UNIVERSIDAD POLITENICA SALESIANA

INTEGRANTES:

ARICHAVALA MAURICIO

GOMEZ ANDRES

LOAYZA SANTIAGO

PADILLA JAIME

Las cajas de cambio manuales estn en peligro de extincin

Lascajas de cambio manualesllevan existiendo en el automvil por ms de un siglo. Hasta que las primeras cajas de cambio automticas no se empezaron a popularizar enEEUUdurante los aos 40, todo el mundo que quisiera conducir un coche tena que controlar bien los tres pedales.

Las primeras cajas manuales sincronizadas se montaron en los aos 50 y uno de los primeros coches en estrenarlas fue elPorsche 356. Para entonceslas cajas automticas ya eran mayora en losEEUU, el entonces mayor mercado automovilstico mundial con diferencia.

En el ao 1980 slo un 35% de los coches vendidos eran manuales, en el ao 2005 esa cifra haba descendido hasta menos de un 6%.

En los EEUU, 2008 fue el ltimo ao en el que se pudo adquirir una pick-up con caja manual, una Dodge Ram.

Pensemos en el futuro, el motor de combustin interna puede que no desaparezca, pero la hibridacin es una tendencia muy clara de futuro.Los hbridos no pueden llevar por principios cajas manuales, deben ser automticas de variador continuo (CVT) debido al complejo sistema de coordinacin mecnica entre motores elctricos y de combustin. Loselctricosllevan cajas de cambio de una sola marcha con una entrega de par constante a todo rgimen de giro.

Los vehculos alimentados porclula de combustibleson elctricos en cuanto a transmitir la fuerza a las ruedas, por lo que llevarn cajas de cambio de una sola marcha, sin apenas partes mviles. Los vehculos alimentados por biocombustiblepodran y de hecho equipan cajas manuales, pero sinceramente, tienen demasiadas desventajas en cuanto a sostenibilidad para que se conviertan en la solucin de movilidad del futuro, aunque es cierto que el biocombustible a partir de micro-algases prometedor.

Cul es el futuro de las transmisiones automotrices?

La evolucin de la TA ha permitido la incorporacin de un sistema que aprovecha el ya existente sistema de control electrnico, permitiendo de forma opcional los cambios ascendentes o descendentes segn la voluntad del conductor, tal como lo hara si el vehculo fuera estuviera equipado con TM, tambin a voluntad puede seleccionar la posicin para el funcionamiento como una TA convencional.

Por el momento las TA con emulacin de TM solo se estn utilizando en vehculos de alta factura, tambin debemos recordar que se estn introduciendo vehculos con Trasmisiones Continuas Variables (CVT por sus siglas en ingls) que tambin significan una novedad y que puede definir la competitividad de los diferentes productos, por ahora todo parece que debemos esperar algo mas para verlos como opcional en todos los segmentos de vehculos.

Poco a poco las transmisiones automticas CVT ganan popularidad

Segn un reporte publicado por Automotive News, el nmero de automviles equipados con transmisin automtica CVT se incrementar en el futuro. De hecho si en 2005 el total de transmisiones de este tipo representaba solo uno por ciento de los automviles comercializados en el mercado, para 2010 ese nmero aument a siete por ciento.

Una de las marcas que ha contribuido a acrecentar este nmero es Nissan, marca que ha apostado por esta tecnologa, como tambin otras marcas especialmente con sus modelos hbridos. Por esto, los expertos creen que esta cifra llegar a 16 por ciento del total hacia 2016.

Cul es el beneficio de una transmisin continua variable CVT?

Este tipo de mecnica, al ofrecer infinitas combinaciones, aumenta la eficiencia en relacin a las transmisiones automticas convencionales.

Segn reporta Automotive News, los fabricantes japoneses estn especialmente interesados en incorporar transmisiones CVT a sus gamas de modelos nuevos. De hecho esperamos que Honda ofrezca este tipo de mecnica en todos los nuevos Accord de cuatro cilindros, Toyota quizs lo incluya en el Corolla, mientras que Nissan ya ha aplicado esta tecnologa en la nueva y flamante nueva generacin del Altima, modelo que logra una eficiencia de hasta 38 millas por galn.

Actualmente ya se ubican en el mercado automotor ms de 15 opciones de transmisin, entre las cuales se puede resaltar:

Steptronic, disponen de varios modos de conduccin, desde normal hasta la forma deportiva.

Sportronic, la cual combina un diferencial central cnico y un acople viscoso par a conseguir una divisin de 50/50 de torque entre las 4 ruedas.

Hydra-Matic, combinan el embrague hidrulico con una caja de cambios semiautomtica.

Command-Shitf, que es de sistema manual, ofrece cinco velocidades con cambio de marcha secuencial sin embrague.

Easytronic, en modo manual automatizada, combina las bondades de ambos sistemas.

SMG (Sequential Manual Gearbox), no cuentan con pedal de embrague. Es una caja manual convencional, la cual suma mecanismos que se encargan de accionar el clutch y engranar las velocidades.

Cajas de cambio de 2, 3 y 4 velocidades: El futuro de los elctricos

Queramos o no, trminos comosistema hbrido,pila de combustibleocoche elctrico, son el futuro y aunque nos duela en el alma, es por nuestro bien.Las emisiones y la polucin suben a un ritmo vertiginosoy o bien cortamos por lo sano o en unos aos no vamos a poder ni respirar.

Pese a que las tecnologas anteriormente mencionadas tienen susprosy suscontras, hay una que todo el mundo que la prueba, queda sorprendido. No suena, no vibra, no huele y no contamina y adems, podemos disponer de unas prestaciones totales desde el primer momento, sin necesidad de que nada alcance una temperatura ptima de funcionamiento.

El gran problema de los elctricos es que suautonoma es bastante reducida(salvo contadas opciones del mercado) y como no, al acelerar nos encontramos con un leve zumbido similar al de un coche de juguete, un molinillo de caf o una pequea batidora.

Estos problemas podran llegar a su fin en un futuro prximo con la llegada deuna caja de cambiosde varias velocidades para esta clase de vehculos que actualmentesolo disponen de una velocidad.

Potter ha comentado que a diferencia de los motores convencionales, no hay necesidad de ofrecer ms de 3 o 4 marchas. Con estas nuevas velocidades, los vehculos elctricospodrn mejorar su consumo de energa hasta en un 20%adems de proporcionarun confort de marcha ms cercano a lo que estamos acostumbrados a sentiren un vehculo de combustin convencional.

El presidente de ZF asegura que las cajas de cambios para los coches elctricos son el futuro

En la poca de lascajas de cambios de 7, 8 y ms velocidades, los coches elctricos han irrumpido con su sencillo sistema de una nica relacin. Esto segn un directivo de la poderosa empresa fabricante de cajas de cambios ZF est a punto de cambiar, nunca mejor dicho.

Segn este, en la prxima generacin de coches elctricos veremos como lleganmodelos dotados con cajas de cambios de 2 velocidades, que estarn seguidas por otras de 3 y 4 relaciones. Al mismo tiempo el directivo de ZF no ve necesario ir ms all de estas cuatro marchas.

Los argumentos de ZF se basan principalmente en una cuestin de eficiencia. Para el fabricante alemn, un coche elctrico dotado de una caja de cambiospodra ver incrementada su autonoma en torno al 20%respecto a un modelo de las mismas caractersticas gracias a la reduccin del motor, y a la optimizacin de las relaciones del cambio.

Tambin indica que una caja de cambios sera indicada sobre todo para una circulacin enautova y carreteras interurbanas, donde el coche logra una velocidad ms alta y constante. En cambio en ciudaduna caja de 1 o 2 relaciones sera ms adecuado. Precisamente el hbitat ms habitual para el coche elctrico.

Sobre los plazos, ZF esperaque para 2020 las cajas de cambiosestn presentes en diferentes modelos impulsados por sistemas alternativos. Principalmente en configuraciones hbridas, pero tambin en algunas 100% elctricas.

El otro enemigo de este planteamiento son lasnuevas bateras, que har que la ganancia de autonoma sea cada vez menos importante para un conductor que tendr a su disposicin alcances cada vez ms y ms generosos.

Cajas de cambios con tres velocidades para vehculos elctricos llegarn algn da?

Equipar un coche elctrico con una caja de cambios implicamayor rendimiento y mejores prestacionesya que el motor funcionara en un rgimen de giro ms cercano a su ptimo. Sin embargo el aumento de complejidad y coste que implica este componente parece no justificar las ventajas que de el se derivan. Pero Y dentro de unos aos?.

Para solucionarloDrive System Design (DSD) han desarrollado una caja de cambios para coches elctricos, un sistema de tres relacionesque segn sus diseadores permitir un incremento de las prestaciones y unahorro del consumo elctrico en torno al 15%, un cambio que adems asegura la empresa desarrolladora incorpora una tecnologa que minimiza la prdida de potencia durante los cambios proporcionando un desarrollo extremadamente suave.

Por lo tanto nosotrosnos preguntamos si merecer la penauna ganancia terica del 15% a cambio de convertir un sistema sencillo en uno algo ms complicado, un sistema que marcas como Tesla ya han probado y descartado por los problemas de mantenimiento que conllevaban, unos inconvenientes que si han sido solucionados podran abrir una nueva va en el segmento de los coches elctricos.

Para demostrar sus beneficios DSD presentar un coche elctrico dotado de este cambio que ser mostrado antes de final de ao, unmodelo dotado de un motor de 60 kW de potencia nominal, 85 kW mxima, un motor con un peso de 45 kilos que segn DSD contar con un nivel de eficiencia del 91% y que nos mostrar las posibilidades de una tecnologa que de momento no ha sido utilizada por ningn gran fabricante.

Cajas de cambios con tres velocidades para vehculos elctricos

Equipar un coche elctrico con una caja de cambios implicamayor rendimiento y mejores prestacionesya que el motor funcionara en un rgimen de giro ms cercano a su ptimo.

Una empresa llamada Drive Shift Design (DSD) dice que esta tendencia va a cambiar en el futuro. Ellos quieren ser los primeros en asistir a este cambio y por ello estn desarrollando una transmisin automtica de tres velocidades para vehculos elctricos e hbridos.

SegnDSD, la principal ventaja de usar caja de cambios en un elctrico es el aumento de la eficiencia lo cual supondra a su vez unaumento de la autonoma entorno a un 10 o un 15%.

Lavelocidad puntaes otra de las facetas que se mejorara al emplear cajas de cambios. En los elctricos actuales, al tener solo una marcha, el motor gira muy alto de vueltas cuando se circula a gran velocidad, por eso vehculos que por potencia y aerodinmica podran ser bastante rpidos siempre estn limitados a velocidades bajas. Raro es el elctrico que supere los 150 km/h. Con estas cajas se lograra fcilmente que un vehculo elctrico alcance hasta los 230 Km/h.

Tesla Roadster

Caja de cambios de cuatro velocidades para vehculos elctricos

Este dispositivo emplea dos motores elctricos para su funcionamiento y no necesita embrague. Segn sus creadores esta caja de cambios aumenta la eficiencia de un vehculo elctrico en un 15%, lo que podramos traducir directamente en un15% ms de autonoma.

Segn sus creadores esta caja de cambios tiene un diseo bastante sencillo y con pequeas modificaciones puede empelarse en un amplio abanico de modelos: Turismos, vehculos comerciales ligeros, en coches de traccin o de propulsin e incluso se podra emplear en hbridos con sistemas de traccin integral.

En la actualidad casi todos los coches elctricos que se vendenno tienen caja de cambios. Slo necesitan un nico pin reductor para adaptar el giro del motor elctrico a las necesidades del vehculo que vienen determinadas principalmente por el dimetro de la rueda que emplee.

Cul es el nmero mximo de relaciones para las futuras cajas de cambio?

Es una cuestin muy complicada pero se a ha fijado en 9 relaciones un mximo lgico para una caja de cambios automtica, y 6 relaciones para un cambio de accionamiento manual convencional.

Sin embargo parece que los fabricantes estn ansiosos por aadir relaciones a sus cambios dado que todo vale para reducir consumos.

Existen algunas marcas de vehculos como los de Ford Hyundai, y GM ya hablan sobre cambios con 10 relaciones.

Las empresas como ford y General motors estn por firmar un acuerdo en donde estas dos empresas van a realizar la fabricacin de una nueva gama de transmisiones automaticas

XTRAC desarrolla un cambio manual pilotado

hbrido para hablar de altas prestaciones

El fabricante XTRAC presenta una nueva transmisin manual pilotada equipada con un sistema hbrido para poder ser instalada en vehculos de altas prestaciones.

El objetivo no es otro que mejorar de manera sensible los valores de consumo y emisiones que se suelen asociar a determinados vehculos de marcado carcter deportivo o premium asociados a motores de alta cilindrada.

Es ya una realidad el que los vehculos que quieren mantener un alto nivel de prestaciones deben asociarse, inevitablemente, a una frmula hbrida o microhbrida en segn que casos para poder cumplir con las normativas en materia de emisiones.

XTRAC ha desarrollado esta nueva transmisin con el nico objetivo de poder cumplir el lmite de 95 gramos de CO2 que ser efectivo en 2020.

Tecnologa hbrida

Muchos se preguntarn, el porqu de escoger un cambio manual pilotado y no una transmisin automtica o de doble embrague. La respuesta a esta pregunta encuentra pequeas pinceladas en mltiples aspectos, pero es el peso total del conjunto el que al final se convierte en principal motivo.

El peso total del conjunto incluyendo transmisin, motor elctrico, bateras y control electrnico es de 168 Kg, lo que se traduce en un diseo compacto, liviano y con serias posibilidades de ser implementado por varios fabricantes.

XTRAC emplear el par del motor elctrico para limitar las prdidas de par sufridas en los cambios de relacin

Entre algunas de las caractersticas que ofrecer esta transmisin encontraremos una velocidad mxima en modo elctrico de hasta 150 Km/h, una tolerancia de par entre 800 Nm y 1.000 Nm, una opcin KERS para activar una entrega total de toda la energa acumulada y un modo de funcionamiento capaz de limitar las interrupciones entre los cambios de relacin, empleando el par mximo del propulsor elctrico para no trasladar a las ruedas las prdidas de empuje.

Los fabricantes de BMW hacen un estudio de un diseo ms evolucionado en varios aspectos para poder llegar a hablar de ms de 7 relaciones en el selector. Podramos estar tratando de hasta 8 y 9 marchas en un cambio manual, lo que implica todo un desafo a nivel tcnico para su mando de funcionamiento. Los beneficios aportaran una superior eficiencia de consumo a la par que una mejora de las prestaciones al reducir los saltos que suelen existir entre las relaciones prefijadas.

El gran inconveniente de este diseo de transmisin manual sera la abundancia de inserciones, haciendo posible la consecucin de errores al proceder a engranar una nueva relacin.

Al poseer una alta gama de posibles relaciones, insertar la marcha equivocada se hace todava ms presente, por lo que BMW podra tener listo un sistema que impidiera cometer este fallo, evitando sustos y cambios no deseados.

Eso s, hay que recordar que aunque hablemos de un cambio manual, en este caso el pedal de embrague sera conservado, pero la conexin entre caja de cambios y selector pasara a ser completamente electrnica.

Las cajas de cambio estn revolucionando el aspecto ms tcnico de la automocin, son muchas las opciones que podemos encontrar en cualquier fabricante actual.

Pero un elemento comn en dicha revolucin, es el hecho de que toda esta mejora continua habla de cambios automticos en mayor o menor grado, pero automticos al fin y al cabo.

El cambio manual parece estar destinado a desaparecer, sin embargo Porsche quiere seguir ofreciendo esta modalidad, e incorporar una sptima relacin ha sido la excusa perfecta para marcar diferencias.

Por otro lado, cabe subrayar queel Corsa y el Adam estrenarn un cambio manual robotizado de cinco marchas con modo secuencial y automtico, y asociado al sistema Start/Stop. En este cambio, un actuador electrohidrulico del embrague sustituye la necesidad de contar con el pedal de embrague.

En lugar de precisar dos motores elctricos para la seleccin y la variacin de marcha, este proceso se produce de forma completamente hidrulica, lo que se refleja en unamayor suavidad de cambio.

Alternativas robotizadas y automticas

Las novedades a nivel de transmisiones se mantendrn de cara al futuro ya que, ms adelante, se incorporar una nueva caja de cambios automtica de ocho velocidades. Segn los datos que ofrece Opel, el incremento de relaciones de cambio originar una media de ahorro de combustible del 3%.

Por un lado, los cambios manuales de cinco y seis velocidades se ven optimizadosmientras que, por otro, llegar una batera de transmisiones de nueva generacin como lamanual de seis marchas o la manual robotizadadestinadas a los modelos de tamao contenido. El colofn lo pondr la llegada de unanueva caja de cambios automtica de ocho marchas, sin olvidar que Opel ya trabaja en transmisiones futuras an ms sofisticadas y con ms velocidades.

Graziano y las cajas de cambio hbridas: El aliado para superdeportivos

Tomando como punto de partida el diseo Transaxle del MercedesSLS AMG, enOerlikon Graziano han sustituido el cambio de doble embrague 7G-DCT de Mercedes por el diseo OGeco.

Este sistema parte de un cambio manual convencional al que se le ha aadido un pequeo propulsor elctrico para eliminar las interrupciones de transmisin de par con cada cambio.

La solucin, adems de mejorar el rendimiento final, consigue unareduccin de consumos del 6%.

El diseo de esta transmisin hbrida se puede entender como un interesante rival a los complejos y costosos cambios de doble embrague. El propulsor elctrico integrado est conectado al diferencial del tren trasero a travs de un tren epicicloidal, teniendo como cometido mantener la transmisin de par sobre el diferencial entre las transiciones que se producen con cada cambio de relacin.

La transmisin OGeco cuenta con seis relacionesy para el grupo de mando y el software se ha contado con el apoyo deVocis, firma que tambin est implicada en el desarrollo de grupos de transmisin para elctricos para aumentar su eficiencia.

ZF lo tiene claro: los elctricos tendrn que aadir cajas de cambio

La adicin de transmisiones automticas ser condicin obligada para encontrar mejoras en eficiencia de hasta un 20% en coches elctricos. ZF, como una de las firmas lderes en la fabricacin de grupos de transmisin, sabe que ante s existe un atractivo nuevo mercado, sin embargo, la realidad de la electromovilidad a da de hoy es que la introduccin de cajas de cambio podra hacer que elctricos con 80 Km de autonoma media pudieran alcanzar hasta 100 Km.

ZF sostienen la introduccin detransmisiones con un mnimo de dos velocidades en una primera generacin, siendo estas sustituidas portransmisiones de hasta 3 y 4 velocidades a largo plazo. Detrs de esta idea se encuentra el deseo de conseguir que el propulsor elctrico trabaje en el menor nmero de revoluciones, manteniendo el elevado par motor y aumentando la eficiencia.

En la actualidad, todos los vehculos elctricos cuentan con un nico grupo de transmisin con una nica relacin de reduccin. Esta idea se nutre del elevado par disponible, intentando alcanzar un equilibrio entre aceleracin y velocidad sin disparar el consumo a altas velocidades. Esta solucin consigue un resultado limitado, pues el propulsor elctrico limita su mxima eficiencia en pos de un mayor margen de uso.

En la actualidad, todos los vehculos elctricos cuentan con un nico grupo de transmisin con una nica relacin de reduccin. Esta idea se nutre del elevado par disponible, intentando alcanzar un equilibrio entre aceleracin y velocidad sin disparar el consumo a altas velocidades. Esta solucin consigue un resultado limitado, pues el propulsor elctrico limita su mxima eficiencia en pos de un mayor margen de uso.

El dilema entre la introduccin, o no, de cajas de cambio en propulsores elctricos tiene entre los puntos negativos lacomplejidad que aadiran estos elementos, adems del mantenimiento y costeque supondra teniendo en cuenta el elevado par motor que tienen que soportar. El aumento de eficiencia es real, y por ello ZF ya trabaja en la introduccin de este tipo de soluciones en futuros vehculos elctricos, convirtindose as en otro de los grandes puntos de mejora junto a una mayor eficiencia en los grupos de conversin y nuevas bateras con mayor densidad energtica.

Caja de cambios DSG de diez velocidades con nueve no basta

La finalidad principal actual es lograr aumentar la eficiencia (cuantas ms relaciones, ms fcil es que una se aproxime al punto de funcionamiento ptimo del motor) y, aportacin de mi cosecha, obtener un mejor resultado en las pruebas de homologacin de consumo.

Esta caja DSG de diez velocidades es una evolucin de la de siete (DQ500), diseada para ser utilizada en la nueva plataforma modular para motores transversales (MQB) que es la que tienen elGolf 2013y elPassat 2015 y para soportar un par mximo de 550 Nm, el mismo que la de siete relaciones.

Sus embragues multidisco van baados en aceite y los engranajes tambin, aunque el nivel del lubricante alcanza menor altura que la caja DQ500, para disminuir el rozamiento; adems, el aceite es de menor viscosidad. La bomba de aceite es elctrica en vez de mecnica, lo que por un lado consigue mejorar el rendimiento al trabajar solo bajo demanda y por otro permite la implementacin del avance por inercia (o navegacin a vela), consistente en el apagado del motor en las circunstancias que permiten que el coche siga avanzando debido a la energa cintica.

Es decir, la caja de diez marchas tiene ocho engranajes en los ejes secundarios y un noveno, separado de esos ocho, para la marcha atrs. Y de dnde salen diez desmultiplicaciones diferentes? Pues lo que ha desarrollado Volkswagen es una caja en la que se combinan los engranajes de los dos ejes para obtener esas diez marchas, ocho por engranajes propios y dos por la combinacin de varios de aquellos ocho. Volkswagen no nos ha dado grficos ni esquemas con estas combinaciones. S he visto uno en la que se explica que la segunda marcha es una de las que se logra con esa utilizacin mixta de los engranajes.

Un nmero elevado de marchas permite tener una caja con mayor apertura (la diferencia entre la mayor y menor desmultiplicacin) y adems, con menos salto entre marchas.

Vehculo con celda de combustible

Un coche que tenga una autonoma comparable a la de los motores de combustin actuales, pero que no emita ni una sola partcula de CO2, ni NOx, ni partculas, sino tan solo un vapor de agua.

Ese tipo de vehculos es una realidad, y se llamanvehculos de pila de combustible.

El desarrollo de un convertidor de voltaje de alta eficiencia incrementa el voltaje del sistema, lo suficiente como parareducir el tamao del motor elctricoy tambin el nmero de celdas enla pila de combustible. Esto hace que el sistema sea ms asequible, que se ahorren costes, mejores prestaciones y menos peso y tamao (la mitad que la mencionada antecesora del FCHV-adv de 2008). En resumen, la pila de combustible ha dado un salto de gigante, dura ms tiempo, arranca perfectamente con temperaturas de hasta -30 C, es ms eficiente y ofrece ms potencia por litro.

Junto al silencio y la suavidad, la sensacin al acelerar es otro aspecto diferente frente a los automviles convencionales:responde al instante, sin titubeos, y gana velocidad sin apenas ruido, con gran progresividad y sin interrupciones momentneas derivadas del paso a una marcha superior.

Gracias al buenparque desarrolla,300 Nm, y a que est disponible desde el ralent, la mecnica de hidrgeno mueve las 1,8 toneladas mejor de lo esperado, aunque sin ningn alarde. Y lo refleja laaceleracin de 0 a 100 km/h: 12,5 segundos, correcta sin ms. La velocidad mxima est auto limitada a 160 km/h.

A diferencia de los motores de combustin, en los que se va ganando potencia y par a medida que se sube de revoluciones, en los elctricos sucede lo contrario: el valor mximo est disponible desde el principio y, a medida que se aumenta el ritmo, va decayendo.El conductor no percibe que el coche se desinfle, sino que acelera ms al principio y luego mantiene un empuje constante.

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