Sistemas de transmisión automática: funciones, componentes y funcionamiento de DSG, Haldex y ATF

Funciones y componentes de sistemas de transmisión automática

1. Indica las funciones que realiza un cambio automático

Funciones de la caja:

• Conseguir las distintas relaciones de transmisión.
• Realizar la marcha atrás.
• Cambiar de velocidad automáticamente.
• Cambiar de velocidad sin interrumpir el par.
• Permitir la función P (Parking).

2. Explica qué es el cruce de velocidades en la caja de cambios automática. (1P)

Cruce de embragues y frenos

Durante un cambio de velocidad, un embrague o freno de la marcha que estaba engranada se desacopla, mientras que el embrague o freno correspondiente a la nueva marcha se acopla. Este proceso debe realizarse de forma progresiva para evitar tirones o interrupciones de par, produciéndose un cruce de presiones entre ambos elementos.

El embrague o freno que se desacopla reduce progresivamente su presión hidráulica, lo que provoca un resbalamiento controlado y una disminución gradual del par transmitido. Al mismo tiempo, el embrague o freno que se acopla aumenta de forma progresiva su presión hidráulica, comenzando a transmitir par.

3. Componentes principales y funcionamiento de un cambio DSG. (1P)

Las cajas de cambios de tipo DSG (Direct Shift Gearbox) se caracterizan por realizar cambios de marcha muy rápidos y suaves, gracias a su diseño y a su sistema de doble embrague.

Una caja de cambios DSG dispone de dos ejes primarios, uno insertado dentro del otro:

• El eje primario exterior transmite las marchas impares.
• El eje primario interior transmite las marchas pares.

Además, cuenta con dos ejes secundarios, cada uno asociado a su respectivo eje primario (uno para las marchas pares y otro para las impares). También dispone de una salida al diferencial y del mecanismo correspondiente a la marcha atrás.

Este tipo de cajas utiliza dos embragues multidisco, generalmente accionados de forma electrohidráulica. Un embrague actúa sobre las marchas pares y el otro sobre las marchas impares. El tipo de embrague empleado influye en el número de velocidades que puede tener la caja.

En cuanto a su funcionamiento, cuando se selecciona una marcha, la siguiente marcha queda ya engranada, pero su embrague permanece desacoplado, por lo que no transmite movimiento. La marcha en uso transmite el par al diferencial a través de su embrague correspondiente. Cuando se produce el cambio de marcha, el módulo electrohidráulico (mecatrónica) desacopla progresivamente el embrague de la marcha actual y acopla el embrague de la siguiente, permitiendo que el par se transfiera sin interrupciones.

De este modo, el cambio de marcha se realiza únicamente mediante el acoplamiento y desacoplamiento alternativo de los embragues de marchas pares e impares, lo que explica la rapidez y suavidad características de las cajas de cambios DSG.

4. Elementos principales y funcionamiento de un acoplamiento electrohidráulico de tipo Haldex. (1P)

El sistema Haldex es un acoplamiento electrohidráulico que permite conectar o desconectar automáticamente el eje trasero de un vehículo, consiguiendo tracción total bajo demanda. Existen dos tipos principales: Haldex reactivo, utilizado en las primeras generaciones, que actúa cuando ya se ha producido una pérdida de tracción, y Haldex proactivo, más moderno, que se anticipa a dicha pérdida gracias a la información recibida de distintos sensores del vehículo.

Los sistemas Haldex proactivos, además, regulan de forma continua el par transmitido al eje trasero, mejorando la estabilidad y evitando el patinamiento de las ruedas.

El conjunto Haldex está formado por una parte mecánica y una parte electrohidráulica:

• La parte mecánica está compuesta por los piñones, coronas y el paquete de embragues multidisco, encargados de transmitir el par.
• La parte electrohidráulica está formada por una unidad de control, una bomba hidráulica, un depósito de aceite, un filtro, un acumulador de presión y una electroválvula de control.

El funcionamiento es el siguiente: la unidad de control recibe información de diversos sensores (velocidad de las ruedas, acelerador, ESP, etc.) y determina cuándo y cuánto debe actuar el sistema Haldex. Cuando se requiere tracción en el eje trasero, la unidad de control acciona la electroválvula, permitiendo el paso de aceite a presión desde el acumulador (aproximadamente 30 bar) hacia el paquete de embragues. Al compactarse los embragues, se transmite progresivamente el par motor a las ruedas traseras.

5. Indica la función del árbol de transmisión y de las transmisiones delanteras. (1P)

Árbol de transmisión:

El árbol de transmisión tiene la función de transmitir el par motor desde la caja de cambios o la caja de transferencia hasta el diferencial, normalmente el trasero. Está formado por una barra de acero equilibrada dinámicamente y dispone de juntas cardán o homocinéticas, que permiten transmitir el movimiento aunque existan desalineaciones o variaciones de ángulo entre los conjuntos.

Transmisiones delanteras:

Las transmisiones delanteras tienen la función de transmitir el par motor desde el diferencial delantero hasta las ruedas delanteras, permitiendo al mismo tiempo los movimientos de suspensión y de dirección. Para ello incorporan juntas homocinéticas, que aseguran una velocidad de giro constante sin vibraciones, incluso con grandes ángulos de trabajo.

6. Indica los elementos del tren epicicloidal y cómo se consigue una relación directa, punto muerto y marcha atrás. (1P)

Un tren epicicloidal es un conjunto de engranajes que incluye:

• Engranaje central (sol).
• Engranajes planetarios (satélites).
• Porta satélites.
• Corona de dientes internos.

Estos elementos permiten obtener diferentes relaciones de transmisión dentro de una caja de cambios automática.

• Relaciones principales:
• Punto muerto: Ninguno de los elementos del tren está frenado ni acoplado; no se transmite movimiento.
• Relación directa (1:1): Dos elementos del tren quedan inmovilizados; el movimiento se transmite directamente sin reducción ni multiplicación.
• Relaciones de transmisión (marcha): Frenando uno de los elementos del tren (sol, corona o porta satélites), se obtiene una relación de reducción o multiplicación según el elemento que se bloquee.
• Marcha atrás: Se consigue frenando el engranaje planetario, lo que invierte el sentido de giro de la salida respecto a la entrada.

7. Explica el funcionamiento de la siguiente caja de transferencia y señala la entrada y salida del movimiento en alta y baja. (1P)

La caja de transferencia es un mecanismo situado a la salida de la caja de cambios, encargado de acoplar el eje delantero en vehículos 4x4.

En su interior se encuentra la reductora, cuya función es multiplicar el par motor cuando se selecciona esta opción, proporcionando más fuerza a baja velocidad para superar obstáculos.

La caja de transferencia puede accionarse de forma manual, mediante una palanca, o de forma eléctrica, mediante un botón.

Con ella se pueden seleccionar tres modos de transmisión:

1. Propulsión trasera (2x4 o “larga”): solo se mueve el eje trasero, sin reductora.
2. 4x4 larga: se acopla el eje delantero, pero sin activar la reductora.
3. 4x4 corta: se acopla el eje delantero y se activa la reductora, multiplicando el par motor.

Entrada y salida (alta y baja):

• Entrada: la entrada del movimiento procede de la salida de la caja de cambios (árbol de transmisión hacia la caja de transferencia).
• Salida en alta (larga): la salida transmite la relación de giro sin reducción significativa hacia los ejes (relación más directa, mayor velocidad, menor par).
• Salida en baja (corta): al activar la reductora, la salida entrega un par mayor y menor velocidad a las ruedas, útil para superar obstáculos o circular con gran demanda de tracción.

8. Funciones del aceite ATF

• Transmisión del par motor: Permite que el convertidor de par transfiera el movimiento del motor a la caja de cambios.
• Lubricación: Reduce el desgaste de los elementos mecánicos internos (embragues, engranajes, cojinetes).
• Accionamiento hidráulico: Actúa como fluido hidráulico, permitiendo la apertura y cierre de los embragues y la gestión del cambio automático.
• Refrigeración: Disipa el calor generado por la fricción y la presión del sistema, evitando el sobrecalentamiento.