Artículo Científico / Scientific Paper

IDENTIFICACION DEL SISTEMA HIDRAULICO DE LA CAJA DE CAMBIOS AUTOMATICA

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA DEL ECUADOR

Aguilar Romero Yasmnay1, Delgado Calle Homero2, Cepeda Landin Cesar 3, Rivera Carabajo Andres4.

Resumen Abstract

Luego de haber realizado los diferentes análisis de los sistemas de engranajes planetarios y el funcionamiento de los mismos para los diferentes vehículos se procedió a analizar el sistema hidráulico de la caja de cambios automática, para lo cual se utilizó una maqueta en la que se representa de forma real la caja de cabios automática de un vehículo Hyundai de cinco velocidades, debido a los instrumentos de observación que posee la maqueta didáctica se pudo apreciar el funcionamiento de los diferentes embragues y frenos que se accionan para la obtención de las marchas, visualizándose las diferentes presiones generadas por la unidad hidráulica en el panel de control, a más de la temperatura a la que fluye el aceite durante todo el proceso de funcionamiento, a más de esto se utilizó otros elementos externos como son el osciloscopio, scanner, y multímetro, con el scanner se pudo apreciar la obtención de los regímenes de entrada y salida de la relación de velocidad de la caja, luego con el osciloscopio se obtuvo de forma visual las gráficas de las señales del sensor de giro de entrada y salida de la caja de cambios.

Palabras Clave: Caja de cambios automática, Sistema hidráulico, Sistema de engranajes planetarios, Scanner, Osciloscopio, Multímetro.

After completing the various systems analysis planetary gear and operation thereof for the different vehicles proceeded to analyze the hydraulic system of the automatic transmission, for which a model in which it is represented used real form an automatic rafters of a five-speed Hyundai vehicle due to the observation instruments having the didactic model could assess the functioning of different clutches and brakes are actuated to obtain marches, visualizing the different pressures generated by the hydraulic unit in the control panel, more than the temperature at which the oil flows through the process of operation, more than this other external elements such as the oscilloscope, scanner, and multimeter was used, with the scanner could appreciate obtaining regimes input and output speed ratio of the box, then the oscilloscope was obtained visually graphs of rotation sensor signals input and output of the gearbox .

Keywords: Automatic transmission, hydraulics, planetary gear system, Scanner, Oscilloscope, Multimeter

1. Introducción

1 Estudiante de Ingeniería Mecánica Automotriz de la Universidad Politécnica Salesiana Sede Cuenca – Campus El Vecino. Autor para correspondencia: aaguilarr@est.ups.edu.ec2 Estudiante de Ingeniería Mecánica Automotriz de la Universidad Politécnica Salesiana Sede Cuenca – Campus El Vecino. Autor para correspondencia: edelgadoc@est.ups.edu.ec3 Estudiante de Ingeniería Automotriz de la Universidad Politécnica Salesiana Sede Cuenca – Campus El Vecino. Autor para correspondencia: ccepedal@est.ups.edu.ec 4 Estudiante de Ingeniería Automotriz de la Universidad Politécnica Salesiana Sede Cuenca – Campus El vecino. Autor para correspondencia: jriverac1@est.ups.edu.ec

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Cepeda y Rivera / Desmontaje de un sistema de embrague en un vehículo.

1.1. Sistema hidráulico de caja cambios automática

En la transmisión automática, el convertidor, la electrónica y los engranajes planetarios están convenientemente completados con la hidráulica. La selección automática de las distintas relaciones de marcha en los cambios automáticos se realiza mediante circuitos hidráulicos comandados por elementos electrónicos. (1)

Figura 1. Marchas de caja automática. (1)

Los elementos de captación o sensorización de la figura son los siguientes:1) Captador de la velocidad del vehículo.2) Captador de la posición del acelerador.4) Interruptor de fin de recorrido del acelerador.6) Interruptor general de la posición de la palanca de cambio.

La Unidad Hidráulica de la caja de cambios, la cual se encuentra dispuesta generalmente en la parte baja de la caja y es en donde se tiene lugar la regulación y distribución de la presión a los diferentes elementos. (2)

Figura 2. Ubicación del sistema automático. (3)

1.2. Elementos que conforman el circuito hidráulico

Los elementos fundamentales que componen el circuito hidráulico.

Figura 3. Sistema hidráulico. (4)

Caja de válvulasLa caja de válvulas, comúnmente llamada cerebro, es la encargada de administrar el flujo de aceite, hacia los circuitos, que activan los tambores.

Bomba de aceitesLas bombas de aceite deben ser robustas, de funcionamiento seguro y deben generar la presión de trabajo necesaria, que puede llegar hasta unos 25 bares.

ElectroválvulasEn el cuerpo de válvulas del cambio automático están contenidas nueve válvulas electromagnéticas. Sus funciones para los cambios de las marchas son gestionadas por la unidad de control del cambio automático.

Figura 4. Sistema Electroválvulas. (4)

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Caja de solenoidesHay dos tipos de solenoides (electroimanes): los que realizan algunas o todas las marchas y los que regulan la presión dentro de la caja, y por eso se llaman actuadores. Los solenoides y los sensores están en contacto directo con el aceite hidráulico. (5)

Figura 5. Elementos del circuito hidráulico. (5)

2. Procedimiento2.1 Reconocimiento de los elementos que

conforman la caja de cambios

Figura 6. Elementos de la caja automática. (6)

1) Motor.2) Caja Automática.´

2.1) Caja Automática seccionada.3) Mariposa.4) Volante motor.5) Bomba6) Sistema hidráulico.7) Diferencial.8) Sensor V.S.S9) Sensor de salida (out).10) Sensor de entra (in).

Figura 7. Elementos de la caja automática. (6)

11) Conjunto epicicloidal (Ravigneaux). 12) Disco de embrague.13) Frenos de cinta.14) Rueda de aparcamiento.15) Bomba.

2.2 Análisis del funcionamiento del circuito hidráulica para las diferentes marchas

El funcionamiento de cada elemento para las distintas marchas en la caja de cambios automática se indicara a continuación en la siguiente tabla.

Tabla 1. Funcionamiento del circuito hidráulico. SOLENOIDE

Marcha LR (DR) 2ND UD OD RED DCC

Primera

Segunda

Tercera

Cuarta

Quinta

R

N,P

Cada solenoide se actica para diferente marcha del vehículo.

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2.3 Identificar los elementos de cambio que actúan con las diferentes marchas

Entre estos se encuentran elementos como embragues o frenos de discos múltiples, los cuales son accionados por presión de aceite, y están asignados a los diferentes elementos del tren de engranajes.

2.3.1 Frenos de discos múltiples Los frenos de discos se utilizan para retener un elemento del tren epicicloidal. Son similares a los embragues de discos y poseen así mismo discos interiores y exteriores. En la activación, un émbolo hidráulico comprime el conjunto de discos. Al contrario del embrague de discos, el émbolo hidráulico se encuentra fijo. También en el freno de discos es de importancia el juego entre los discos para un funcionamiento perfecto del acoplamiento de marchas, por lo que se ajusta por separado. (7)

Figura 8. Frenos múltiples. (7)

2.4 Funcionamiento de los circuitos hidráulicos y realizar los esquemas de mando hidráulico para cada marcha

3. Funcionamiento de maqueta didáctica3.1 Identificación de equipo educacional

Figura 8. Maqueta educacional. (6)

3.2 Panel de indicadores

Figura 9. Panel de indicadores (manómetros). (6)

1) Manómetro de embrague de marcha baja.2) Manómetro de embrague de sobre marcha.3) Manómetro de freno de segunda.4) Manómetro de freno para baja y reversa.5) Manómetro de embregue de reversa6) Manómetro de freno para reducción7) Manómetro de embregue para directa.

3.3 Funcionamiento de palanca de cambios

Figura 10. Palanca de cambios. (6)

La mayoría de las transmisiones automáticas permiten seleccionar mecánicamente entre un conjunto de rangos de marchas, que como mínimo comprenden el siguiente orden:

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"P" (Parking) de estacionamiento en la que no hay transmisión de fuerza, y además bloquea el eje de salida de la transmisión mecánicamente.

"R" (Reverse) para marcha atrás. "N" (Neutral) En la cual no hay

transmisión de fuerza, equivale al punto muerto de un cambio manual.

"D" (Drive) Para marcha hacia adelante, en la cual entran todas las desmultiplicaciones, desde la primera hasta la cuarta, quinta o más según el fabricante.

“Ds” Para marcha adelante, en modo 4x4.

“+/-” (Secuencial) permite reducir o aumentar la velocidades según las necesidades del conductor.

3.4 Presión de los diferentes manómetros según la velocidad seleccionada

Para realizar las pertinentes revisiones de las presiones de los manómetros del panel se debe seguir las siguientes recomendaciones:

Palanca de mando en modo secuencial. Controlar las revoluciones de giro hasta

1000rpm (revoluciones por minuto). Realizar el cambio de marchas y

verificación en los manómetros del panel. Verificación de los solenoides activados.

Tabla 2. Presión de nanómetros.PRESIONES DE MANÓMETROS EN MODO SECUENCIAL

Valor de presión Primera Segunda Tercera Cuarta Quinta RetroEmbrague de marcha baja 1 MPa 1 MPa 0.8 MPa 0.8 MPa 0 MPa 0 MPaEmbrague de sobre marcha 0 MPa 0 MPa 0.8 MPa 0.8 MPa 0.85 MPa 0 MPaFreno de segunda 0 MPa 1 MPa 0 MPa 0 MPa 0.85 MPa 0 MPaFreno para baja y reversa 1 MPa 0 MPa 0 MPa 0 MPa 0 MPa 1.4 MPaEmbregue de reversa 0 MPa 0 MPa 0 MPa 0 MPa 0 MPa 1.4 MPaFreno para reducción 0.95 MPa 1 MPa 0.76 MPa 0 MPa 0 MPa 1.35 MPaEmbregue para directa 0 MPa 0 MPa 0 MPa 0.8 MPa 0.8 MPa 0 MPa

3.53.6 Verificación de solenoidesEn el panel de se observa el cambio de señal de los solenoides de cada marcha en modo secuencial.

Figura 11. Panel de activación de los solenoides. (6)

3.7 Identificación de sensores de giro de la caja de cambios y obtención de resultados con osciloscopio

SEÑALES de los solenoidesSolenoide activado Solenoide desactivado

3.8 Parámetros de funcionamiento con scanner

3.9 Relaciones de trasmisión de la caja de cambios

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