática: solo acelerando y frenando.

Grupo hidráulico

Sus funciones son:

• Garantizar una reserva de energía hidráulica.
• Accionar la palanca de mando de embrague.
• Accionar el eje de mando de las marchas (movimientos de selección e introducción).

Acumulador: Es el elemento que almacena la reserva de energía hidráulica.

Bomba hidráulica: Proporciona la presión y caudal necesario para realizar todas las operaciones del cambio de marchas. El movimiento se lo transmite un motor eléctrico.

Captador de presión: Es el responsable de informar a la centralita electrónica de la presión de aceite del circuito hidráulico, de forma que esta pueda controlar el mando de la electrobomba. Se trata concretamente de un sensor de tipo activo, el cual es alimentado con 5V. La señal que genera es una tensión proporcional a la presión del circuito hidráulico (a más tensión, indica un valor de presión leída más elevada).

Activación del sistema

Cuando el conductor abre su puerta, si el sistema detecta que la presión está por debajo de un determinado umbral, este inmediatamente acciona la electrobomba para así estar preparado para cuando se arranque el motor.

Al poner contacto, el visualizador en el cuadro de instrumentos informa al conductor de la marcha que se encuentra acoplada en ese momento (N-1-2-3-4-5-R) y el testigo de avería se enciende inicialmente unos segundos. Una vez se apaga el testigo de avería, el sistema ya se encuentra disponible para aceptar las órdenes desde la palanca de selección de marchas.

Unidad de mando

El cerebro del sistema es su centralita electrónica, la cual controla y regula todo el sistema de gestión de cambio. Como toda unidad de mando, su función es la de procesar una serie de señales de entrada procedentes de sensores y transmisores. En función de su cartografía interna, desarrolla una lógica de funcionamiento determinando unas señales de salida para accionar una serie de actuadores.

De esta forma, gracias a las señales de entrada, reconoce los deseos del conductor y el estado funcional del vehículo, pudiendo así proceder a la gestión del cambio de marcha gracias a su control directo del embrague y del cambio a través del grupo electrohidráulico, y del par motor a través de su interacción con la centralita de inyección.

Interruptor del pedal de freno: Se trata del mismo contactor que enciende las luces de stop ubicado en el pedal de freno. Su señal es requerida por la centralita electrónica para autorizar la introducción de la primera velocidad, de la marcha atrás o del punto muerto, además de utilizarse para la gestión de ciertas estrategias de funcionamiento.

Potenciómetro del pedal de acelerador: Se trata de un potenciómetro resistivo de cursor, el cual basa su medida en la proporcionalidad que existe entre la longitud de una resistencia filar o pista conductora y su valor óhmico. El potenciómetro informa a la centralita de inyección de la demanda de carga del conductor; esta, a su vez, a través de la línea CAN, informa a la centralita de dicha demanda de par.

Esta gestión del par motor es necesaria por la automatización del cambio de marchas. Para facilitar el engranado de las distintas relaciones y evitar los rascados, es necesario igualar las velocidades del motor y del primario de la caja de velocidades. Aparte de la necesaria sincronización con el embragado/desembragado también automatizado, el sistema electrónico lo consigue disminuyendo momentáneamente el par motor. Gracias a esto es posible cambiar de marchas con el pedal pisado totalmente a fondo, ya que es el sistema, con su gestión de carga, quien siempre tiene la última palabra.

Arranque y parada del motor

Arranque motor: El arranque del motor solo es posible si se mantiene el pedal de freno pisado, tanto si la caja de velocidades tiene una marcha introducida como si se encuentra en punto muerto. Una vez arrancado el motor, el cambio se sitúa automáticamente en punto muerto (N) y se activa la modalidad de funcionamiento semiautomático.

Parada del motor y desactivación del sistema: Para parar el motor, como en cualquier vehículo, solo es necesario actuar sobre la llave de contacto. Pero el sistema no se desactiva hasta pasados unos tres segundos: primero desactiva su parte hidráulica y seguidamente apaga el cuadro. En esta situación es recomendable por seguridad mantener el pedal de freno pisado hasta el apagado del cuadro. La marcha que se encontraba introducida en el momento de parar el motor es la que se mantiene introducida con este parado.

Arranque del motor empujando: Para poder arrancar el motor es necesario:

• Que la batería no esté descargada del todo.
• Poner el contacto para activar el sistema.
• Esperar el apagado del testigo de avería.
• Con el cambio en punto muerto (N), coger velocidad.
• Al llegar a una velocidad adecuada, actuar sobre la palanca de selección demandando una marcha.

Por seguridad, con el vehículo parado solo es posible cambiar de marcha a través de la palanca de selección y pisando el pedal de freno.

Sistemas Electromecánicos

En este tipo de cambios automatizados, los actuadores son motores eléctricos. Se utiliza un componente para el embrague y otros dos para la selección del cambio.

• Actuador del embrague: Es un motor eléctrico de corriente continua que puede girar en ambos sentidos y produce un desplazamiento axial del empujador. Dispone de un muelle de compensación para ayudar al motor eléctrico y un sistema de regulación automática para el desgaste del disco de embrague.
• Actuador del cambio: Dispone de dos motores eléctricos de corriente continua que accionan el eje selector. Uno se encarga de cambiar de varillaje y el otro de seleccionar el sincronizador correspondiente. Puede variar su sentido y velocidad en función de la intensidad de corriente aplicada por la UCE.

Cambio automático DSG

El funcionamiento mecánico equivale a dos transmisiones en paralelo, cada una con un embrague que transmite el par motor a un árbol primario y de estos a los árboles secundarios. Este tipo de funcionamiento permite tener dos marchas seleccionadas a la vez; la transición entre marchas se produce al abrir un embrague y acoplar el otro simultáneamente.

Partes del sistema DSG

Embrague

El acoplamiento es parecido al de un embrague seco convencional, pero en el modelo 0AM, al tener dos embragues, la estructura cambia. Los discos de embrague en reposo están desembragados y solo cuando una de las palancas de embrague es accionada se embraga y se transmite par.

Un actuador hidráulico acciona la palanca del embrague. La palanca actúa sobre el collarín embragador, el cual presiona el diafragma para desplazar el plato de presión. El plato de presión oprime el disco de embrague contra el disco impulsor y entonces giran como un conjunto.

Árboles primarios

Los árboles primarios son concéntricos. El árbol primario 2 es completamente hueco y está atravesado por el árbol primario 1. El conjunto se apoya en las carcasas por medio de dos rodamientos de bolas.

• Árbol primario 1: Aloja 4 piñones utilizados para las marchas 1, 3, 5 y 7. Tiene una rueda magnética generatriz de impulsos.
• Árbol primario 2: Tiene mecanizados piñones para las marchas 2, 4, 6 y Marcha Atrás (MA). Los piñones agrupan las marchas en parejas (4-6 y 2-MA). Incluye una rueda generatriz de impulsos para el sensor 2 de régimen de entrada.

Árboles secundarios

Los tres árboles secundarios atacan al grupo cónico por medio de un piñón mecanizado en cada árbol.

• Árbol secundario 1: Monta cuatro piñones móviles (1ª, 2ª, 3ª y 4ª) y dos sincronizadores. Las marchas 1ª, 2ª y 3ª tienen sincronización triple, y la 4ª sincronización doble.
• Árbol secundario 2: Monta cuatro piñones móviles y dos sincronizadores para las marchas 5ª, 6ª, 7ª y Marcha Atrás. La 5ª, 6ª y 7ª tienen sincronización doble.
• Árbol secundario 3: Es el árbol inversor. Realiza la inversión del giro para la marcha atrás. Aloja el piñón móvil de marcha atrás con sincronización sencilla y la rueda del bloqueo de aparcamiento.

Parking (P)

El cambio automático incorpora un sistema de bloqueo de aparcamiento mecánico. La palanca selectora está unida a un cable bowden que acciona el sistema de bloqueo. Al posicionar la palanca en «P», el sistema inmoviliza el árbol secundario 3, evitando el desplazamiento del vehículo al estar engranado al grupo cónico.

Conexión de marchas

Dentro de la carcasa están los 4 mecanismos selectores que mueven los sincronizadores, accionados por actuadores hidráulicos situados en la mecatrónica. Todos los mecanismos tienen un imán que excita a unos sensores para que la unidad de control J743 reconozca la posición de cada selector.

Mecatrónica del cambio de doble embrague

La mecatrónica es la unidad de mando central del cambio. En ella van agrupadas la unidad de control electrónica y la unidad de mando electrohidráulica. Tiene un circuito de aceite propio, independiente del circuito de lubricación de los engranajes.

Ventajas de esta unidad autónoma:

• Casi todos los sensores y actuadores van alojados en la mecatrónica.
• El líquido hidráulico está adaptado a las necesidades específicas del sistema.
• Al ser un sistema estanco, no entran partículas de abrasión procedentes del cambio manual.
• Buen comportamiento a bajas temperaturas debido a su viscosidad específica.

Unidad de mando electrohidráulica

Se encarga de generar la presión de aceite necesaria para conectar las marchas y accionar los embragues. La presión es generada por el motor de la bomba hidráulica. Un acumulador garantiza que siempre haya presión suficiente en las electroválvulas.

Los embragues K1 y K2 se accionan de forma hidráulica mediante un actuador compuesto por un cilindro y un émbolo. Un imán permanente en el émbolo permite al sensor de recorrido determinar su posición exacta.

Lubricación

El cambio DSG 0AM utiliza dos tipos de aceite separados:

1. Lubricación de engranajes: 1,7L de aceite específico G052171.
2. Circuito hidráulico (Mecatrónica): 1L de aceite hidráulico G004000.

Nota: Las cargas de aceite se consideran de por vida, por lo que su sustitución periódica no está estipulada por el fabricante en condiciones normales.