Cómo funcionan las transmisiones de doble embrague

La mayoría de la gente sabe que los automóviles vienen con dos tipos básicos de transmisión: manuales, que requieren que el conductor cambie de marcha presionando un pedal de embrague y usando una palanca de cambios, y automáticas, que hacen todo el trabajo de cambio para los conductores que usan embragues, un convertidor de par. y juegos de engranajes planetarios. Pero también hay algo intermedio que ofrece lo mejor de ambos mundos: el transmisión de doble embrague, también llamada transmisión semiautomática, transmisión manual "sin embrague" y transmisión manual automatizada.

En el mundo de los coches de carreras, las transmisiones semiautomáticas, como la caja de cambios manual secuencial (o SMG), han sido un elemento básico durante años. Pero en el mundo de los vehículos de producción, es una tecnología relativamente nueva, una que se define mediante un diseño muy específico conocido como caja de cambios de doble embrague o cambio directo..

Este artículo explorará cómo funciona una transmisión de doble embrague, cómo se compara con otros tipos de transmisiones y por qué algunos predicen que es la transmisión del futuro..

Manos a la obra o manos libres

Una transmisión de doble embrague ofrece la función de dos cajas de cambios manuales en una. Para comprender lo que esto significa, es útil revisar cómo funciona una caja de cambios manual convencional. Cuando un conductor quiere cambiar de una marcha a otra en un automóvil estándar con palanca de cambios, primero presiona el pedal del embrague. Esto opera un solo embrague, que desconecta el motor de la caja de cambios e interrumpe el flujo de energía a la transmisión. Luego, el conductor usa la palanca de cambios para seleccionar una nueva marcha, un proceso que implica mover un collar dentado de una rueda dentada a otra de diferente tamaño. Dispositivos llamados sincronizadores Haga coincidir los engranajes antes de engranarlos para evitar que se muevan. Una vez que se activa la nueva marcha, el conductor suelta el pedal del embrague, que vuelve a conectar el motor a la caja de cambios y transmite potencia a las ruedas..

Entonces, en una transmisión manual convencional, no hay un flujo continuo de potencia desde el motor a las ruedas. En cambio, la entrega de energía cambia de en a apagado a en durante el cambio de marchas, provocando un fenómeno conocido como "choque de cambio" o "interrupción de par". Para un conductor no calificado, esto puede resultar en que los pasajeros sean lanzados hacia adelante y hacia atrás cuando se cambian de marcha..

Una caja de cambios de doble embrague, por el contrario, utiliza dos embragues, pero no tiene pedal de embrague. La electrónica y el sistema hidráulico sofisticados controlan los embragues, tal como lo hacen en una transmisión automática estándar. En un DCT, sin embargo, los embragues funcionan de forma independiente. Un embrague controla las marchas impares (primera, tercera, quinta y marcha atrás), mientras que el otro controla las marchas pares (segunda, cuarta y sexta). Con esta disposición, las marchas se pueden cambiar sin interrumpir el flujo de potencia del motor a la transmisión. Secuencialmente, funciona así:

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Gracias a Jeff Beckman por su ayuda con este artículo.

Contenido

1. Ejes de transmisión de doble embrague
2. Pros y contras de las transmisiones de doble embrague
3. Transmisiones de doble embrague: pasado, presente y futuro

Un eje de transmisión de dos partes es el corazón de un DCT. A diferencia de una caja de cambios manual convencional, que aloja todos sus engranajes en un solo eje de entrada, el DCT divide los engranajes pares e impares en dos ejes de entrada. ¿Cómo es esto posible? El eje exterior está ahuecado, dejando espacio para un eje interior, que está anidado en el interior. El eje hueco exterior alimenta la segunda y cuarta marchas, mientras que el eje interior alimenta la primera, tercera y quinta.

El diagrama siguiente muestra esta disposición para un DCT típico de cinco velocidades. Observe que un embrague controla la segunda y cuarta marchas, mientras que otro embrague independiente controla la primera, tercera y quinta marchas. Ese es el truco que permite cambios de marcha ultrarrápidos y mantiene constante la entrega de potencia. Una transmisión manual estándar no puede hacer esto porque debe usar un embrague para todas las marchas pares e impares.

Embragues multiplaca

Debido a que una transmisión de doble embrague es similar a una automática, podría pensar que requiere un convertidor de par, que es la forma en que una transmisión automática transfiere el par motor del motor a la transmisión. Sin embargo, los DCT no requieren convertidores de par. En cambio, los DCT actualmente en el mercado utilizan embragues multidisco húmedos. Un embrague "húmedo" es aquel que baña los componentes del embrague en líquido lubricante para reducir la fricción y limitar la producción de calor. Varios fabricantes están desarrollando DCT que utilizan embragues secos, como los que suelen asociarse con las transmisiones manuales, pero todos los vehículos de producción equipados con DCT utilizan hoy la versión húmeda. Muchas motocicletas tienen embragues de placas múltiples individuales.

Al igual que los convertidores de par, los embragues multidisco húmedos utilizan presión hidráulica para impulsar los engranajes. El fluido hace su trabajo dentro del pistón del embrague, como se ve en el diagrama de arriba. Cuando se activa el embrague, la presión hidráulica dentro del pistón fuerza un conjunto de resortes helicoidales que empujan una serie de placas de embrague apiladas y discos de fricción contra una placa de presión fija. Los discos de fricción tienen dientes internos que están dimensionados y moldeados para engranar con estrías en el tambor del embrague. A su vez, el tambor está conectado al engranaje que recibirá la fuerza de transferencia. La transmisión de doble embrague de Audi tiene un resorte helicoidal pequeño y un resorte de diafragma grande en sus embragues multidisco húmedos.

Para desacoplar el embrague, se reduce la presión del fluido dentro del pistón. Esto permite que los resortes del pistón se relajen, lo que alivia la presión sobre el paquete de embrague y la placa de presión..

Veremos los pros y los contras de las transmisiones de doble embrague a continuación..

Audi TT Roadster, uno de los varios modelos de Audi disponibles con transmisión de doble cambio Foto cortesía de Audi Press Database

Es de esperar que quede claro por qué la DCT se clasifica como una transmisión manual automatizada. En principio, la DCT se comporta como una transmisión manual estándar: tiene árboles de entrada y auxiliares para alojar engranajes, sincronizadores y un embrague. Lo que no tiene es un pedal de embrague, porque las computadoras, los solenoides y el sistema hidráulico hacen el cambio real. Incluso sin un pedal de embrague, el conductor aún puede "decirle" a la computadora cuándo actuar mediante levas, botones o una palanca de cambios..

La experiencia del conductor, entonces, es solo una de las muchas ventajas de un DCT. Con los cambios ascendentes en tan solo 8 milisegundos, muchos sienten que el DCT ofrece la aceleración más dinámica de cualquier vehículo en el mercado. Ciertamente ofrece una aceleración suave al eliminar el impacto de cambio que acompaña a los cambios de marcha en las transmisiones manuales e incluso en algunas automáticas. Lo mejor de todo es que ofrece a los conductores el lujo de elegir si prefieren controlar los cambios o dejar que la computadora haga todo el trabajo..

Quizás la ventaja más convincente de un DCT es el ahorro de combustible mejorado. Debido a que el flujo de energía del motor a la transmisión no se interrumpe, la eficiencia del combustible aumenta dramáticamente. Algunos expertos dicen que un DCT de seis velocidades puede ofrecer hasta un 10 por ciento de aumento en la eficiencia relativa del combustible en comparación con una automática convencional de cinco velocidades..

Muchos fabricantes de automóviles están interesados ​​en la tecnología DCT. Sin embargo, algunos fabricantes de automóviles desconfían de los costos adicionales asociados con la modificación de las líneas de producción para adaptarse a un nuevo tipo de transmisión. Inicialmente, esto podría aumentar los costos de los automóviles equipados con DCT, lo que podría desalentar a los consumidores conscientes de los costos..

Además, los fabricantes ya están invirtiendo mucho en tecnologías de transmisión alternativas. Uno de los más notables es la transmisión continuamente variable o CVT. Una CVT es un tipo de transmisión automática que utiliza un sistema de polea móvil y una correa o cadena para ajustar infinitamente la relación de transmisión en una amplia gama. Las CVT también reducen el impacto del cambio y aumentan significativamente la eficiencia del combustible. Pero las CVT no pueden manejar las demandas de alto torque de los autos de alto rendimiento..

Los DCT no tienen estos problemas y son ideales para vehículos de alto rendimiento. En Europa, donde se prefieren las transmisiones manuales debido a su rendimiento y eficiencia de combustible, algunos predicen que los DCT capturarán el 25 por ciento del mercado. Solo el uno por ciento de los automóviles producidos en Europa Occidental estarán equipados con una CVT en 2012.

A continuación, veremos la historia del DCT y veremos qué nos depara el futuro..

Porsche 962 Foto cortesía de Porsche Cars North America

El hombre que inventó la caja de cambios de doble embrague fue un pionero en la ingeniería automotriz. Adolphe Kégresse es más conocido por desarrollar el semioruga, un tipo de vehículo equipado con infinitas bandas de caucho que le permiten conducir fuera de la carretera en diversas formas de terreno. En 1939, Kégresse concibió la idea de una caja de cambios de doble embrague, que esperaba utilizar en el legendario vehículo Citroën "Traction". Desafortunadamente, circunstancias comerciales adversas impidieron un mayor desarrollo. -

Tanto Audi como Porsche adoptaron el concepto de doble embrague, aunque su uso se limitó al principio a los coches de carreras. Los autos de carrera 956 y 962C incluían el Porsche Dual Klutch, o PDK. En 1986, un Porsche 962 ganó la carrera del Campeonato Mundial de Prototipos Deportivos de 1000 Kilómetros de Monza, la primera victoria para un automóvil equipado con la transmisión PDK semiautomática con levas de cambio. Audi también hizo historia en 1985 cuando un coche de rally Sport quattro S1 equipado con transmisión de doble embrague ganó la subida a Pikes Peak, una carrera por la montaña de 4.300 metros de altura..

La comercialización de la transmisión de doble embrague, sin embargo, no ha sido factible hasta hace poco. Volkswagen ha sido pionero en las transmisiones de doble embrague y ha obtenido la licencia de la tecnología DualTronic de BorgWarner. Los automóviles europeos equipados con DCT incluyen el Volkswagen Beetle, Golf, Touran y Jetta, así como el Audi TT y A3; el Skoda Octavia; y el Seat Altea, Toledo y León.

Volkswagon Jetta 2.0 Foto cortesía de VM Media Room

Ford es el segundo fabricante importante en comprometerse con las transmisiones de doble embrague, fabricadas por Ford de Europa y su fabricante de transmisión de empresa conjunta 50/50, GETRAG-Ford. Demostró el Powershift System, una transmisión de doble embrague de seis velocidades, en el Salón Internacional del Automóvil de Frankfurt de 2005. Sin embargo, faltan aproximadamente dos años para los vehículos de producción que utilicen un Powershift de primera generación..

Para obtener más información sobre transmisiones de doble embrague y temas relacionados, consulte los enlaces en la página siguiente..

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Más enlaces geniales

• Audi World
• Debate de doble embrague vs. CVT
• BorgWarner - fabricante del DCT usado en Volkswagons
• Ford de Europa pone transmisiones de doble embrague a alta velocidad
• Consideraciones sobre la transmisión: más allá de la caja de cambios manual

Fuentes

• Adams, Eric y col. "The Popular Science Automotive Buyer's Guide: Managing Power - Transmission", Popular Science, julio de 2005.
• Amoroso, Frank. "2004 Audi TT 3.2: ¿Tienes fluidez? ¿Tienes DSG?" AudiWorld, 17 de enero de 2004. http://www.audiworld.com/features/tests/2004tt32.shtml
• Sitio mundial de Audi http://www.audi.com/audi/com/en1/new_cars/technology/ drive ___ suspension / dsg / technology_and_details.html
• "DSG y CVT: ¿Cuál prevalecerá?" CARToday.com, 5 de julio de 2005. http://www.cartoday.com/content/news/singlepage.asp?in=7312
• "El interés europeo en la tecnología de doble embrague se acelera", Just-auto.com, 2 de diciembre de 2005. http://www.just-auto.com/features_detail.asp?art=1171
• Erjavec, Jack. "Tecnología automotriz: un enfoque de sistemas". Nueva York: Thomson Delmar Learning. 2005.
• Kluger, Michael y Bapiraju Surampudi. "Suave en el embrague". Southwest Research Institute, verano de 2004. http://www.swri.edu/3pubs/ttoday/Summer04/Clutch.htm
• Thomas, Mike. "Ford Europa acelera las transmisiones de doble embrague". Ford Newsroom, 13 de febrero de 2006. http://media.ford.com/newsroom/feature_display.cfm?release=22361
• "Caja de cambios de doble embrague", AutoZine Technical School, 2003. http://www.autozine.org/technical_school/gearbox/tech_gear_manual.htm
• Visnic, Bill. "Enseñar nuevos trucos a un viejo trans: BorgWarner le da vida a la transmisión manual de nueva generación", WardsAuto.com, 1 de diciembre de 2000. http://wardsautoworld.com/ar/auto_tech_trends_4/index.html
• "La caja de cambios deportiva de cambio directo". AudiWorld, 27 de agosto de 2003. http://www.audiworld.com/news/03/082703/content.shtml