Transmisión manual automatizada (AMT)
En un vehículo de pasajeros, la función de una transmisión es adaptar la característica de par del motor primario (motor de combustión interna o motor eléctrico) a la carga en carretera. Para comprender mejor cómo funciona una transmisión y por qué es necesario instalarla en un vehículo, lea los siguientes artículos:
La transmisión de un vehículo suele contener el dispositivo de acoplamiento (embrague o convertidor de par), la caja de cambios de varias velocidades, el eje de transmisión (para la tracción trasera), el diferencial y los ejes de transmisión. A veces, en la literatura técnica, la palabra «transmisión» se utiliza para describir la caja de cambios.
Dependiendo de quién toma la decisión de realizar un cambio de marcha y del tipo de accionamiento del embrague y de las marchas, existen varios tipos de transmisiones:
en un transmisión manual (MT) En el vehículo el conductor toma la decisión de cuándo cambiar de marcha y también acciona el embrague y las marchas.
en un transmisión de embrague electrónico (sin pedal de embrague), la decisión de cambiar también la toma el conductor. La diferencia es que el accionamiento del embrague también se puede realizar automáticamente (mediante un actuador electrohidráulico o eléctrico) y el accionamiento de la marcha sigue siendo gestionado por el conductor.
en un transmisión manual automatizada (AMT) o transmisión automática (AT), tanto la decisión de realizar un cambio de marcha como el accionamiento del embrague/marchas se realizan de forma automática sin intervención del conductor. Los conjuntos de embrague y engranaje tienen actuadores electrohidráulicos o eléctricos controlados por módulos de control electrónico (ECM).
La diferencia entre un AMT y un AT está en el nivel de hardware. Los AMT tienen engranajes de engrane constante, como un MT, mientras que los AT tienen conjuntos de engranajes planetarios (epicíclicos). Desde el punto de vista del software (función), tanto los AMT como los AT pueden realizar cambios de marcha automáticos o manuales (decisión del conductor).
En este artículo nos vamos a centrar en transmisiones manuales automatizadas (AMT).
A escala mundial, la cuota de mercado de las transmisiones manuales automatizadas es bastante pequeña: sólo el 1% del total de vehículos vendidos están equipados con AMT.
Imagen: Cuota de mercado global de tipos de transmisión
Crédito: Estadista
Eléctrico: transmisiones para vehículos eléctricos (generalmente transmisiones de una sola velocidad)
AMT – Transmisiones manuales automatizadas
DCT – Transmisión de doble embrague
CVT – Transmisión continuamente variable
AT – Transmisión automática
MT-Transmisión manual
Incluso si la cuota de mercado global, entre 2012 y 2015, fue constante, el número de transmisiones manuales automáticas fabricadas aumentó cada año. Esto se debe principalmente a una mayor cantidad de vehículos fabricados y al aumento de la participación de mercado de AMT en la India.
Imagen: Previsión de AMT para la producción de automóviles en todo el mundo de 2010 a 2015 (en millones)
Crédito: Estadista
En un vehículo con transmisión manual, el embrague y desacoplamiento del embrague y las marchas son controlados directamente por el conductor, a través del pedal del embrague y la palanca de cambios. En un AMT, ya no hay pedal de embrague y la palanca de cambio de marchas se reemplaza por una palanca de selección de programas. El accionamiento del embrague y de las marchas se realiza mediante actuadores electrohidráulicos o eléctricos, controlados mediante señales electrónicas provenientes de un módulo de control electrónico.
Imagen: Componentes principales de una transmisión manual (MT)
Crédito: LuK (Schaeffler)
- pedal de embrague
- depósito de líquido de accionamiento del embrague
- cilindro maestro
- tubería de alta presión
- cilindro esclavo (cilindro esclavo concéntrico, CSC)
- (placa de presión del embrague
- volante bimasa
- disco de fricción (embrague)
- sincronizador
- mecanismo de accionamiento de engranajes
- palanca de cambios
- eje de salida
- eje de entrada
Una transmisión manual automatizada (AMT) es básicamente una transmisión manual (MT) con actuadores de embrague y engranajes controlados electrónicamente. Para convertir una transmisión manual en una transmisión manual automatizada, el pedal del embrague (1) y la palanca de cambio de marchas (11) se reemplazan por actuadores electrohidráulicos o eléctricos.
Las primeras generaciones de AMT se basaron en el concepto de «Añadir“, lo que significa que un MT existente, ya diseñado, se convirtió en un AMT agregando mecanismos actuadores externos controlados electrónicamente. Las generaciones posteriores de AMT tenían los actuadores integrados desde las primeras etapas de las fases de diseño.
Imagen: Conversión de MT a AMT
Crédito: LuK (Schaeffler)
Una conversión de un MT a un AMT requiere:
- Reemplazo del mecanismo de accionamiento del embrague por un actuador electrohidráulico / eléctrico.
- Reemplazo del mecanismo de accionamiento del engranaje por un actuador electrohidráulico / eléctrico.
- integración de un módulo de control electrónico
- integración de: sensor de velocidad del eje de entrada, sensor de posición del embrague, sensores de posición de selección y enganche de marcha, sensor de posición de la palanca de cambios, sensor de presión y temperatura del fluido (en caso de un sistema de actuación electrohidráulico)
- Software de control del motor que permite controlar el par durante el cambio de marchas.
Dependiendo del fabricante del vehículo, las transmisiones manuales automatizadas tienen diferentes nombres comerciales pero, al final, son iguales en cuanto a funcionalidad:
- Easytronic (Opel)
- Cambio rápido, Easy-R (Renault)
- Sensodrive (Citroën)
- Selespeed (Alfa Romeo)
Proceso de cambio de marcha
En una transmisión manual, comenzando desde el punto neutral (N) de la palanca de cambios, el proceso de cambio de marcha se puede dividir en dos fases:
- selección de marcha (también llamado selección de puerta): cuando se selecciona el plano/línea de engranaje correspondiente
- engranaje: cuando la próxima marcha está realmente engranada
Por ejemplo, para activar el 1calle marcha, la palanca de cambios primero se mueve hacia la izquierda, en el plano 1-2, y luego se empuja hacia adelante.
Imagen: Fases del cambio de marchas
Dado que el engrane del engranaje es una combinación de dos movimientos, en diferentes ejes, un AMT requiere:
- 2 actuadores para el proceso de cambio de marchas.
- 1 actuador para el acoplamiento/desacoplamiento del embrague
Un solenoide Puede definirse como un dispositivo que convierte una señal eléctrica (enviada por un módulo de control electrónico) en una acción física (traslación o rotación). Los actuadores pueden ser una válvula operada por solenoide que controla la presión del fluido o un motor eléctrico que hace girar una rueda dentada.
Easytronic AMT (Opel)
El cambio manual automatizado Easytronic dispone de un actuador electrohidráulico híbrido para la conexión/desconexión del embrague y dos actuadores eléctricos para el cambio de marchas (selección y conexión).
Imagen: Easytronic (AMT) – componentes
Crédito: Opel
- embrague (embrague autoajustable, SAC®)
- cilindro esclavo del embrague (CSC)
- motor eléctrico (corriente continua) – accionamiento del embrague
- pistón (dentro del cilindro)
- mecanismo de cambio de marchas
- motor eléctrico (corriente continua) – selección de marchas
- motor eléctrico (corriente continua) – engrane de engranajes
Cuando la posición del embrague está controlada por un módulo de control electrónico, es importante mantener constantes los parámetros mecánicos del embrague o adaptar los algoritmos de control al desgaste del embrague.
El disco de fricción se desgasta durante la vida útil, lo que hace que la carrera del embrague (distancia abierto/cerrado) sea variable (menor para un embrague nuevo). Para el módulo de control electrónico, esto se considera una perturbación del proceso de acoplamiento/desacoplamiento del embrague y podría provocar un accionamiento defectuoso del embrague. Hay dos formas de superar esto:
- Autoajuste mecánico del embrague.
- aprendizaje de la carrera del embrague y adaptación de los algoritmos de control
El embrague (1) ajusta automáticamente su carrera (distancia de apertura/cierre) en función del desgaste del disco de fricción. se llama un embrague autoajustable (SAC) y está producido por LuK (Schaeffler).
Imagen: Easytronic – actuador de embrague
Crédito: opel
- Caja del actuador con unidad de control de transmisión integrada (TCU)
- engranaje de tornillo)
- rueda helicoidal
- Motor eléctrico DC (con escobillas)
- pistón
- tubo de salida (hacia CSC)
- tubo de entrada (desde el depósito)
- biela
El actuador del embrague es una mezcla entre accionamiento hidráulico y eléctrico. Cuando es necesario desacoplar el embrague, el motor eléctrico (4) es accionado por la TCU. El rotor del motor eléctrico está conectado directamente con el tornillo sin fin (2), que está en constante engrane con la rueda helicoidal (3). El movimiento de rotación de la rueda helicoidal se convierte en movimiento lineal mediante la biela (8), que empuja el pistón (5) y crea presión. A través de la salida (6) el fluido a presión llega al cilindro receptor del embrague (CSC) y acciona el embrague.
El circuito hidráulico está formado por un cilindro y un pistón en el lado del actuador y el cilindro esclavo del embrague en el otro lado. La fuerza de accionamiento del embrague es directamente proporcional a la presión del fluido en el circuito.
Por tanto, la posición del embrague está controlada por la presión del fluido en el sistema hidráulico, que depende de la posición del motor eléctrico de corriente continua (CC).
Imagen: Easytronic – actuador de engranajes
Crédito: Opel
- conector eléctrico para motor eléctrico de engrane de engranajes
- conector eléctrico para selección de marchas motor eléctrico
- motor eléctrico de selección de marchas
- estante
- dedo de engrane de engranaje (para engranar engranajes)
- rueda de engranaje
Desde la posición neutral, si es necesario engranar una marcha, el motor de selección de marchas (3) mueve la cremallera (4) hacia arriba y hacia abajo. Cuando se ha seleccionado el plano de engranaje apropiado (compuerta), el motor de engrane de engranaje (1) hará girar el engranaje (6), que hará girar el dedo de engrane de engranaje (5). Los manguitos deslizantes de los sincronizadores de engranajes están conectados a través de una horquilla y un eje al dedo de engrane de engranajes (5). Cuando el dedo de engrane del engranaje (5) se mueve a una de sus posiciones finales, el engranaje está engranado.
Los motores eléctricos tienen sensores de posición integrados. Basándose en la información de posición, el módulo de control de la transmisión regula la potencia eléctrica de los motores para llevarlos a la posición esperada.
Easytronic 3.0 (Opel)
La nueva transmisión manual automatizada de cinco velocidades de Opel/Vauxhall, Easytronic 3.0, utiliza actuadores electrohidráulicos para el embrague y el cambio de marchas. El nuevo AMT también admite funciones de parada y arranque del motor.
El par máximo de entrada de la transmisión es de 190 Nm y puede equiparse con motores de gasolina de 1,4 litros o diésel de 1,3 litros. Las horquillas de cambio y los sincronizadores son comunes en la variante de transmisión manual.
Imagen: Easytronic 3.0 AMT
Crédito: Opel
El módulo electrohidráulico encargado del accionamiento del embrague y engranajes consta principalmente de: bomba (con motor eléctrico), acumulador de presión hidráulica, depósito de fluido y bloque de electroválvulas. Además, los sensores de selección de marcha y posición de engrane y el sensor de presión del fluido están integrados dentro del mismo módulo, sin necesidad de cableado. Esto aporta ventajas en términos de coste, masa, embalaje y fiabilidad del sistema.
Para medir la velocidad del eje de entrada, la nueva transmisión manual automatizada está equipada con un sensor de velocidad, que utiliza el principio del efecto Hall. los 4th La rueda dentada sirve como objetivo para el sensor de velocidad, por lo que no se requiere una rueda objetivo separada y todos los ejes se pueden usar sin cambios, en las aplicaciones AMT o MT.
Los parámetros de transmisión se resumen en la siguiente tabla.
| Parámetro | Valor | |
| Tuerca maxima [Nm] | 190 | |
| Relaciones de transmisión [-] | 1calle engranaje | 3.727 |
| 2Dakota del Norte engranaje | 2.136 | |
| 3tercero engranaje | 1.323 | |
| 4th engranaje | 0,892 | |
| 5th engranaje | 0,674 | |
| Marcha atrás | 3.308 | |
| Engranaje de transmisión final | 4.188 (4.625), según aplicación | |
| Distancia central [mm] | 180 | |
| Longitud [mm] | 365 | |
| Masa (seca) [kg] | 39 | |
| Volumen de líquido de transmisión [L] | 1.6 | |
La posición del embrague se controla con una válvula electrohidráulica proporcional, que regula la presión (de aceite) en el cilindro esclavo concéntrico (CSC). El CSC también está equipado con un sensor de posición sin contacto que utiliza un elemento sensible al efecto Hall.
La ventaja de medir la posición directamente en el CSC es que los efectos dinámicos y causados por la temperatura en la línea hidráulica se incluyen en el circuito de control, en lugar de medir la posición en un cilindro maestro. La desventaja es que el sensor de posición también detecta las pulsaciones axiales del CSC durante el funcionamiento del motor y las superpone a la señal de marcha. Un filtrado adecuado compensa este efecto durante el procesamiento de la señal bruta en el controlador de transmisión.
Cambio rápido AMT (Renault)
La primera generación de transmisiones manuales automatizadas (AMT) Quickshift integraba un módulo de actuación electrohidráulico encima de una transmisión manual (MT). Las posiciones del embrague y de la marcha estaban íntegramente reguladas por el módulo de control de la transmisión (TCM), a través de la presión del fluido. En el sistema no hay motores eléctricos para el accionamiento del embrague y del cambio, sino sólo electroválvulas controladas electrónicamente.
Imagen: Quickshift (AMT) – componentes
Crédito: Renault
- acumulador hidraulico
- Cilindro con pistón para accionamiento del embrague.
- conjunto de bomba de fluido (accionado por un motor eléctrico)
- sensor de posición del embrague
- selección de marchas y varilla de engrane
- sensor de posición de engranaje
- cilindro con pistón para engrane de engranajes
- Cilindro con pistón para selección de marcha.
- sensor de posición de selección de marcha
El accionamiento del embrague y de los engranajes se realiza mediante fluido a presión. El conjunto de bomba de fluido (3) crea presión en el sistema hidráulico, hasta 30-40 bar. El acumulador hidráulico (1) tiene la función de almacenar el fluido a alta presión. Después de varios cambios de marcha o eventos de accionamiento del embrague, la presión en el sistema (leída por un sensor de presión) disminuirá. La bomba eléctrica restablece la presión al nivel nominal.
Cuando se realiza un cambio de marcha, la unidad de control de la transmisión realiza las siguientes operaciones:
- regula la presión en el CSC, a través del actuador (2), para abrir el embrague
- aumenta la presión en el cilindro con pistón para la selección de marcha (8)
- aumenta la presión en el cilindro con pistón para engranar el engranaje (7)
- regula la presión en el CSC, a través del actuador (2), para cerrar el embrague
Toda la regulación de la presión se realiza a través de válvulas electrohidráulicas y gestionada por la TCU.
Imagen: Transmisión manual automatizada – actuadores hidráulicos (complementario)
Crédito: Magneti Marelli
- acumulador hidraulico
- módulo de control electrónico (montado en el bloque de válvulas electrohidráulicas)
- depósito de fluido
- motor eléctrico (para accionamiento de bomba)
La primera generación de AMT Quickshift utiliza un módulo electrohidráulico “complementario”, suministrado por Magneti Marelli. Este módulo está montado encima de una transmisión manual existente y reemplaza los mecanismos externos de accionamiento del embrague y del engranaje.
Easy-R AMT (Renault)
La nueva generación de transmisión manual automatizada de Renault, Easy-R, utiliza accionamiento electromecánico en lugar de tecnología hidráulica, para «una mayor flexibilidad y una respuesta más rápida», mientras que el número de componentes se ha reducido en aproximadamente un 25 % para ofrecer «una mayor fiabilidad». y simplificar el servicio”.
Imagen: Transmisión manual automatizada Easy-R
Crédito: Renault
El accionamiento del embrague se realiza mediante un único motor eléctrico. La selección de marchas y el engrane de marchas son accionados, cada uno, por motores eléctricos. En cuanto al embalaje, el módulo de accionamiento del embrague está integrado con la unidad de control de la transmisión, mientras que los actuadores del cambio van juntos en un módulo independiente.
Sensodrive AMT (Citroën)
El cambio manual automatizado de Citroën, Sensodrive, es similar al Easytronic (Opel) en cuanto a componentes y principio de funcionamiento. El accionamiento del embrague se realiza mediante un accionamiento eléctrico. motor, la selección y el acoplamiento de marchas se realizan mediante dos motores eléctricos.
Imagen: Sensodrive (transmisión manual automatizada)
Crédito: Citroën
En un AMT, cuando se realiza un cambio de marcha, los módulos de control electrónico del motor y de la transmisión trabajan juntos e intercambian información. El cambio de marcha debe realizarse incluso si el conductor tiene el pedal del acelerador pisado y el motor entrega par.
Para sincronizar el par de salida del motor con las posiciones del embrague y la marcha, el sistema de gestión del motor (EMS) debe intercambiar información de par y velocidad con el módulo de control de la transmisión (TCM). Toda la información se intercambia en un bus de comunicación llamado Controller Area Network (CAN).
El TCM también intercambia información con la unidad de control de la carrocería (BCU) para mostrar al conductor el modo de conducción y la marcha engranada.
Imagen: Sensodrive (AMT): arquitectura del sistema
Crédito: Citroën
- módulo de control de transmisión (TCM)
- módulo de accionamiento del embrague
- módulo de accionamiento de engranajes
- sensor de velocidad del eje
La tendencia actual en la industria automotriz es utilizar únicamente sistemas de accionamiento de motores eléctricos para embrague y engranajes. La razón principal es que, a medida que se desarrolla la tecnología electrónica y eléctrica, se ha hecho posible diseñar y fabricar actuadores eléctricos de bajo precio, fiables y muy eficientes con el nivel requerido de rendimiento (por ejemplo, tiempo de respuesta). Estos actuadores también pueden entregar la fuerza de actuación requerida con una cantidad mínima de energía eléctrica.
Los módulos de actuación de engranajes también vienen con un nivel de funciones de diagnóstico integradas. Si hay algún problema con los motores eléctricos o sensores de posición, el módulo de control de la transmisión es informado y toma las medidas adecuadas para garantizar la seguridad del vehículo y la integridad de los componentes.
Modos de conducción
Hoy en día, para un conductor resulta bastante difícil distinguir entre un AMT, AT o DCT. Si a nivel de hardware son diferentes en cuanto a diseño y componentes, a nivel de función (software) todos se comportan de manera similar.
En un vehículo AMT, el conductor tiene un pedal de acelerador, un pedal de freno, una palanca selectora de programas/marchas y levas de cambio (opcionales) en el volante. Con la palanca, el conductor puede seleccionar al menos cuatro modos:
- Automático (también llamado Drive) (A, D)
- Manual (M o +/-)
- Neutro (norte)
- Marcha atrás (R)
Imagen: Palanca de cambio de marchas del Opel Zafira (AMT)
Crédito: Opel
En el Modo automatico (también llamado modo de conducción), tanto la decisión de cambiar de marcha como el cambio de marcha real lo realiza el módulo de control de la transmisión, sin ninguna intervención o intervención del conductor. El criterio principal para un cambio de marcha se calcula en función de la velocidad del vehículo y de la carga del motor (posición del pedal del acelerador).
En Modo manual, el conductor puede decidir cuándo cambiar de marcha. Al presionar “+” se solicita un cambio ascendente si se solicita y al presionar “-” se solicita un cambio descendente. En este modo, hay algunas funciones de protección activas, que cambiarán de marcha incluso si el conductor no lo ha solicitado. Por ejemplo, si la velocidad del motor es demasiado alta, se realizará un cambio ascendente y, si la velocidad del motor es demasiado baja (no hay suficiente par motor), se realizará un cambio descendente.
La mayoría de los vehículos con AMT tienen un Modo nieve. Este modo es útil en condiciones de conducción con baja fricción de la carretera. En este modo, para el lanzamiento del vehículo, los 2Dakota del Norte Se selecciona la marcha en lugar de la 1.calle engranaje. De esta manera se limita la fuerza de tracción de la rueda y se evita el deslizamiento de la misma.
El ventajas principales de una transmisión manual automatizada (AMT), en comparación con una transmisión manual (MT), son:
- conducción más cómoda (el cambio de marcha se realiza automáticamente)
- mejor economía de combustible (el motor se mantiene en la zona de operación más eficiente en combustible, a través de la relación de transmisión)
- diagnóstico de desgaste (los actuadores controlados electrónicamente pueden medir el desgaste del embrague e informar al conductor)
La desventaja es el precio más alto de la transmisión, lo que se traduce en un precio ligeramente más alto del vehículo.