Funcionamiento y Componentes de Cajas de Cambio Manuales Automatizadas

¿Qué es una Caja de Cambios Manual Automatizada?

Una caja de cambios manual automatizada, también conocida como transmisión manual robotizada, es un tipo de transmisión manual cuya gestión está a cargo de una centralita electrónica. Esta unidad de control se encarga de accionar el embrague y seleccionar la marcha adecuada, combinando la eficiencia de una caja manual con la comodidad de una automática.

Estructura Principal

La estructura básica es similar a la de una caja de cambios manual convencional, pero se añaden los siguientes sistemas:

• Elementos actuadores: Son los encargados de realizar las acciones mecánicas. Se dividen en:
  • Actuadores de selección: Responsables de seleccionar las barras de desplazamiento.
  • Actuador de inserción: Mueve las barras para engranar los piñones correspondientes a cada marcha.
  • Actuador del embrague: Gestiona la operación de embrague y desembrague.
• Circuito eléctrico de mando: Compuesto por una red de sensores que envían información a la Unidad de Control Electrónico (UCE). La UCE analiza estos datos y envía las órdenes necesarias a los actuadores para que ejecuten las acciones.

Tipos de Elementos Actuadores

Según la tecnología utilizada para mover los mecanismos, los actuadores pueden ser:

• Electromecánicos: Utilizan motores eléctricos para generar el movimiento.
• Electroneumáticos: Emplean cilindros neumáticos accionados por aire a presión.
• Electrohidráulicos: Usan cilindros hidráulicos que funcionan con aceite a presión.

Ventajas de las Cajas Automatizadas

• Menor consumo de combustible: La gestión electrónica optimiza los cambios de marcha.
• Mayor duración de los elementos: Se reduce el desgaste de los componentes de la cadena cinemática, como el embrague.
• Más confort en la conducción: Se elimina la necesidad de accionar el pedal de embrague.
• Menor mantenimiento: Al optimizar su funcionamiento, se reduce la frecuencia de las intervenciones.

Caja Automatizada Electromecánica: Componentes

Este sistema utiliza motores eléctricos para realizar las operaciones de cambio y embrague.

Actuador del Embrague

Es un motor eléctrico encargado de realizar las maniobras de embrague y desembrague de forma precisa.

Actuador del Cambio

Generalmente compuesto por dos motores eléctricos que mueven las barras desplazables:

1. Motor de selección: Elige la barra de desplazamiento correcta para la marcha deseada.
2. Motor de inserción: Mueve la barra seleccionada hacia adelante o hacia atrás para engranar la marcha.

Circuito Eléctrico de Mando

Está formado por un conjunto de sensores que envían información constante a la UCE. La UCE procesa estos datos (velocidad del vehículo, revoluciones del motor, posición del acelerador, etc.) y, en función de su programación, ordena a los actuadores eléctricos que realicen las acciones pertinentes.

Caja Automatizada Electrohidráulica: Componentes

En este sistema, el accionamiento del embrague y la selección de marchas se realizan mediante cilindros hidráulicos alimentados por un circuito de aceite a presión.

Grupo Hidráulico

• Electrobomba: Generalmente una bomba de engranajes encargada de generar y suministrar la presión de aceite necesaria para el sistema.
• Acumulador de presión: Su función es mantener la presión del circuito entre unos valores máximos y mínimos preestablecidos. Esto permite que la electrobomba no tenga que funcionar de manera continua, ahorrando energía y reduciendo el desgaste.
• Electroválvulas: Son las encargadas de dirigir el flujo de aceite a presión hacia los cilindros actuadores. Existen varios tipos:
  • De conmutación (On/Off): Tienen dos vías y dos posiciones, permitiendo o cortando el paso del fluido.
  • Proporcionales de presión: Regulan la presión de salida hacia el cilindro de forma gradual.
  • Proporcionales de caudal: Regulan el caudal de aceite en función de la corriente eléctrica que reciben.

Actuador del Embrague

Es un cilindro hidráulico, normalmente de simple efecto, cuyo retorno se produce por la fuerza que ejerce el diafragma del propio embrague. Existen dos tipos de montaje:

• Montaje directo: El actuador se encuentra dentro de la campana del embrague y actúa directamente sobre el diafragma.
• Montaje indirecto: Se ubica fuera de la campana y actúa sobre una palanca que, a su vez, presiona el diafragma.

Actuadores del Cambio

Son cilindros hidráulicos encargados de mover las barras de la caja de cambios, realizando primero la selección de la barra y luego la inserción de la marcha.

Sensores y UCE

Al igual que en el sistema electromecánico, un conjunto de sensores informa a la Unidad de Control Electrónico (UCE), que es el cerebro del sistema y gestiona todo el proceso.

Funcionamiento de una Caja Automatizada Electrohidráulica

El proceso de cambio de una marcha a otra, por ejemplo de 3ª a 4ª, sigue una secuencia lógica controlada por la UCE:

1. La UCE recibe la señal para cambiar de marcha (ya sea por una orden del conductor o por la gestión automática).
2. La UCE activa las electroválvulas correspondientes para enviar presión al actuador del embrague, realizando el desembragado.
3. Simultáneamente, la UCE activa las electroválvulas de los actuadores del cambio para mover la horquilla desde la posición de 3ª a punto muerto.
4. A continuación, la UCE ordena a los actuadores de selección que elijan la barra desplazable correspondiente a la 4ª marcha (por ejemplo, la barra 3-4).
5. Se activan las electroválvulas para que el actuador de inserción mueva la barra a la posición de 4ª, engranando la marcha.
6. Finalmente, la UCE modula la presión en el actuador del embrague para realizar un embragado suave y progresivo, completando el cambio.