Instituto Profesional sede Los Ángeles

Programa de Estudio: Mecánica Automotriz en Sistemas Electrónicos

Transmisiones Hidráulicas

Código Asignatura: MG0107

Docente: Sr. Víctor Hugo Díaz InostrozaIngeniero en Maquinaria y Vehículos Automotrices

Marzo del 2009

PlanificaciónAsignatura

Es una asignatura de carácter práctico, con una duración de 105 horas pedagógicas. Para aprobar se exige una nota mínima de 4.0 (escala de 1.0 a 7.0), y un mínimo de horas presénciales de 84 horas (80% de asistencia a clases).

La asignatura se inicia el 17 de marzo y finaliza el 07 de julio del 2009.

Se dicta en modalidad teórica y practica:

•Horas de carácter teórico, 65 horas (clases)•Horas de carácter practico,40 horas (taller)

Las clases prácticas se efectuarán en el día sábado, el curso se dividirá en 2 grupos, la mitad asistirá a taller en la mañana y el resto en la tarde.

Planificación

Unidades

1.Función y funcionamiento de transmisiones automáticas de automóviles.

2.Convertidor de par.3.Trenes planetarios y epicicloidales.4.Elementos de control de funcionamiento.5.Armado y control de las transmisiones

hidráulicas.6.Transmisiones semiautomáticas con

convertidor de par.7.Transmisiones hidrostáticas.

Planificación

Evaluaciones del semestre

Número %P Fecha Contenido

Evaluación 1: 20%, 07 de abril del 2009, unidad I y II (T)Evaluación 2: 15%, 12 de mayo del 2009, unidad III y IV (T)Evaluación 3: 25%, 26 de mayo del 2009, unidad V (P)Evaluación 4: 15%, 16 de junio del 2009, unidad VI(P)Evaluación 5: 25%, 07 de julio del 2009, unidad VI y VII

(T)

Planificación

Biobliografía

1. Mathias Brejcha; Ronald Tuuri (Paraninfo), “Cajas de Cambios Automáticas”, ISBN: 84-283-2626-6.

2. Vickers, “Óleo hidráulica móvil”, 1990, ISBN: 0 – 9634162 – 3 – 5.

Unidad I

“Función y funcionamiento de transmisiones automáticas de automóviles”

Introducción

Las transmisiones hidráulicas son el producto e invención del conflicto Geo-político sucedido durante el periodo de la 1ª y la 2ª guerra mundial. Sin embargo, su desarrollo experimental comenzó el año 1908, en Alemania. Posteriormente en el año 1938, Chrystler adopto esta invención a sus vehículos, para finalmente en el año 1948, presentar al mercado automotriz el primer vehículo de turismo que emplease este tipo de transmisión.

Unidad I

¿ Qué es una Transmisión Hidráulica?

Las transmisiones, en general, son los dispositivos que permiten combinar el par y la velocidad de entrada del motor de C.I. a los requerimientos de par y velocidad exigidos por el vehículo durante su trayectoria.

Además, para facilitar el servicio del cambio y aumentar la economía del combustible son instalados cambios automatizados totalmente o parcialmente en la transmisión, dando origen a la caja de cambios hidráulica.

Unidad I

Clasificación de las Transmisiones Hidráulicas

De acuerdo a la condición de diseño del sistema de transmisión se tienen transmisiones:

1.Semiautomáticas2.Automáticas

Siendo las automáticas las que tienen mayor aplicación en los vehículos de turismo. Para esta primera parte, estudiaremos las trasmisiones hidráulicas con cambios automáticos y convertidores de par, alojadas en automóviles.

Unidad I

Componentes de las Transmisiones Hidráulicas de automóviles

Los principales componentes son:

1.Convertidores hidrodinámicos.2.Engranajes planetarios.3.Embragues de laminas, frenos de discos o bandas y otros.4.Control hidráulico donde destacan válvulas, acumuladores

servos, etc.5.Bomba de aceite hidrostática.6.Gerenciamiento electrónico.

Unidad I

¿ Cómo utilizar una Transmisión Automática?

A pesar de ser transmisiones automáticas, llevan una palanca selectora, que permite utilizar la transmisión en diversas situaciones de conducción, esto permite dar a la caja de cambios una mayor prestación sin causarle grandes daños.

Aunque existan pequeñas diferencias entre unas cajas automáticas y otras, hay seis, o siete diferentes posiciones de la palanca de cambio, universalmente aceptadas son, en este orden, de adelante hacia atrás.

Unidad I

¿ Cómo utilizar una Transmisión Automática?

1.P, R, N, D, 2, 1.2.P, R, N, OD, D, 2, 1.3.P, R, N, OD, D, 1.4.P, R, N, OD, 3, 2, 1.5.P, R, N, 4, 3, 2, 1. La transmisión puede operarse en cualquier de una de estas seis o siete posiciones diferentes, mostrado en el cuadrante de cambio.

Unidad I

1.- P: Park o Parking (Aparcamiento, estacionar o estacionado):

En la posición “P” la caja queda bloqueada mecánicamente, mediante una uña de enclavamiento, que se cierra sobre una corona dentada del eje de salida de la transmisión. La selección debe efectuarse con el vehículo totalmente detenido. En esta posición se da arranque del motor y puede realizarse únicamente en posición “P”, o en “N”. La posición “P” no debe seleccionarse hasta que el vehículo ha tenido una completa detención, en ningún caso debe seleccionar la posición “P”, con el vehículo en desplazamiento se producirán daños irreparables en la transmisión

Unidad I

2.- R: Reversa o Retroceso

En la posición “R”, inmediatamente queda seleccionada la marcha atrás. Esta debe realizarse con el vehículo totalmente detenido, y sin accionar el acelerador, junto con seleccionar “R” se enciende un par de lámparas blancas, en la parte posterior del vehículo, lo que avisa a los otros conductores o peatones, que la reversa esta conectada.

3.- N: Neutro o Neutral

La posición Neutral, permite al motor girar libremente sin que el vehículo llegue a desplazarse por medio de la transmisión, en algunos casos es necesaria, esta posición para arrancar el motor mientras el vehículo está en desplazamiento.

Unidad I

4.- OD: Over-Drive, sobre conducción o sobre marcha (automatismo total)

El rango de Sobre marcha, debe usarse para todas las condiciones normales de conducción y en la máxima eficiencia, y economía de combustible. El rango de “OD” permite a la transmisión, operar en cada uno de los cuatro cambios en forma totalmente automática. Esta posición ofrece cambios totalmente automáticos, desde, la 1ª velocidad , a 2ª , a 3ª, y a 4ª velocidad, y viceversa, esto depende de: la velocidad del vehículo, el recorrido del acelerador, las revoluciones por minuto del motor (RPM) y en algunos casos de la depresión del múltiple de admisión.

Unidad I

5.- D: Drive, conducción o conduciendo

Debe usarse cuando las condiciones de desplazamiento son usar sólo tres velocidades en el vehículo. Estas condiciones incluyen un remolque o conducir en terreno montuoso. El cambio es automático al igual que en el rango de la Sobre marcha para, primera, segunda, y tercera velocidad, excepto la transmisión no cambiará a cuarta velocidad, dependiendo de la velocidad del vehículo, y de la apertura del acelerador, al igual que en la selección anterior con la palanca en “D”, entra en juego el automatismo adicional denominado “Kick down”.

Unidad I

6.- 2, L2: Low, baja, segunda velocidad

Con esta selección de cambio, se comporta como una caja automática de sólo dos relaciones, 1ª y 2ª. Si se arranca, por tanto, en “2”, el cambio seleccionará automáticamente 1° y pasará a 2°, tan pronto como la velocidad del vehículo lo permita, sin esperar a la actuación del “Kick down”, además, impide a la transmisión operar en cualquier otro cambio ascendente, en forma automática, de otra manera en algunos modelos al seleccionar la posición 2 o L2, permite a la transmisión, comenzar el desplazamiento del vehículo en la segunda velocidad con lo que en estos casos si el vehículo es sacado desde reposo en esta posición, lo mas probable es que salga sin fuerza.

Unidad I

7.- 1, L: Low, baja, primera velocidad

Con la palanca en esta posición, la 1ª marcha permanece conectada cualquiera que sea el régimen de giro del motor, y la velocidad del vehículo, esta marcha se utiliza cuando se requiere un máximo efecto de frenaje para motor, como es el caso, por ejemplo: el asenso, o descenso, de pendiente muy pronunciadas.

Unidad I

Control Electrónico del cambio

En el curso de la evolución de la electrónica aplicada a la técnica del automóvil, muchos componentes hidráulicos de los anteriores sistemas de cambio automático han sido reemplazados por los correspondientes elementos electrónicos. El número de componentes hidráulicos se ha reducido por término medio a la mitad. La lógica de conmutación es operada digitalmente por un ordenador. A través de válvulas electromagnéticas controla las válvulas del bloque de distribución hidráulico.

Fin Unidad I

Unidad II

“Convertidor de Par”

Introducción

Es el principal componente para transmitir la potencia del motor de C.I. a la transmisión automática, este va fijo al volante del motor o plato.

Unidad IIFunciones del Convertidor de Par

Primero, proporciona un acoplamiento hidráulico para transmitir suavemente el par del motor a la transmisión, este acoplamiento hidráulico también permite al vehículo detenerse sin la necesidad de para el motor.

Segundo, multiplica el par motor y lo entrega a la transmisión para obtener mejores presentaciones del vehículo.

Tercero, proporciona un enlace mecánico directo entre el motor y la transmisión para incrementar la economía del combustible, con el uso del TCC.

Cuarto, impulsa mecánicamente a la bomba de aceite de la transmisión.

Unidad II

Principio de trabajo del Convertidor de Par

El convertidor de par realiza su función empleando el principio de la transmisión de potencia denominado “Acoplamiento Hidráulico”, este se basa en acoplar dos elementos por medio de un fluido, el que se debe a la rotación de uno de los elementos (impulsor) que se necuentra energizado, transmitiendo su energia al elemnto desenergizado (turbina), permitiendo asi el acoplamiento de ambos elemntos, lograndose transmitir la energia del motor a la transmisión.

Unidad IIPrincipio de trabajo del Convertidor de ParLa acción hidráulica que tiene lugar entre el impulsor y la turbina genera dos fuerzas distintas en el fluido que son perpendiculares entre si, el flujo giratorio; correspondiente al esfuerzo giratorio o a la energía de inercia de rotación del impulsor, y el flujo vorticial; que es la velocidad de salida del flujo desde el impulsor.

Unidad IIComponentes del Convertidor1.- La bomba o elemento impulsor, esta conectada permanentemente al motor de C.I. a través de la cubierta del convertidor, el cual esta acoplado mecánicamente al volante del motor, y siempre que el motor este en funcionamiento girara a la misma velocidad del motor. Esta actúa como una bomba hidrodinámica del tipo centrifuga, succiona el fluido por su centro y lo descargándolo por el exterior de sus alabes, creando el flujo del convertidor de par.

Unidad II

Componentes del Convertidor

2.- La turbina o elemento impulsado, recibe el fluido proveniente de la bomba del convertidor, es la fuerza de este fluido procedente de la bomba, y que choca contra sus alabes, lo que causa el giro de la turbina.

Unidad IIComponentes del Convertidor

3.- El embrague del convertidor, esta diseñado para proporcionar un acoplamiento directo entre el motor y el árbol de entrada de la transmisión, este acoplamiento mecánico ofrece una transferencia más eficiente del par motor a las ruedas propulsoras, se emplea en marcha directa, generalmente se activa sobre los 50 Kilómetros por hora.

Unidad IIComponentes del Convertidor

4.- El estator o reactor, su propósito es redirigir la dirección del fluido que regresa de la turbina, para ayudar al motor a impulsar la bomba del convertidor. Esta desviación en la dirección del fluido incrementa la fuerza que impulsa a la turbina resultando en la multiplicación del par motor.

Unidad IIComponentes del Convertidor

5.- La cubierta, esta soldad a la bomba del convertidor, su función es unir al conjunto convertidor al motor de combustión interna.

Unidad IIComponentes del Convertido

Unidad IIFuncionamiento del Convertidor de Par

Cuando se pone en funcionamiento el vehículo y es conectada la marcha automática la energía del motor es transmitida a las ruedas propulsoras conforme a la siguiente cadena cinemática:El impulsor recibe directamente la energía del motor de C.I., comenzando este a girar casi al instante, a medida que el impulsor gira arrastra y succiona el fluido de trabajo hacia su centro (que se encuentra encerrado entre la bomba y la turbina), luego el fluido es dirigido desde los alabes de la bomba a la turbina, en donde es captado por los alabes de esta, generándose en este instante el acoplamiento hidráulico, el aceite que sale por el centro de la turbina es redirigido por el estator hacia el centro del impulsador, lográndose de esta forma adicionar más par motor a la bomba del conjunto del convertidor de par, es decir se esta realizando la fase de multiplicación del par motor. Hasta cierta velocidad.

Unidad IIFuncionamiento del Convertidor de Par

La turbina que esta conectada a la transmisión por medio del árbol de entrada transmite la energía a esta, en donde el par motor y la velocidad son modificadas en función de la carga que lleve el vehículo para ese instante, finalmente la energía es transmitida por la caja de transmisión a las ruedas propulsoras de vehículo.Cuando el vehículo alcanza una velocidad superior a los 50 kilómetros por hora el acoplamiento hidráulico deja de funcionar, debido a que el estator comienza a girar en la misma dirección y sentido que la turbina y el impulsor, entonces la placa de presión del embrague TCC recibe el fluido a presión en su cara posterior, siendo este empujado contra la cubierta del convertidor, creándose así un enlace mecánico entre el motor y la transmisión. Este acoplamiento transfiere de manera directa el par motor de la maquina de C.I., lo que se conoce comúnmente como marcha directa.

Unidad IIFuncionamiento del Convertidor de Par

Paralelamente el convertidor de par se encuentra impulsando a la bomba de aceite de la transmisión.

En resumen

Si la condición de funcionamiento es a baja velocidad y el estator permanece detenido, se esta en presencia de la multiplicación del par motor.

Si la velocidad es alta (sobre los 50 Km/hr) y el estator gira libremente, se esta en precesencia del acoplamiento directo del motor de C.I. a la transmisión.

Unidad IIFuncionamiento del Convertidor de Par

Fase de multiplicación del Par Motor

Unidad IIFuncionamiento del Convertidor de Par

Fase de acoplamiento directo