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Area mecnica automotriz
Documento Recurso
Tema: Cajas automticas MAP
Esquema de control para una caja MAP
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Fecha: 19 / 05 / 2014
Docente: Carlos Garay Burgos
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Area mecnica automotriz
2.- CAJA AUTOMTICA MANUAL PILOTADA MAP
2.1.- INTRODUCCIN
En la prctica, los cambios de relaciones de una caja manual
robotizada pude ser comandado
automticamente o manualmente. En el primer caso, el calculador
electrnico decide el cambio de relacin. En el
segundo caso, es el conductor el que decide el cambio de relacin
de una manera impulsional sin tener que embragar ni
soltar el pedal de acelerador. El cambio de velocidad queda en
ltima instancia bajo control de la electrnica, que puede,
por razones de seguridad de utilizacin, prohibir o imponer una
relacin (proteccin anticalado, proteccin de sobre
rgimen) Asimismo, al soltar el acelerador, al acercarse a un
semforo por ejemplo, el dispositivo reduce progresiva y
automticamente permitiendo volver a acelerar sin tener que
reducir.
Las ventajas anunciadas por la robotizacin de una caja manual
son:
La tranquilidad en conduccin urbana: el conductor cambia de
relacin sin esfuerzo, el pedal de embrague se
suprime.
El confort de conduccin y la reduccin de consumo (optimizacin
del momento de cambio de relacin). En el
C3 se anuncia una reduccin de consumo de 0,3 l /100 Km.
Una garanta de longevidad para el embrague y la cadena
cinemtica.
Una autoadaptacin el desgaste normal de la caja de velocidad
permite conservar la calidad de los cambios.
La caja de cambios manual pilotada tipo MA es una caja de
cambios manual con pilotaje electromecnico con
los siguientes elementos:
La seleccin y cambio de marchas
El mando de embrague
La caja de cambios manual pilotada tipo MA utiliza un calculador
especfico y dos accionadores para controlar
mecnicamente la caja de cambios (derivada de la caja de cambios
tipo MA). El conductor cambia de marcha sin
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esfuerzo; el pedal de embrague queda suprimido. La caja de
cambios manual pilotada tipo MA permite la utilizacin de 2
programas de funcionamiento:
Un programa "impulsional" : El conductor decide el cambio de
marcha
Un programa "automtico" : El calculador de caja de cambios
decide el cambio de marcha
* El arranque del motor trmico se autoriza pisando el pedal de
frenos.
Particularidades del programa "impulsional":
El conductor provoca el cambio de marcha con el selector de
marchas o con los mandos de velocidades del
volante de direccin.
El conductor puede optar por efectuar una doble reduccin.
En algunos casos de utilizacin, el calculador de caja de cambios
ignora las demandas del conductor.
En algunos casos de utilizacin, el calculador de caja de cambios
provoca un cambio de marcha.
El conductor puede en todo momento seleccionar el programa
"automtico".
* Seguridad de utilizacin: Anti-calado del motor trmico,
proteccin contra el sobrergimen del motor trmico.
Particularidades del programa "automtico:
El calculador adapta el funcionamiento de la caja de cambios a
la carretera, a la carga motor y al estilo de
conduccin (programa autoadaptable)
El patinado de ruedas selecciona automticamente el programa
"nieve" (calculador ABS/ESP o calculador de
caja de cambios)
El conductor puede en todo momento seleccionar el programa
"impulsional" (selector de programa, selector de
velocidad, mando de velocidades en el volante de direccin)
Si el pedal de acelerador se encuentra pisado a fondo, el
calculador pasa automticamente al punto KD
(reduccin).
Al cambiar de marcha:
No es necesario soltar el pedal de acelerador.
El rgimen motor es controlado por el calculador motor, segn la
orden del calculador de caja de cambios.
La caja de cambios manual pilotada permite suprimir los
elementos siguientes:
El pedal de embrague.
El selector de marchas es de mando mecnico (sin cable ni
varillas)
* La caja de cambios manual pilotada tipo MA no tiene
entretenimiento (cambo de aceite).
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2.2.- DESCRIPCIN
El pilotaje de la caja de cambios utiliza los elementos
siguientes:
Una caja de cambios tipo MA especfica
Un calculador electrnico especfico con memoria "Flash" (derivada
de la memoria EEPROM)
Un accionador de embrague (elctrico)
Un accionador de caja de cambios (elctrico)
Un captador de velocidades de entrada de caja de cambios
Un selector de marchas de poco recorrido (elctrico)
Mandos de velocidades en el volante de direccin.
Un selector de programa.
Un indicador (en el cuadro de a bordo) que recuerda la velocidad
seleccionada y el programa elegido por el
conductor.
Un calculador motor especfico (el calculador motor dialoga con
el calculador de caja de cambios)
Ventajas de la gestin electrnica:
Adaptacin permanente de los umbrales de paso de velocidades en
funcin del estilo de conduccin, del perfil de
la carretera y de la carga del vehculo (programa
"automtico")
Mejora de la calidad de paso de las velocidades (mejora de la
conduccin)
Conservacin de un excelente nivel de paso de las velocidades
durante toda la vida del vehculo gracias a una
adaptacin del desgaste normal de la caja de cambios.
Reduccin del consumo de carburante (programa "automtico")
Mayor seguridad de uso (programa "por impulsos": El calculador
puede provocar un cambio de marcha en algunos
casos)
Autodiagnstico y modos de emergencia (prioridad es determinada
por la movilidad del vehculo)
Mayor seguridad de uso.
* El calculador de motor dialoga con el calculador de caja de
cambios para el funcionamiento de la caja de cambios y del
motor.
Ventaja del dilogo entre el calculador de caja de cambios y el
calculador motor:
Permitir el cambio de marcha sin soltar el pedal de
acelerador.
Permitir pilotar el rgimen motor durante un cambio de
marcha.
Aumentar la proteccin mecnica del motor y de la caja de
cambios.
Mejorar el agrado de la conduccin.
Aumentar la seguridad de uso.
Responder a las normas descontaminacin
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a) Elementos perifricos
(11) Captador de velocidad de entrada caja de cambios. (12)
Crter de embrague.
(13) Accionador de caja de cambios. (14) Crter de 5
velocidad.
(15) Calculador de caja de cambios. (16) Accionador de
embrague.
(17) Horquilla de embrague. (18) Soporte del accionador de
embrague.
El soporte de chapa (18) soporta:
El calculador de caja de cambios (15)
El accionador de embrague (16)
El soporte (18) est fijado a la caja de cambios por medio de 4
tornillos. El accionador de embrague se halla
fijado al soporte (18) por medio de 3 tornillos. El calculador
de caja de cambios est fijada al soporte (18) por arandelas
de caucho.
b) Caja de cambio
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(19) Orificio de fijacin del captador de velocidades de entrada
de caja de cambios.
(20) Palanca de cambio de marchas. (21) Tornillos (fijaciones
accionador de caja de cambios).
(22) Tornillos y tornillos-pasadores (fijaciones del soporte del
accionador de embrague).
* La caja de cambios se deriva de una caja tipo MA estndar.
La caja de cambios manual pilotada tipo MA, difiere de una caja
tipo MA estndar por los elementos siguientes:
La caja de cambios utiliza una sola palanca (20) para
seleccionar y cambiar las marchas.
El crter de mecanismo de caja de cambios est adaptado al
captador de velocidades de entrada de caja de
cambios.
Los juegos de funcionamiento del mando interno de caja de
cambios han sido reducidos.
El mecanismo que impide el paso 5 marcha - marcha atrs no se
utiliza.
La caja de cambios est equipada con tornillos pasadores para
fijar el accionador de caja de cambios y del
soporte del accionador de embrague.
El desmontaje/montaje de la caja de cambios necesita el
desmontaje previo:
Del accionador de caja de cambios.
Del accionador de embrague.
Del calculador de caja de cambios.
c) Accionador de embrague SACHS.
(16) Accionador de embrague. (17) Horquilla de embrague.
(18) Soporte del accionador de embrague. (23) Motor elctrico con
dos captadores (HALL) de posicin integrados.
(24) Varilla de empuje. (25) tornillo (fijacin del accionador de
embrague al soporte).
(26) Orificios oblongos.
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El accionador de embrague permite:
La apertura y el cierre del embrague
La recuperacin del desgaste del embrague
Los diferentes estados del embrague son los siguientes:
Embrague abierto : Embrague en posicin desembragado
Embrague cerrado : Embrague en posicin embragado
Las fases de mandos del embrague son los siguientes:
Apertura del embrague : Fase de embrague
Cierre del embrague : Fase de embrague
El accionador de embrague con crter de aluminio integra:
Un motor elctrico con captadores de posicin integrados ( 23) (2
captadores)
Un sistema de desmultiplicacin de esfuerzos y de reenvos
Un muelle compensador de esfuerzos
Un sistema de recuperacin de desgaste del recorrido
Un sistema de ajuste del collarn de embrague
El accionador de embrague (activado por un motor elctrico de 50
W) est fijado al soporte (18) por los tornillos
(25). La posicin del accionador de embrague en los orificios
oblongos (26) vara de un vehculo a otro (depende de
diferentes piezas). La posicin del accionador de embrague debe
reglarse en cada desmontaje/montaje del accionador
de embrague. Accionador de embrague provoca el desplazamiento de
la horquilla por la varilla de empuje (recorrido:
aproximadamente 20 mm). El calculador de caja de cambios
controla el accionador de embrague con ayuda de los
captadores de posicin integrados en el motor elctrico (23). Los
captadores de posicin utilizados permiten al calculador
de caja de cambios determinar la posicin del accionador
nicamente despus de una fase de inicializacin.
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La gestin del embrague requiere tres informaciones:
a) La distancia entre el embrague cerrado y abierto
(carrera)
b) La carrera (A) entre el estado embrague abierto y el momento
en que ste comienza a transmitir el par (inicio
de rotacin y, por ende, punto de lamido),
c) El estado de transmisibilidad, determina de qu forma el disco
de embrague transmite el par motor en la
carrera (B) (punto de lamido en el punto de cierre). Este valor
permite hacer evolucionar la degradacin del
embrague y de la transmisibilidad.
Nota: La carrera (A) disminuye en funcin del desgaste del
embrague. El punto de laminado se calcula despus de
arrancar el motor. Las carreras y el punto de laminado permiten
determinar la transmisibilidad del embrague.
d) Accionador de caja de cambio SACHS
Tienen por objetivos engranar relaciones con movimientos de
traslacin (ascenso / reduccin con una carrera
de 14mm) y de rotacin (400 de carrera) de la palanca de paso
situada sobre la caja. Contiene dos motores elctricos de
una potencia de 30 W para el motor de seleccin y 150 para el de
paso de la marcha. Cuatro captadores (efecto hall) de
posicin, permite conocer con precisin la posicin de la palanca y
condicionar ptimamente el paso de las velocidades.
Para funcionar, el calculador de la caja debe memoriza las
caractersticas del mando interno de la caja al igual que para
el actuador del embrague se requiere un aprendizaje de la
carrera total.
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(13) Accionador de caja de cambios. (20) Palanca de cambio de
marchas.
(27) Motor elctrico, Accionador de paso. (28) Motor elctrico,
Accionado de seleccin.
El accionador de caja de cambios acopla cada marcha mediante
movimientos de traslacin y de rotacin de la
palanca de cambios ( 20).
Los accionadores (corriente continua) de paso y de seleccin estn
integrados en el accionador de caja de cambios (indesmontable).
(b) Eje de desplazamiento de la palanca de cambios: Fase de
seleccin de marcha.
(d) ngulo de rotacin de la palanca de cambios: Fase de cambio de
marcha.
(A) Visto lado palanca de cambios.
(B) Vista superior de la palanca de
cambio de marchas.
(13) Accionador de caja de cambios.
(20) Palanca de cambio de marchas
en la caja de cambios.
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Para seleccionar una marcha, el accionador de caja de cambios
provoca:
Una subida o una bajada de la palanca de cambios en el eje de
seleccin ( b) (fase de seleccin de la marcha)
Una rotacin de la palanca de cambios alrededor de su eje, el
ngulo (d) (fase de paso de marcha)
Las tres posiciones de la palanca de cambios sobre el eje de
seleccin estn espaciadas aproximadamente de 5 a 7 mm
(c). Las tres posiciones de la palanca de cambios estn
espaciados aproximadamente de 17 a 20 (e).
Para efectuar los movimientos necesarios, el accionador de caja
de cambios integra:
Dos motores elctricos con captadores de posicin integrados (dos
captadores por motor elctrico)
De un sistema de desmultiplicacin de esfuerzo y de reenvos
Un sistema de leva permite seleccionar y acoplar una marcha
simultneamente (ahorro de tiempo)
Los captadores de posicin utilizados permiten al calculador de
caja de cambios determinar la posicin del
accionador de caja de cambios despus de una fase de
inicializacin (movimientos del accionador).
2.3.- FUNCIONAMIENTO GLOBAL
Para efectuar un cambio de relacin suave, el calculador de la
caja efecta sucesivamente las siguientes
operaciones:
a) Pilotando progresivamente la apertura del embrague, solicita
a la gestin motor la reduccin del par motor y
una deceleracin por accin sobre la mariposa motorizada.
b) En un segundo tiempo, el calculador de la caja solicita a la
gestin motor adaptar el rgimen del motor al valor
calculado para el final del cambio de relacin, engranado la
siguiente marcha por medio del pilotaje del
autmata de cambio (utilizacin del captador de velocidad del eje
primario para conocer el rgimen de entrada
de caja).
c) Una vez engranada la siguiente relacin, el calculador de caja
cierra progresivamente el embrague. El cambio
de relacin se efecta en 0,8 s con un mximo de confort y un mnimo
de sensacin de freno motor en caso de
reduccin.
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En modo automtico, las relaciones cambian sin intervencin del
conductor. La seleccin de la relacin
correcta se determina por el calculador de la caja de manera
cartogrfica en funcin del par motor, el rgimen motor y la
velocidad del vehculo.
El dispositivo Sensodrive dispone de cuatro cartografas de base:
econmica, deportiva, acenso y descenso.
Para tener unos cambios de marcha que concuerden con el estilo
de conduccin (deportivo o tranquilo) y el perfil de la
carretera (pendientes, descenso, curva), el calculador utilizara
de manera discontinuamente variable y ponderada una u
otra de las cartogrficas.
Ejemplo de proceso de
paso a una relacin
superior en una
aceleracin del vehculo.
Para un confort de
conduccin mximo, el
proceso debe ser lo ms
rpido posible y operarse
en el momento ideal en el
cual el par de traccin
esta al mnimo.
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El estilo de conduccin se establece por anlisis de la frecuencia
de utilizacin del freno, del acelerador, de las
aceleraciones. El perfil de la carretera se establece por
correlacin entre la carga, el par, el rgimen y la velocidad del
vehculo. Las curvas son detectadas gracias a los intercambios de
informaciones multiplexadas con el ABS/ESP. Este
ltimo pone a disposicin las informaciones de los captadores de
velocidad de las ruedas, el comportamiento de la caja
se adapta para limitar los cabios ascendentes en curva.
Adems de las cuatro cartogrficas de bases, existen leyes de paso
adaptadas a situaciones particulares como
la ley nieve que impone arranque en segunda marcha y limita los
cambios de marcha (este modo se activa
automticamente al detectarse al patinaje de ruedas por el ABS).
En caso de pisar fuertemente el acelerador el
calculador comanda una reduccin, lo cual es muy prctico en
aceleraciones. KICK DOWN.
En caso de riesgo de derrape, el embrague puede abrirse durante
un corto instante, provocando una
interrupcin de la transmisin del par motor.
2.4.- ARQUITECTURA ELCTRICA
En torno a la gestin electrnica, el calculador de la caja MAP
recibe informaciones de la palanca o de las
paletas del volante y del calculador motor. El combinado adosado
en la conjunto volante, presenta en la pantalla el
estado de la caja de velocidades (indica la marcha). La caja de
servicio inteligente (BSI) permite la conexin de los dos
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buses (VAN y CAN). Los contactores de puertas estn conectados a
la VAN para mantener el embrague abierto cuando
estas se encuentran abiertas. (dependiente del modelo)
El contacto del freno ha sido duplicado por seguridad:
El primero est dirigido hacia el calculador de caja de
informacin pedal de freno (apertura del embrague).
El segundo duplicado, es tratado por el calculador motor y
enviado a la BSI que verifica la conformidad de las
dos informaciones. (Los datos son actualizados cada 15 ms)
El calculador motor transmite el tipo de presin ejercida sobre
el pedal del acelerador (lenta, normal, rpida), al
calculador de la caja de velocidades. El calculador de caja de
velocidades analiza las informaciones recibidas de las
paletas o de la palanca. Verifica que:
El mandato no es incoherente (pulsacin muy larga, dos mandatos
simultneos)
El cambio de velocidad solicitado no conduce ni a un sobrergimen
ni a un subrgimen,
Qu modo de conduccin a adoptar con este cambio de velocidad.
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Luego el calculador motor, informa al calculador de la caja,
sobre la presin ejercida sobre el pedal del acelerador.
(Todas las TA utilizan la misma informacin, necesaria para
interpretar el torque del motor Nm)
El calculador motor transmite el tipo de presin ejercida sobre
el pedal del acelerador (lenta, normal, rpida), al
calculador de la caja de velocidades va red CAN
Durante todo este tiempo, los accionadores dialogan con el
calculador gracias a los captadores de efecto Hall.
(recopia informa) El calculador, de esta manera, puede ajustar
la posicin del embrague y de la palanca.
El calculador ajustar la posicin del embrague y presentar en el
combinado la velocidad seleccionada.
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Este sinptico representa todos los elementos componentes de la
caja de cambios pilotada elctricos. Los
elementos en lnea de puntos representan los elementos que pueden
estar ausentes en ciertos vehculos en funcin de
su acabo o del tipo de vehculo.
2.5.- MANDOS
El conductor dispone de varios mandos para elegir el cambio de
velocidad o para dejar que el calculador la seleccione:
1. El conjunto de pedales.
2. La palanca de velocidades.
3. El selector de programa.
4. Los mandos de velocidades en el volante.
5. El visor
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SNTESIS
(A) SENSODRIVE: La caja de velocidades de cambios manual que
ofrece la nueva tecnologa CITRON posee un
embrague electrnico y seleccin de velocidad de acuerdo con el
estilo de conduccin de cada
usuario. La pequea palanca de cambio no est conectada
mecnicamente con la caja y no existe el
pedal de embrague (Clutch).
(1) UNIDAD ELECTRONICA: Realiza los cambios de engranajes
(velocidades) basado en varios parmetros, incluyendo
la velocidad del vehculo, esfuerzo del motor, el estilo y
exigencias de manejo del conductor. En la
modalidad de AUTOMATICO los cambios son realizados de acuerdo a
patrones de cambios
programados en la memoria de la unidad de control.
(2) ACTIVADOR DE EMBRAGUE: Est equipado con un sensor de ajuste
de avance del plato de presin.
(3) SELECTOR DE VELOCIDADES: Esta unidad realiza la seleccin del
engranaje adecuado para la velocidad del
vehculo que desee el conductor.
(4) SENSOR DE VELOCIDAD: Enva informacin a la unidad electrnica
de control (N 1) con respecto al RPM del eje
principal de la caja de velocidades.
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(B) PALANCA DE CAMBIOS ELECTRONICOS: Esta palanca de recorrido
limitado est ubicada en consola central del
vehculo y la misma se mantendr siempre en su posicin central. El
conductor presiona levemente
hacia adelante (+) para pasar de una velocidad a otra mayor y
hacia atrs (-) para rebajar la
velocidad. Por razones de seguridad las posiciones N (neutro) y
R (retroceso) solo pueden ser
seleccionadas con esta palanca. Presionando la palanca hacia la
derecha coloca el vehculo en
posicin de Neutro y presionando a la derecha y luego hacia atrs
lo coloca en Retroceso siempre y
cuando el vehculo no est en movimiento y el conductor tenga
presionado el pedal de freno.
(C) ALETAS SELECTORAS DE VELOCIDAD EN EL VOLANTE: Proporcionan
un altsimo estndar de comodidad para
el conductor. La aleta derecha (+) es para aumentar la velocidad
y la izquierda (-) para rebajar la
misma. Estas aletas no actan para seleccionar posiciones de
Neutro o Retroceso.
(D) PEDAL ACELERADOR: Si el pedal de acelerador es presionado a
fondo, la unidad de control electrnico cambia
automticamente para mxima potencia y realiza el cambio de
velocidad.
(E) El botn marcado AUTO en la consola se utiliza, presionndole,
para colocar el vehculo en el modo
AUTOMTICO, un indicador se enciende en el tablero para sealar el
cambio. (Modelo anterior)
(F) Una pantalla de cristal lquido en el tablero indica la
velocidad en la que est operando la caja de cambios.
Ejercicios
1. Luego de haber analizado la caja MAP complete el recuadro que
sintetiza el funcionamiento de los
accionadores. MARQUE CON UNA X LA CONDICIN QUE CORRESPONDA
P
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2. Indique las condiciones que permite poner en marcha el
C3.
3. Qu condiciones o situaciones permite embragar y desembragar
la transmisin.
4. Cuantos mandos posee la Sensodrive
5. Que diferencias elctricas hay entre accionador de paso y
seleccin.
6. Que caractersticas elctricas posee los captadores de paso,
embrague y seleccin.
