Cambio automtico de 5 marchas Tiptronic

Esta caja de cambios de 5 marchas, esta adaptada para vehculos con el motor montado en posicin transversal. Es utilizada por vehculos de la marca Audi-Volkswagen y fabricada por la marca "Jatco".La escasez de espacio en el vano motor en estos vehculos ha hecho necesario disponer tres engranajes planetarios a dos niveles.En el rbol de salida del convertidor de par estn dispuestos directamente los engranajes planetarios I y II. Debajo se encuentra el engranaje planetario III en un rbol por separado.Los engranajes planetarios I y II estn comunicados con el engranaje planetario III a travs de los piones cilndricos A y B.La salida de par se realiza siempre a travs del pin de salida sobre el rbol del engranaje planetario III. A partir del pin de salida, el par se transmite hacia el grupo diferencial y lossemiejes.

Este cambio se caracteriza por los siguientes componentes y funciones:

Cambio automtico de las cinco marchas mediante programas de conduccin supeditados al conductor y a las condiciones de la marchaUn programa de conduccin en funcin de la resistencia que se opone a la marcha (detecta resistencias a la marcha, tales como subidas y bajadas, conduccin con remolque y viento contrario)TiptronicIndicador de las marchas en el cuadro de instrumentosBloqueo anti-extraccin de la llave de contactoConvertidor de par con embrague anulador del convertidor de parDesacoplamiento en parado

Seleccin de marchas

Pista de cambios automticosEn la posicin D, la transmisin selecciona de forma automtica las marchas de 1 a 5, en funcin de las cargas momentneas.Sin embargo, el conductor no puede seleccionar directamente la primera marcha, sino que es seleccionada por la unidad de control en funcin de la carga momentnea del vehculo.La I marcha slo puede ser engranada de forma directa teniendo la palanca en la pista de seleccin Tiptronic. En ese caso trabaja con freno motor.

Pista de seleccin TiptronicSi se lleva la palanca selectora a la pista de seleccin de la derecha, la transmisin pasa al programa Tiptronic. Si con este programa se pulsa brevemente la palanca selectora hacia delante o hacia atrs, la transmisin cambia respectivamente hacia una marcha superior o inferior.Breve pulsacin en direccin +: La transmisin cambia una marcha a mayor.Breve pulsacin en direccin : La transmisin cambia una marcha a menor.En el cuadro de instrumentos se visualiza la marcha que se encuentra engranada momentneamente.

En la figura inferior podemos ver el esquema interno de todos los componentes que forman esta caja de cambios.

Convertidor de parEl convertidor de par est equipado con un embrague anulador, que a regmenes superiores transmite el par del motor directamente al rbol primario del cambio sin resbalamiento por parte del convertidor. El embrague anulador del convertidor de par cierra de forma regulada por la unidad de control de cambio.Teniendo en cuenta el rgimen y el par del motor, la unidad de control del cambio decide que resulta ms econmico cerrar el embrague anulador, lo efecta excitando la electrovlvula. La electrovlvula abre la cmara de aceite ante el embrague anulador, de modo que se pueda descargar la presin del aceite. Debido a ello predomina la presin de aceite detrs del embrague, haciendo que ste cierre.Si la electrovlvula cierra el caudal de paso se vuelve a presurizar el aceite ante el embrague, haciendo que abra.

Bomba de aceite ATF (Automatic Transmission Fluid)La bomba de aceite ATF es impulsada por la rueda de bomba del convertidor de par. Asume la funcin de aspirar el aceite ATF del depsito, generar presin de aceite y suministrar el aceite a presin a la caja de cambios. El aceite ademas de producir trabajo para impulsar los distintos elementos del cambio tambin sirve para lubricar la caja de cambios y el el grupo diferencial. El aceite ATF est previsto para toda la vida til del cambio, esta caja en concreto lleva una cantidad de 9 litros

El engranaje planetarioTambin llamado engranaje epicicloidal consta de tres conjuntos planetarios parciales, a travs de los cuales se conectan las cinco marchas adelante y la marcha atrs.

Los engranajes planetarios I y II: estn comunicados con el rbol de turbina del convertidor de par. La entrada del par en el engranaje planetario I se realiza a travs del embrague K3 (comunicacin indirecta). El par slo puede ser transmitido al engranaje planetario I estando cerrado el embrague K3. El engranaje planetario II est comunicado fijamente (directamente) con el rbol de turbina a travs del planeta.La entrega de par se realiza siempre desde el portasatlites del engranaje planetario II hacia el pin cilndrico A.

El engranaje planetario III: recibe el par a travs de los piones cilndricos A y B sobre la corona interior. La salida de par se realiza a travs del portasatlites sobre el pin secundario hacia el grupo diferencial.

ActuadoresAbriendo y cerrando los embragues y frenos se impulsan o retienen componentes del engranaje planetario, conectndose as las diferentes marchas. A travs de los embragues K1, K2 y K3 y los frenos B1 y B2 se conectan las marchas de 1 a 4 y la marcha atrs.El par del motor se apoya contra las ruedas libres de los engranajes planetarios I y III al iniciar la marcha.La V marcha se conecta por medio del embrague K4 en el engranaje planetario III. El freno B3 est cerrado en todas las marchas, excepto en la V.

Uniones solidariasLos engranajes planetarios I y II estn unidos mecnicamente a travs de la corona interior perteneciente al conjunto planetario I y el portasatlites del conjunto planetario II. A travsdel portasatlites II tambin se realiza la entrega de par hacia el pin cilndrico A.En el engranaje planetario III tambin existen uniones mecnicas fijas. El pin cilndrico B est unido solidariamente a la corona interior del conjunto planetario y el portasatlites gira a su vez solidariamente con el rbol secundario.

EmbraguesLos embragues reciben el aceite ATF a presin procedente del distribuidor hidrulico. Estando cerrados impulsan componentes especficos del engranaje planetario, transmitiendo as el par del motor hacia el grupo diferencial.

El embrague K1: estando cerrado, impulsa la corona interior del conjunto planetario II y el portasatlites del conjunto planetario I. Cierra en la primera, segunda y tercera marchas y posee un elemento de compensacin para las fuerzas centrfugas.

El embrague K2: impulsa el planeta del conjunto planetario I. Trabaja con una vlvula de bola y cierra en segunda marcha.

El embrague K3: impulsa al portasatlites del conjunto planetario I. A travs del K3 se conecta la tercera, cuarta y quinta marchas. Este embrague tambin tiene compensadas las fuerzas centrfugas.

El embrague K4: en la quinta marcha, se encarga de impulsar el planeta del conjunto planetario III. Es un embrague de vlvula de bola.

Los frenosEn el cambio automtico asumen la funcin de establecer las transmisiones de las marchas a base de retener componentes especficos en el conjunto planetario. En el cambio automtico de 5 marchas se implantan diversos tipos de frenos:

dos frenos multidisco yun freno de cinta.Los frenos multidisco: funcionan bsicamente igual que los embragues de discos mltiples. Constan asimismo de dos paquetes de discos, que se comprimen por fuerza hidrulica. Contrariamente a los embragues, que impulsan componentes mviles del conjunto planetario, los frenos multidisco frenan estos componentes.

Su funcionamiento se basa: en el caso del freno B1, un paquete de discos se encuentra comunicado con las carcasa del cambio y el otro con el portasatlites del grupo planetario I. Si el freno ha de retener al portasatlites, la unidad de control enva aceite ATF a presin a travs del distribuidor hidrulico hacia el paquete de discos mltiples.

Los frenos de cinta: en el cambio automtico asumen la misma funcin que los frenos de discos mltiples. Sin embargo, en este caso no se comprimen los paquetes de discos mltiples, sino que se aprieta una cinta de freno por la accin de un cilindro hidrulico.En la figura se puede apreciar, que al estar apretada la cinta de freno se retiene el planeta del engranaje planetario.

Los frenos multidisco que participan en el funcionamiento del cambio son los siguientes:

El freno multidisco B1: retiene al portasatlites del engranaje planetario II en la marcha atrs y en la primera marcha de Tiptronic al frenar con el motor.

El freno multidisco B2: retiene el planeta del engranaje planetario I en segunda, cuarta y quinta marchas.

El freno de cinta B3: retiene el planeta del engranaje planetario III. Est cerrado en todas las marchas, excepto en la quinta.

Acumuladores de presinEn los circuitos hidrulicos de los embragues K1, K3 y K4, as como del freno multidisco B2 se encuentra respectivamente un acumulador de presin. Hay otros dos acumuladores de presin instalados en la caja de seleccin y dos en la carcasa del cambio. Asumen la funcin de conferir caractersticas suaves al cierre de los embragues y del freno mencionados.

FuncionamientoComo ejemplo teniendo las siguientes condiciones: primera marcha, palanca selectora en posicin D. Si ha de cerrar uno de los embragues mencionados en la introduccin a este tema o si ha de cerrar el freno, fluye aceite ATF a presin simultneamente desde el distribuidor hidrulico hacia el acumulador de presin y hacia el embrague o freno que ha de cerrar.En el acumulador de presin, el aceite oprime en contra de un mbolo sometido a presin de aceite y fuerza de muelle. De esa forma, una parte de la presin del aceite se consume para trabajar contra la fuerza del muelle y la presin del aceite que se opone, de modo que en el embrague no quede aplicada la plena presin del aceite. El embrague no cierra todava por completo.Slo cuando el mbolo ha alcanzado su posicin final, es cuando acta toda la presin sobre el embrague, haciendo que cierre por completo. Esta operacin se desarrolla en la misma forma en el caso de los embragues K3 y K4, as como del freno B2 y se repite con cada cambio de marcha.

El control hidrulicoDesempea la funcin de gestionar al momento preciso de activar los cambios automticos para subir o bajar de marchas segn sea la necesidad. Consta de los siguientes componentes:

el distribuidor hidrulico con vlvulas conmutadoras y dos acumuladores de presinlas electrovlvulas yel selector manual.El distribuidor hidrulico: asume la funcin de adaptar la presin de la bomba del aceite ATF a la presin de conmutacin y distribuirla hacia todos los rganos de conmutacin o cambio.

Las electrovlvulas: estn dispuestas en el distribuidor hidrulico. Sus funciones son gestionadas por la unidad de control. A travs de ellas se realizan todas las modificaciones de la presin del aceite en sus conductos y se suministra el aceite a presin para los embragues y frenos.

El selector manual: se acciona por medio de la palanca de cambios. Con su ayuda selecciona el conductor la gama de marchas que desea poner en vigor. La cuarta marcha y la marcha atrs las conecta directamente sin intervencin de la unidad de control.

Funcionamiento de la caja de cambios para las distintas velocidades y elementos que intervienen en la seleccin.

Nota: En la I marcha del modo Tiptronic se cierra adicionalmente el freno B1. De esa forma se puede utilizar el freno motor.

Unidad de controlLa unidad de control para cambio automtico es el cerebro del cambio. Previo anlisis de la informacin de entrada procedente de los sensores, gestiona las seales de salida para las funciones de los actuadores.

Programas de conduccinLa unidad de control tiene implementado un programa supeditado a las caractersticas de la conduccin y de las condiciones momentneas de la marcha, basado en el proceso de lainformacin a travs de una lgica difusa fuzzy logic.Otro programa detecta y considera la resistencia que se opone a la marcha, p. ej. en subidas o bajadas, pero tambin las influencias tales como el viento contrario o la conduccin con unremolque acoplado.

Marcha de emergenciaSi se avera la unidad de control del cambio, sigue siendo posible conectar la cuarta marcha y la marcha atrs. Estas marchas se conectan mecnicamente en la caja de seleccin por medio de la palanca selectora y el selector manual.

Seales de entrada y salida a la unidad de control

Seal de par de la unidad de control del motorEn todos los vehculos con acelerador electrnico, la magnitud de entrada principal para la unidad de control del cambio es la seal de par procedente de la unidad de control del motor. Esta seal la recibe la unidad de control del cambio a travs del CAN-Bus. Viene a sustituir a la seal del potencimetro de la mariposa, que se empleaba en los cambiosautomticos precedentes.Con la nueva estructura de funciones en las unidades de control del motor, basadas en el par del motor como la magnitud de referencia principal, est dado ahora el caso que la sealde la unidad de control del motor guarda una referencia directa con respecto al par momentneo. Esto permite que la unidad de control del cambio pueda adaptar de una forma bastante ms exacta las presiones de cambio al par momentneo, configurando as los cambios ms precisos y suaves.

Despus de analizar la seal de par, la unidad de control del cambio define las presiones que son necesarias para los cambios. El desarrollo cronolgico del ciclo de cambio est configurado de modo que la unidad de control del cambio sealice primeramente a la unidad de control del motor la intencin de cambiar de marcha. A raz de ello, la unidad de control del motor reduce el par, de modo que la unidad de control del cambio pueda cerrar los embragues aplicando una presin leve. De ese modo se obtienen cambios suaves y exentos de tirones.

Efectos en caso de ausentarse la seal:Los cambios se manifiestan ms secos, porque la unidad de control del cambio no puede adaptar la presin para los cambios.

Transmisin directa de datos a la unidad de control (sin pasar por el CAN-Bus)

Sensores de rgimenEl cambio automtico incluye tres sensores de rgimen. Los tres estn alojados en el propio cambio y no estn accesibles por fuera. Son sensores inductivos de idntico diseo.

El sensor de rgimen de entrada al cambio: detecta el nmero de revoluciones del rbol de entrada al cambio. A esos efectos explora los dientes por la parte exterior del embrague K2. La unidad de control emplea esta seal para gestionar el funcionamiento para el embrague anulador del convertidor de par y para calcular el patinaje del embrague anulador del convertidor de par.En caso de ausentarse la seal los cambios resultan ms secos. Se desactiva el desacoplamiento en parado y ya no se puede cerrar el embrague anulador del convertidor de par.

El transmisor de rgimen del rbol intermediario: genera una seal explorando los dientes del pin cilndrico A en la salida de par de los conjuntos planetarios I y II. La unidad de control necesita esta seal para los tiempos de apertura y cierre de los embragues. En caso de ausentarse la seal se desactiva el desacoplamiento en parado. Los cambios se muestran ms secos.

El transmisor de velocidad de marcha: detecta el rgimen de revoluciones de la rueda de bloqueo de aparcamiento. La unidad de control necesita esta seal:- para calcular la velocidad de marcha,- para el cambio de las marchas y- para gestionar el funcionamiento del embrague anulador del convertidor de par.En caso de avera se deja de conectar la 5 marcha. Los cambios se muestran secos; se desactiva el desacoplamiento en parado y se desplazan los puntos de cambio.El transmisor de temperatura del aceite de transmisinEste sensor va situado asimismo en la parte interior de la carcasa del cambio. Detecta continuamente la temperatura del aceite ATF y transmite sus seales correspondientes a la unidad de control del cambio.La unidad de control del cambio emplea la seal de temperatura del aceite ATF para calcular un programa de cambios en la fase de calentamiento, con el que se regulan las presiones de cambio en funcin de la temperatura del aceite de transmisin.Expresado de forma simplificada, se puede decir, que teniendo el aceite bajas temperaturas se trabaja con una alta presin de cambio y que a medida que aumenta la temperatura del aceite ATF se va reduciendo gradualmente la presin.Para evitar el calentamiento excesivo del aceite ATF, si ste tiene una temperatura superior a los 150 centgrados, se procede a mantener engranada cada marcha durante ms tiempo yse cierra ms frecuentemente el embrague anulador del convertidor de par. Con estas medidas se reduce la friccin y se enfra el aceite.

En caso de avera si se ausenta la seal del transmisor de temperatura, deja de estar disponible el programa de cambios en la fase de calentamiento, de modo que la transmisin cambia las marchas aplicando presiones superiores. Hasta los 70 C, la unidad de control emplea la seal del transmisor de temperatura del lquido refrigerante. A partir de esa temperatura trabaja con un valor fijo de 110 C.

El conmutador multifuncinEl conmutador multifuncin detecta la posicin de la palanca cambio y retransmite esta informacin a la unidad de control del cambio. Segn la posicin del conmutador multifuncin,la unidad de control pone en vigor los cambios correspondientes y excita el rel para el bloqueo de arranque, si la palanca selectora se encuentra en las posiciones P o N.Este conmutador va fijado exteriormente a la carcasa del cambio. Se acciona con el cable de mando de la palanca de cambios. En las transmisiones automticas precedentes se empleaban conmutaciones mecnicas en el conmutador multifuncin. Estas conmutaciones mecnicas han sido sustituidas ahora por transmisores Hall. Estos conmutadores sin contacto fsico no estn sujetos a desgaste.En caso de avera del conmutador multifuncin, slo es posible arrancar el motor con la palanca de cambios en posicin P.Si se avera durante la marcha, la unidad de control pasa automticamente a la posicin D de la palanca selectora.En ambos casos, la unidad de control deja de aceptar posiciones seleccionadas por el conductor con la palanca selectora para marchas adelante. Conecta elctricamente todas las marchas adelante y slo la marcha atrs tiene que ser conectada por el conductor.

El conmutador para TiptronicEsta situado en el mecanismo de la palanca de cambios. Si el conductor lleva la palanca selectora a la pista de seleccin de la derecha, se acciona este conmutador y el cambio automtico se encuentra entonces en el modo operativo Tiptronic.

En funcin de estas seales, al tocar brevemente la palanca selectora:

hacia delante (+), la transmisin cambia una marcha a mayorhacia atrs (-), la transmisin cambia una marcha a menor.En en caso de avera deja de ser posible utilizar el modo Tiptronic.

El conmutador de presin de frenoEst integrado en el circuito de frenos. Suministra una seal a la unidad de control del cambio automtico al estar presurizado el sistema de frenos.La seal del conmutador de presin de freno es utilizada por la unidad de control del cambio para gestionar el desacoplamiento del cambio con el vehculo parado. El desacoplamiento en parado slo se implementa actualmente en vehculos equipados con motor diesel.El desacoplamiento en parado suprime la tendencia al desplazamiento del vehculo y reduce as el consumo de combustible y las emisiones de escape. Estando el vehculo parado (p. ej. ante un semforo), la unidad de control extrae la marcha seleccionada del cambio.

Transmisin de datos a travs del CAN-Bus

El rgimen del motor E s detectado por el transmisor de rgimen del motor y transmitido a la unidad de control del motor. Esta ltima suministra las seales correspondientes a travs del CAN-Bus a la unidad de control del cambio automtico.La unidad de control del cambio emplea las seales de rgimen del motor para gestionar el funcionamiento del embrague anulador del convertidor de par y del desacoplamiento enparado. En caso de avera no cierra el embrague anulador del convertidor de par y no funciona el desacoplamiento en parado.

Conmutador de luz de frenoPor motivos de seguridad hay dos conmutadores de luz de freno instalados en el pedal de freno. Ambos transmiten a la unidad de control del motor la informacin sobre freno accionado. Esta ltima transmite la seal a travs del CANBus hacia la unidad de control para el cambio automtico.Estando el vehculo parado, la unidad de control desaplica el bloqueo de la palanca de cambio al recibir la seal del conmutador de luz de freno.Si se frena el vehculo en circulacin estando cerrado el embrague anulador del convertidor de par, la unidad de control del cambio se encarga de abrir el embrague anulador.En caso de avera, si est disponible una de las dos seales, se conservan todas las funciones. Si se ausentan ambas seales, se puede accionar la palanca selectora sin pisar el freno.

Conmutador kick-down F8Slo se emplea en vehculos sin acelerador electrnico. Con su ayuda, el conductor informa a la unidad de control, que desea una aceleracin mxima del vehculo. La transmisin de los datos se realiza a travs del CAN-Bus.Al solicitarse kick-down, la unidad de control selecciona una curva caracterstica especial para los cambios, en los que se alargan las marchas. Para una aceleracin ms rpida del vehculo, el sistema cambia a menor, en funcin del rgimen, al recibir la solicitud de kick-down.En caso de ausentarse la seal, si se ausenta la seal, la unidad de control del motor calcula una seal supletoria analizando la posicin del pedal acelerador.

La seal de la unidad de control ABSSi las condiciones de la marcha requieren que la unidad de control ABS haga intervenir la regulacin antideslizamiento de la traccin (ASR) o el programa electrnico de estabilidad (ESP), se encarga de cursar esta informacin a travs del CAN-Bus.Si la unidad de control del cambio recibe la informacin de que los sistemas ASR o ESP se encuentran en el ciclo de regulacin, la unidad de control suspende los cambios de las marchas durante el tiempo de la regulacin.En caso de avera, si la unidad de control del cambio automtico no recibe seales de la unidad de control ABS, sigue cambiando de marchas incluso en el caso en que se soliciten las intervenciones de los sistemas ASR o ESP.

Seal de posicin de la palanca selectora, para la unidad de control del motorLa seal de posicin de la palanca selectora es una seal analgica, que se pone a disposicin de la unidad de control del motor a travs de un cable elctrico.La unidad de control del motor emplea la seal de posicin de la palanca selectora para desactivar el programador de velocidad al encontrarse la palanca selectora en las posiciones P, N y R.En caso de avera, el programador de velocidad deja de funcionar.

La seal del transmisor de velocidad de marcha Esta seal se pone a disposicin de otras unidades de control a travs del CAN-Bus. La unidad de control en el cuadro de instrumentos emplea la seal para el velocmetro.En caso de avera, la unidad de control en el cuadro de instrumentos calcula una magnitud supletoria interpretando la seal del transmisor de rgimen del cambio.

ElectrovlvulasEn el distribuidor hidrulico del cambio automtico estn contenidas nueve vlvulas electromagnticas. Sus funciones para los cambios de las marchas son gestionadas por la unidad de control del cambio automtico. Se pueden catalogar en dos diferentes tipos en lo que se refiere a su modo de funcionar:

Vlvulas S/No Seis de las nueve electrovlvulas son versiones S/No. Pueden abrir o cerrar un conducto de aceite, siempre al mximo. No existen etapas intermedias. Estn destinadas a efectuar los cambios de las marchas. Si se avera cualquiera de estas electrovlvulas, la unidad de control del cambio pasa a la funcin de emergencia.Estas vlvulas estn designadas con: N88, N89, N90, N92, N281 y N282.

Vlvulas de modulacinLas otras tres electrovlvulas son versiones de modulacin. No slo adoptan las posiciones abierta al mximo y cerrada al mximo; se pueden ajustar sin escalonamientos.Se encargan de regular la presin principal del aceite en funcin de las condiciones de la marcha, para establecer el correcto funcionamiento del cambio automtico en su conjunto. De esa forma contribuye a un funcionamiento uniforme del vehculo y a que las marchas cambien sin tirones.En caso de avera, se deja de regular la presin principal del aceite, producindose por ello cambios secos, tambin deja de funcionar el desacoplamiento en parado.Son las vlvulas N91, N93 y N283.

El electroimn para el bloqueo de la palanca selectoraEsta situado en el mecanismo de la palanca selectora. Impide que la palanca selectora pueda ser llevada de las posiciones P y N a cualquier otra posicin.Pisando el freno se suprime el bloqueo de la palanca selectora. El bloqueo se activa al conectar el encendido. En caso de avera del electroimn para bloqueo de la palanca selectora es posible llevar la palanca a una gama de marchas sin pisar el freno.Si se averan ambos conmutadores de luz de freno deja de ser posible mover la palanca selectora.

El bloqueo anti-extraccin de la llave de contactoEste dispositivo slo permite extraer la llave de contacto estando la palanca selectora en posicin P. De esa forma se pretende evitar que el conductor se baje del vehculo sin haber colocado el bloqueo de aparcamiento.

En la figura inferior tenemos el esquema elctrico del cambio