Conoces la Transmisión DSG ??

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Caja de Cambios D.S.G. (Direct Shift Gearbox)

El fabricante Volkswagen dio un paso importante en el desarrollo de los sistemas de transmisión automática con el lanzamiento de esta caja de cambios automática de doble embrague (engranamiento doble, DSG). Se trata de un dispositivo, heredado de la competición, que permite cambios de velocidad mucho más rápidos, más suaves y con menor gasto energético. Su manejo es una simbiosis de la facilidad de uso de una caja de cambios automática secuencial y el placer de conducción de una caja de cambios manual de seis relaciones.
Con el DSG, Volkswagen es el primer fabricante mundial en desarrollar una caja de cambios de embrague doble producida en serie. Este tipo de transmisiones ya habían sido utilizadas en competición, pero la incomodidad del cambio (por falta de medios adecuados de control mecánico y electrónico) impidieron su utilización en coches de serie. Volkswagen encontró la solución; sumados a una serie de nuevos componentes hidráulicos, se desarrolló la compleja unidad de control mecánico-electrónica (Mechatronic), que ha hecho posible la utilización del DSG en algunos modelos como el VW Golf o Touran.


Una característica significativa que diferencia al DSG de las cajas automáticas convencionales es que el nuevo sistema no utiliza el convertidor de par. La nueva caja tampoco es un desarrollo realizado a partir de una caja de cambios manual automatizada, como la utilizadas en algunos modelos como el VW Lupo 3L TDI. Los ingenieros de Volkswagen emprendieron un nuevo camino tecnológico armonizando el dinamismo de una caja manual con la facilidad de utilización de una caja automática convencional.
La caja DSG tiene ventajas apreciables en términos de prestaciones y ahorro de combustible. Con idéntica aceleración y velocidad punta, cambia con la misma suavidad que la caja automática y, adicionalmente, se pueden cambiar las marchas manualmente a través de la función Tiptronic. El cambio se realiza de forma más rápida y directa de lo que era posible hasta ahora con cualquier tipo de caja, manual o automática. Los tiempos de aceleración son menores que los obtenidos con la caja de cambios manual.

Una característica de diseño destacable de la caja de cambios (montada de forma transversal) son los dos embragues en baño de aceite, con control hidráulico de presión. El embrague 1 (K1) mueve las marchas impares, más la marcha atrás, y el embrague 2 (K2) las pares. Por lo tanto, a todos los efectos, debe hablarse de dos cajas de cambio paralelas. Como consecuencia de esta elaborada gestión de embrague, durante el cambio de marcha, no hay interrupción alguna de la fuerza de tracción, una acción típica de una transmisión manual automatizada. Por ello, se produce un cambio de marchas de máximo dinamismo con un alto nivel de confort. La eficiencia de esta caja de cambios es comparable a la de una transmisión manual.

Los dos embragues con ejes de entrada y de salida, están gestionados por el “Mechatronic”, un control inteligente hidráulico y electrónico. Esta interconexión permite que la marcha siguiente siempre esté colocada y lista para ser activada de forma inmediata. Como ejemplo, mientras el coche circula en tercera marcha, la cuarta velocidad ya está engranada, aunque no activada. En el momento en que se alcanza el régimen de cambio, el embrague de la tercera marcha se abre, mientras que el otro se cierra, activando la cuarta marcha. El proceso de apertura y cierre de los embragues es totalmente coincidente, lo que produce el cambio directo y suave ya mencionado. Todo este proceso se realiza en centésimas de segundo.

Las características específicas del cambio automático DSG son:

  • Seis marchas adelante y una marcha atrás
  • Programa de conducción normal «D», programa de conducción deportiva «S», así como conmutador Tiptronic en la palanca selectora y en el volante de dirección (opción)
  • Mechatronic – una unidad de control electrónica y electrohidráulica constituye una sola unidad alojada en el cambio
  • Función de retención en pendientes «hillholder»; si el vehículo parado con el freno accionado sólo levemente tiende a desplazarse, el sistema aumenta la presión en el embrague y retiene el vehículo en parado
  • Regulación creep de la fuga lenta; permite que el vehículo se mueva en «marcha lentísima», por ejemplo al aparcar sin pisar el acelerador
  • Un programa de marcha de emergencia. Con la función de emergencia y según el tipo de fallo que haya ocurrido, ya sólo se puede circular en 1ª y 3ª marchas o solamente en 2ª marcha.

 

Datos técnicos:

Designación DSG 02E (cambio automático DSG)
Embrague dos embragues multidisco en húmedo
Par máximo 350 Nm (según la motorización)
Marchas implementadas seis marchas adelante y una marcha atrás (todas sincronizadas)
Modos operativos automático y Tiptronic
Capacidad de aceite 7,2 l; especificación aceite DSG G052 182
Peso aprox. aprox. 94 kg para tracción delantera; 109 kg para tracción 4motion

 

 

Principio conceptual
El cambio automático DSG consta, en esencia, de dos transmisiones parciales independientes. Cada transmisión parcial está estructurada como si fuera un cambio manual, en lo que respecta a su funcionamiento. Cada transmisión parcial tiene asignado un embrague multidisco. Ambos embragues multidisco trabajan en aceite del propio cambio DSG. El sistema Mecatronic se encarga de abrir y cerrar los embragues de forma regulada, en función de la marcha que se ha de conectar.

Con el embrague multidisco K1 se conecta el flujo de fuerza de las marchas 1ª, 3ª, 5ª y de la marcha atrás (M.A). El arrastre de fuerza de las marchas 2ª, 4ª y 6ª se conecta por medio del embrague multidisco K2.
Básicamente siempre hay arrastre de fuerza en una de las transmisiones parciales, mientras que en la otra ya se preselecciona la marcha siguiente, pero todavía con el embrague abierto para la marcha en cuestión.
Cada marcha tiene asignada una unidad convencional de sincronización y mando equivalente a la de un cambio manual.

 

Entrada de par
El par del motor es transmitido a través de un volante de inercia bimasa mediante un estriado hacia el cubo de entrada del doble embrague. Éste se encuentra comunicado con el cubo principal del embrague multidisco K1 a través de su soporte multidisco exterior. El soporte multidisco exterior del embrague K2 también se encuentra comunicado en arrastre de fuerza con el cubo principal.
A partir del doble embrague el par es transmitido, según la marcha que se encuentre en acción, ya sea hacia el árbol primario 1 o hacia el 2, y desde allí pasa al correspondiente árbol secundario (1 ó 2).
La implantación coaxial de los árboles primarios y el reparto mixto de las marchas pares e impares en ambos árboles secundarios posibilita una construcción muy compacta y una minimización del peso.
Los dos árboles secundarios transmiten, con diferente relación de transmisión, el par de fuerza hacia el piñón cilíndrico del grupo final y de allí hacia el diferencial, así como, en las versiones quattro, hacia la pareja de engranajes cónicos y de ahí a las ruedas traseras.


 

Embragues multidisco
El par del motor pasa a través de un estriado en el volante de inercia bimasa hacia el cubo de entrada del doble embrague. El cubo de entrada va soldado con el disco de arrastre. El disco de arrastre es solidario con el portadiscos exteriores K1 e inscribe así el par del motor en el doble embrague.
El portadiscos exteriores K1 y el portadiscos exteriores K2 van soldados ambos con el cubo principal, en virtud de lo cual siempre se encuentran en arrastre de fuerza.
El par del motor entra en ambos embragues a través del portadiscos exteriores que corresponde y se transmite hacia el portadiscos interiores del embrague que tiene arrastre de fuerza.
El portadiscos interiores K1 es solidario con el árbol primario 1 y el portadiscos interiores K2 es solidario con el árbol primario 2.


Debido a que el embrague K1 se utiliza como embrague para la fase de arrancada en 1ª marcha y en marcha atrás, está sometido a solicitaciones más intensas que el embrague K2. Por ese motivo se ha previsto el diseño del doble embrague de modo que el embrague K1 sea el exterior. Esto permite darle un diámetro mayor y ponerlo en condiciones de transmitir un par y una potencia de mayor intensidad.
De esa forma se cumplen las exigencias planteadas.

Características del doble embrague:

  • Par máx. 350 Nm
  • Presión de apriete máx. 10 bares
  • Potencia de fricción máx. 70 kW
  • Caudal del aceite de refrigeración máx. 20 l/min

Embrague multidisco K1
El embrague K1 es una versión multidisco que constituye el embrague exterior y transmite el par sobre el árbol primario 1 para establecer el arrastre de fuerza de las marchas 1ª, 3ª, 5ª y marcha atrás.
Para cerrar el embrague se aplica aceite a presión a la cámara correspondiente en el embrague K1. Debido a ello, el émbolo 1 se desplaza y comprime el conjunto multidisco del embrague K1. El par se transmite a través del conjunto multidisco del soporte interior hacia el árbol primario 1. Al abrir el embrague, el diafragma resorte oprime de nuevo el émbolo 1 a su posición inicial.

Embrague multidisco K2
El embrague K2 es una versión multidisco que viene a ser el embrague interior, destinado a transmitir el par sobre el árbol primario 2 para las marchas 2ª, 4ª y 6ª.
Para cerrar el embrague se aplica aceite a presión a la cámara K2. El émbolo K2 establece a raíz de ello el flujo de la fuerza a través del conjunto multidisco hacia el árbol primario 2. Los muelles helicoidales oprimen el émbolo 2 de nuevo a su posición inicial al abrir el embrague.


 

Los árboles en la caja DSG se distribuyen de la siguiente forma:

 

Árboles primarios
El par del motor se transmite desde los embragues multidisco K1 y K2 hacia los árboles primarios.

  • El árbol primario 2
    El árbol primario 2 se representa ante el árbol primario 1, debido a la posición que ocupa en el cambio. El árbol primario 2 es una versión ahuecada y unida por medio de estrías con el embrague multidisco K2. Este árbol aloja los piñones con dentado helicoidal para las marchas 6ª, 4ª y 2ª. Se emplea un piñón compartido para las marchas 6ª y 4ª.
    Para detectar el régimen de revoluciones de este árbol primario hay una rueda generatriz de impulsos al lado del piñón de 2ª marcha, para excitar el sensor de régimen del árbol primario 2 G502.

  • El árbol primario 1
    Este árbol discurre a través del árbol primario ahuecado 2. Es solidario del embrague multidisco K1 a través de sus estrías. Aloja los piñones con dentado helicoidal para la 5ª marcha, el piñón compartido para 1ª marcha/marcha atrás y el piñón de 3ª marcha.
    Para detectar el régimen de revoluciones de este árbol primario hay entre el piñón de 1ª/ marcha atrás y el piñón de 3ª marcha una rueda generatriz de impulsos para excitar el sensor de régimen del árbol primario 1 G501.

 

Árboles secundarios
Tal y como el cambio DSG monta dos árboles primarios, también son dos los árboles secundarios que incorpora.
Debido al uso compartido de los piñones para 1ª marcha y marcha atrás, así como para 4ª y 6ª marchas en los árboles primarios se ha podido optimizar la longitud de la construcción del cambio.

El árbol secundario 1
Este árbol aloja:

  • los piñones móviles de 1ª, 2ª y 3ª marchas con sincronización triple,
  • el piñón móvil de 4ª marcha con sincronización simple y
  • el piñón de salida para el ataque al grupo diferencial.

El árbol secundario engrana en el piñón para el grupo final del diferencial.


El árbol secundario 2
Este árbol aloja:

  • una rueda generatriz de impulsos para el régimen de salida del cambio
  • los piñones móviles de 5ª y 6ª marchas y el piñón de marcha atrás, así como
  • el piñón de salida para el ataque al grupo diferencial.

 

Ambos árboles secundarios transmiten el par a través de su piñón de salida hacia el diferencial.

 

Árbol inversor
El árbol inversor se encarga de invertir el sentido de giro del árbol secundario 2 y, con éste, también el sentido de giro del piñón de salida hacia el grupo final del diferencial. Engrana con el piñón compartido para 1ª marcha y marcha atrás en el árbol secundario 1 y con el piñón móvil para marcha atrás en el árbol secundario 2.

 

Diferencial
Ambos árboles secundarios transmiten el par a la corona del diferencial. Este transmite el par hacia las ruedas a través de los palieres.
La rueda de bloqueo de aparcamiento va integrada en el diferencial.

Bloqueo de aparcamiento
Para poder estacionar el vehículo de forma segura y de modo que no pueda rodar involuntariamente al no estar puesto el freno de mano, se integra en el diferencial un bloqueo de aparcamiento.

Así funciona:
Llevando la palanca selectora a la posición «P» se aplica el “bloqueo de aparcamiento”. La uñeta de trinquete incide en los dientes de la rueda de bloqueo de aparcamiento. El muelle fiador encastra en la palanca e inmoviliza la uñeta de trinquete en esa posición. Si la uñeta coincide con un diente de la rueda de bloqueo se tensa el muelle de compresión 1.
Si el vehículo se mueve, la uñeta de trinquete ingresa en el hueco entre dientes de la rueda de bloqueo de aparcamiento, empujada al relajarse el muelle de compresión 1.
La uñeta del trinquete se aplica de forma netamente mecánica, por medio de un cable de mando instalado entre la palanca selectora y la palanca para bloqueo de aparcamiento en el cambio. El cable de mando se utiliza exclusivamente para el bloqueo de aparcamiento.

Sincronización
Para engranar una marcha es preciso desplazar el sincronizador sobre el dentado de mando del piñón móvil. La función de los sincronizadores consiste en unir los piñones a engranar con el árbol de transmisión (árbol secundario).
La sincronización está basada en anillos sincronizadores de latón con recubrimiento de molibdeno. Las marchas 1ª, 2ª y 3ª van dotadas de sincronización triple.
En comparación con un sistema de cono simple se dispone así de una superficie de fricción claramente más extensa. El rendimiento de la sincronización aumenta a raíz de ello, por estar disponible una mayor superficie para la transmisión del calor que resulta del trabajo de sincronización.

La sincronización triple consta de:

  • un anillo exterior (anillo sincronizador)
  • un anillo intermediario
  • un anillo interior (II anillo sincronizador) y
  • el cono de fricción en el piñón móvil / piñón de marcha

 

La adaptación de las grandes diferencias de regímenes entre los diferentes piñones móviles hacia las marchas inferiores sucede así de un modo más rápido. Y las marchas pueden ser engranadas aplicando una menor fuerza.
Las marchas 4ª, 5ª y 6ª tienen un sistema de cono simple. Las diferencias de regímenes para el cambio de estas marchas no son tan grandes. Por ese motivo sucede más rápidamente la adaptación de los regímenes. Debido a esta particularidad tampoco es necesario construir un sistema de sincronización tan complejo.
La marcha atrás tiene una sincronización por cono doble.

La sincronización simple consta de:

  • el anillo sincronizador y
  • el cono de fricción en el piñón móvil/piñón de marcha

 

Transmisión de par en el vehículo
El par del motor se transmite a través del cambio automático DSG y de aquí en las versiones de tracción delantera, los palieres transmiten el par hacia las ruedas delanteras. En el caso versiones de tracción total, el par se retransmite a través de un engranaje angular adicional hacia el eje trasero.
Un árbol cardán transmite el par hacia el embrague Haldex. En este grupo final trasero se integra un grupo diferencial para el eje trasero.

Flujo de fuerza en las diferentes marchas
La transmisión de par en el cambio se lleva a cabo ya sea a través del embrague exterior K1 o bien a través del embrague interior K2.

Cada embrague impulsa a un árbol primario.

  • El árbol primario 1 (interior) es impulsado por el embrague K1 y
  • el árbol primario 2 (exterior) lo impulsa el embrague K2.

La transmisión de la fuerza hasta el grupo diferencial se realiza a través de:

  • el árbol secundario 1 para las marchas 1ª, 2ª, 3ª, 4ª y
  • el árbol secundario 2 para las marchas 5ª, 6ª y marcha atrás.

La inversión del sentido de giro para la “marcha atrás” se lleva a cabo por medio del árbol inversor.

 

Mando de la caja de cambios
La palanca selectora se acciona igual que la de un vehículo con cambio automático. El cambio DSG también ofrece la posibilidad de cambiar las marchas con el sistema Tiptronic.
Tal y como se conoce en los vehículos automáticos, la palanca selectora dispone de bloqueos y del bloqueo antiextracción de la llave de contacto. La función de los bloqueos es la misma que se conoce hasta ahora.

La palanca selectora puede adoptar las siguientes posiciones:

  • P – Parking: p ara extraer la palanca de esta posición es preciso que el encendido esté «conectado» y e pedal de freno pisado. Aparte de ello se tiene que oprimir la tecla de desbloqueo en la palanca selectora.
  • R – Reversa: para seleccionar la marcha atrás hay que oprimir la tecla de desbloqueo.
  • N – Neutral: la transmisión se encuentra en punto muerto al hallarse la palanca en esta posición. Si la palanca selectora se encuentra en esta posición durante un tiempo relativamente prolongado se tiene que volver a pisar el pedal de freno para extraerla de la posición.
  • D – Drive: en esta posición (drive = conducción normal) las marchas adelante se cambian de forma automática.
  • S – Sport: la selección automática de las marchas se realiza de acuerdo con una curva característica para cambios «deportivos», implementada en la unidad de control.
  • + y –: las funciones Tiptronic se pueden ejecutar con las levas del volante al encontrarse la palanca selectora en la pista de selección de la derecha.

 

La palanca selectora está compuesta por los siguientes componentes:

  • Unidad de control para sistema sensor de palanca selectora J587
    Mediante sensores Hall en el alojamiento de la palanca selectora se detecta la posición de ésta y las señales correspondientes se transmiten al sistema Mecatronic a través del CAN-Bus.
  • Electroimán para bloqueo de la palanca selectora N110
    Con el electroimán se bloquea la palanca selectora en las posiciones «P» y «N». Las funciones del electroimán son gestionadas por la unidad de control para sistema sensor de palanca selectora J587.
  • Conmutador de palanca selectora bloqueada en posición «P» F319
    Si la palanca selectora se encuentra en la posición «P», el conmutador transmite la señal «palanca selectora en posición P» hacia la unidad de control para electrónica de la columna de dirección J527.
    La unidad de control necesita esta señal para gestionar el bloqueo antiextracción de la llave de contacto.

El sistema de sensores de palanca selectora:

  • determina todas las posiciones de la palanca selectora para la gestión del cambio,
  • gestiona los diodos luminosos en la cubierta del mando del cambio o bien en la unidad indicadora,
  • gestiona el electroimán para bloqueo de la palanca selectora N110,
  • comunica toda la información a través del CAN Tracción hacia la unidad de control para Mecatronic J743.

No existe ninguna comunicación mecánica entre el mando del cambio y el sistema Mecatronic. Se habla de un «shift by wire» (mando por cable eléctrico). Según se ha mencionado, el cable de mando de la palanca selectora hacia el cambio solamente se utiliza para accionar el bloqueo de aparcamiento.

 

 

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Mecatronic
El módulo Mecatronic está alojado en el cambio, bañado en aceite DSG. Consta de una unidad de control electrónica y una unidad de mando electrohidráulica.
La unidad de control J743 es la central de mando de la Mecatronic. Toda la información que se necesita para la operatividad del cambio y los sistemas colindantes confluye y se analiza en la J743 y se reenvía desde allí. La J743 genera las señales de salida para los actuadores dentro y fuera del cambio. La comunicación con los periféricos se realiza en su mayoría a través del CAN Tracción.
Con la integración de la unidad de control del cambio en el propio cambio (en baño de aceite de transmisión) corresponde una gran importancia a la vigilancia de la temperatura en la electrónica. Altas temperaturas tienen una influencia decisiva sobre la vida útil y capacidad de funcionamiento de componentes electrónicos.
Para vigilar la temperatura del aceite de transmisión se implantan dos termosensores (G93/G510) en la unidad de control del cambio. Miden la temperatura directamente en los componentes expuestos a
riesgo de altas temperaturas. En esta unidad compacta hay doce sensores. Solamente dos sensores van dispuestos fuera de la Mecatronic.

La Mecatronic gestiona, regula y ejecuta las siguientes funciones:

  • Adaptación de la presión de aceite en el sistema hidráulico a los requerimientos y las necesidades en cuestión
  • Regulación del doble embrague
  • Regulación de la refrigeración del embrague
  • Selección de los puntos de cambio
  • Ciclos de cambio de las marchas
  • Comunicación con otras unidades de control
  • Programa de marcha de emergencia
  • Autodiagnosis

La unidad de control para Mecatronic memoriza (autoadapta) las posiciones de los embragues, las posiciones de los actuadores de cambio al estar engranada una marcha y hace lo propio con la presión principal.

Las ventajas de esta unidad compacta son:

  • La mayoría de los sensores se encuentran integrados.
  • Los actuadores eléctricos están alojados directamente en la Mecatronic.
  • Los interfaces eléctricos necesarios por el lado del vehículo se establecen a través de un conector central.

Con estas medidas se reduce la cantidad de conectores y cables. Esto significa una mayor fiabilidad eléctrica y un menor peso. Pero esto también supone cargas térmicas y mecánicas de máximo nivel para la unidad de control. Las temperaturas que pueden intervenir desde –40 °C hasta +150 °C, así como las oscilaciones mecánicas de hasta 33 g no deben afectar la capacidad del sistema para funcionar en circulación.

Unidad de mando electrohidráulica
La unidad de mando electrohidráulica está integrada en el módulo Mecatronic. Esta unidad de mando recoge todas las electroválvulas, las válvulas reguladoras de presión, así como las válvulas hidráulicas de
corredera y los multiplexores.
En el módulo hidráulico hay además una válvula de descarga. Evita que la presión pueda subir hasta magnitudes capaces de provocar daños en la válvula compuerta hidráulica.

 

Según la función asignada a las válvulas, éstas poseen diferentes características de conmutación.
Se diferencia entre:

  • válvulas de conmutación «Sí/No» y
  • válvulas de modulación.
Después de retirar la placa de circuito impreso quedan a la vista las válvulas N89, N90 y N91 para los actuadores de cambio.

A las válvulas de conmutación «Sí/No» pertenecen:

  • las válvulas de actuador de cambio y
  • la válvula de corredera del multiplexor.

A las válvulas de modulación pertenecen:

  • la válvula de presión principal
  • la válvula de aceite de refrigeración
  • las válvulas de embrague y
  • las válvulas de seguridad.

 

Circuito de aceite
El DSG tiene un circuito de aceite en común para todas las funciones del cambio. El circuito contiene un total de 7,2 l de aceite.
El aceite tiene que satisfacer los siguientes requisitos:

  • Asegurar la regulación de los embragues y la gestión hidráulica.
  • Tener una viscosidad estable en toda la gama de temperaturas.
  • Resistir cargas mecánicas de alto nivel.
  • No permitir la espumificación.

Las funciones asignadas a este aceite son:

  • Lubricación/refrigeración del embrague doble, de las ruedas dentadas, árboles, cojinetes y sincronizadores.
  • Mando del embrague doble y de los émbolos para los actuadores de cambio.

Un radiador de aceite, sometido al flujo del líquido refrigerante del motor, se encarga de que la temperatura del aceite no sobrepase los 135 °C.


 

Bomba de aceite
Una bomba de engranajes interiores aspira el aceite y genera la presión del aceite que se necesita para accionar los componentes hidráulicos. Suministra un caudal máximo de 100 l/min a una presión máxima de 20 bares.

La bomba de aceite alimenta:

  • Los embragues multidisco
  • La refrigeración de los embragues
  • El grupo hidráulico de cambio y
  • La lubricación de los piñones

La bomba de aceite se acciona a través de su eje, que gira a régimen del motor. Este eje de la bomba se encuentra dispuesto como un tercer eje en el interior de los dos árboles primarios 1 y 2 que se encuentran uno dentro de otro.

 

Descripción del circuito de aceite
La bomba aspira el aceite del depósito colector a través del filtro del lado aspirante y lo bombea hacia la válvula compuerta de presión principal. El funcionamiento de la válvula compuerta de presión principal es gestionado por la válvula reguladora de presión 3, llamada válvula de presión principal. La válvula de presión principal se encarga de regular la presión de trabajo en el cambio automático DSG.
Debajo de la válvula compuerta de presión principal vuelve un conducto de aceite hacia el lado aspirante de la bomba.
El otro conducto de aceite se ramifica. Una ramificación conduce hacia el radiador de aceite y vuelve desde ahí a través del filtro de aceite a presión hacia el depósito colector. La otra ramificación conduce el flujo del aceite hacia la válvula compuerta de aceite para refrigeración de los embragues.
La presión de trabajo regulada por la válvula 3 se emplea en el cambio para accionar los embragues multidisco y cambiar las marchas.
El radiador de aceite se encuentra asociado al circuito de refrigeración del motor.
El filtro de aceite a presión se encuentra en la parte exterior de la carcasa del cambio.
La válvula de descarga se encarga de evitar que la presión del aceite supere los 32 bares.
El aceite se proyecta hacia los piñones a través del tubo surtidor.

 

 

Gestión electrohidráulica del circuito de aceite
Válvula de presión principal N217
Es excitada por la unidad de control electrónica y gestiona la función de la válvula compuerta de presión principal. De esa forma se regula la presión de trabajo en el sistema hidráulico del cambio automático DSG.
Con la válvula de presión principal se gestionan los caudales de aceite para:

  • el retorno de aceite a través del radiador/filtro de aceite a presión / tubo surtidor de aceite,
  • el retorno a la bomba de aceite.

La presión principal está disponible para ambas válvulas de embrague N215 y N216, destinadas a abrir y cerrar los embragues K1 y K2 y está a disposición de las cuatro válvulas de actuadores de cambio N88, N89, N90 y N91, destinadas a engranar las marchas.

Válvula de multiplexor N92
Se encarga de accionar el multiplexor. El multiplexor permite gestionar la función de los ocho cilindros actuadores de cambio, utilizando sólo cuatro válvulas electromagnéticas.
El multiplexor es oprimido a su posición básica por medio de un muelle. En la posición básica se pueden accionar las marchas 1ª, 3ª, 6ª y R. Si se aplica corriente a la válvula de multiplexor N92, el aceite a presión pasa al multiplexor y éste es oprimido en contra de la fuerza de muelle a su posición de trabajo. De esa forma se pueden accionar las marchas 2, 4, 5 y la posición neutral.

Válvulas de seguridad
Hay respectivamente una válvula de seguridad para el embrague K1 (N233) y una para el embrague K2 (N371), las cuales permiten la apertura rápida del embrague en cuestión. Esto resulta necesario si su presión de embrague efectiva supera el valor teórico asignado.

Sensores de presión G193 y G194
Estos sensores se encargan de controlar la presión en los embragues K1 y K2.
Una válvula de descarga impide que la presión principal aumente en exceso si se avería la válvula compuerta de presión principal.


Sistema de aceite de refrigeración para los embragues
Debido a la ficción mecánica que interviene en los embragues multidisco aumenta la temperatura del embrague doble. Para evitar que se caliente en exceso es preciso refrigerarlo. Para la refrigeración de los embragues hay un subcircuito específico para aceite de refrigeración de los embragues en el circuito principal del aceite.
Al circuito de aceite de refrigeración pertenecen la válvula compuerta de aceite de refrigeración y la válvula reguladora de presión 4 N218 (válvula de aceite de refrigeración para los embragues).

Así funciona:
El sensor de temperatura del aceite del cambio condicionada por el embrague multidisco G509 mide la temperatura del aceite directamente a la salida del los embragues multidisco.
La unidad de control excita la válvula reguladora de presión en función de la temperatura medida. La válvula reguladora de presión aumenta o reduce la presión del aceite en la válvula compuerta de aceite de refrigeración para los embragues, procediendo en función de la temperatura medida.
La válvula compuerta de aceite de refrigeración abre y cierra el conducto de aceite hacia los embragues multidisco, procediendo en función de la presión del aceite.
El caudal máximo del aceite de refrigeración es de 20 l/minuto. La presión máxima del aceite de refrigeración alcanza 2 bares.

 

Accionamiento de las marchas
El accionamiento de las marchas se realiza por medio de horquillas que desplazan los sincronizadores, tal y como se procede en los cambios manuales de tipo convencional. Con cada horquilla se accionan 2 marchas.
El mando de las horquillas en el cambio automático DSG se realiza por la vía hidráulica y no por medio de varillas como las de los cambios manuales convencionales. Las horquillas van alojadas en unos casquillos apoyadas en bolas y guiadas por un cilindro.
Para el accionamiento, la Mecatronic aplica aceite al cilindro izquierdo. En virtud de que el cilindro derecho se encuentra sin presión, la horquilla se desplaza arrastrando el sincronizador. De esta forma se conecta la marcha. Una vez conectada la marcha se suprime la presión aplicada a la horquilla.
La marcha se mantiene colocada, porque la retiene el despullo que lleva el dentado de mando y las muescas de encastre en la horquilla de cambio. En cuanto no se necesita la función de la horquilla, un elemento de encastre, dispuesto en la carcasa del cambio, la mantiene en posición neutra.
Cada horquilla tiene un imán permanente. El imán permanente hace que el sensor de recorrido en la Mecatronic pueda detectar la posición exacta de cada una de las horquillas.

 

Para el funcionamiento correcto del cambio es preciso que la unidad de control del cambio conozca con exactitud las posiciones de las horquillas. Los sensores de recorrido detectan la posición de las
horquillas. Debido a tolerancias de fabricación es necesario autoadaptar en la unidad de control del cambio cada una de las posiciones finales y los puntos de sincronización de cada horquilla (y de cada cambio) (ajuste básico).

Gestión electrónica del cambio

 

 

Sensores
En la misma unidad de control Mecatronic hay doce sensores, solamente dos sensores van dispuestos fuera de la unidad.


Sensor de régimen de entrada al cambio G182
Este sensor va enchufado en la carcasa del cambio. Se encarga explorar electrónicamente la parte exterior del embrague doble y detecta de esa forma el régimen de entrada al cambio. El régimen de entrada al cambio es idéntico al régimen del motor.
El sensor de régimen trabaja según el principio de Hall. En la carcasa de este sensor también se encuentra alojado el sensor G509. Ambos sensores están comunicados con la Mecatronic a través de cables eléctricos.

Aplicación de las señales
Las señales del sensor de entrada al cambio se utilizan como magnitud de entrada para calcular el patinaje de los embragues multidisco. Para este cálculo, la unidad de control también necesita las señales de los sensores G501 y G502. Conociendo el patinaje de los embragues, la unidad de control puede gestionar de un modo más exacto la apertura y el cierre de los embragues. Si se ausenta la señal, la unidad de control emplea el régimen del motor como señal supletoria, procedente del CAN-Bus.

Sensor de régimen del árbol primario 1 G501 y sensor de régimen del árbol primario 2 G502
Ambos sensores están instalados en la Mecatronic. El sensor de régimen G501 detecta el régimen del árbol primario 1. El sensor de régimen G502 detecta el número de vueltas del árbol primario 2. Ambos sensores son versiones de Hall.

 


Para la detección del régimen de revoluciones, cada sensor explora una rueda generatriz de impulsos en el árbol que le corresponde. La rueda generatriz consta de una pieza de chapa, que lleva una capa de caucho-metal. Esta capa constituye pequeños imanes en toda la circunferencia, con sus correspondientes polaridades norte y sur. Entre cada imán existe una abertura espaciadora.

 

Aplicación de las señales
En combinación con la señal de régimen de entrada al cambio, la unidad de control calcula los regímenes de salida de los embragues multidisco K1 y K2 y detecta de esa forma el patinaje de los embragues.
Con ayuda del patinaje, la unidad de control detecta el estado abierto y cerrado de los embragues.
Asimismo se emplea esta señal para saber qué marcha está conectada. En combinación con las señales de los sensores de régimen a la salida del cambio, la unidad de control detecta si está conectada la marcha correcta.
Ambos sensores se encuentran decalados entre sí y alojados en una misma carcasa. De esa forma se generan dos señales decaladas entre sí. Si la señal del sensor G195 tiene nivel dominante «high», la señal del sensor G196 tiene todavía nivel recesivo «low».


Sensor de régimen a la salida del cambio G195 y sensor 2 de régimen a la salida del cambio G196

Ambos sensores se encuentran en la Mecatronic y van unidos de forma indivisible a la unidad de control. Igual que todos los demás sensores de régimen en este cambio, se trata de sensores Hall.
Los dos sensores exploran la misma rueda generatriz de impulsos en el árbol secundario 2.

Aplicación de las señales
Con ayuda de estas señales de entrada, la unidad de control detecta la velocidad y el sentido de marcha del vehículo. El sentido de marcha se detecta a través de las señales mutuamente decaladas. Si se invierte el sentido de marcha las señales ingresan por el orden inverso en la unidad de control.
Si se ausentan estas señales, la unidad de control emplea las señales de velocidad de marcha y sentido de marcha procedentes de la unidad de control para ABS.


Sensor 1 G193 y sensor 2 G194 para presión hidráulica
Ambos sensores de presión se encuentran en la unidad de mando electrohidráulica de la Mecatronic. El sensor 1 G193 está expuesto a la misma presión que actúa sobre el embrague multidisco K1.
La presión del embrague multidisco K2 actúa a su vez sobre el sensor 2 G194.
Con ayuda de estas señales, la unidad de control electrónica para Mecatronic detecta la presión hidráulica que actúa en cada embrague multidisco. La presión hidráulica exacta es un dato necesario para que la unidad de control pueda regular los embragues multidisco.

Funcionamiento
El sensor de presión consiste en una pareja de placas paralelas que conducen la corriente eléctrica. La placa superior va fijada a un diafragma de cerámica, que se pandea en función de las variaciones de la presión. La otra placa está comunicada de forma rígida con un sustrato de cerámica. Esta no reacciona ante las variaciones de la presión. En cuanto la presión varía, el diafragma superior se pandea y hace variar la distancia entre las placas. De esta forma se genera una señal fiable, de magnitud supeditada a la presión del aceite.
Si se ausenta una señal de presión o si no se genera presión se desactiva el ramal correspondiente del cambio. El cambio ya sólo puede funcionar en ese caso en las marchas 1ª y 3ª o bien en 2ª marcha.

 

Sensor de temperatura del aceite del cambio, supeditada al embrague multidisco G509
Este sensor se encuentra en la misma carcasa que el sensor de régimen de entrada al cambio G182. Mide la temperatura del aceite DSG que sale de los embragues multidisco. En virtud de que el aceite se somete a cargas térmicas intensas en los embragues multidisco, presenta en este sitio del cambio la más alta de sus temperaturas. Previo análisis de las señales del sensor de temperatura G509, la unidad de control regula la cantidad de aceite de refrigeración para los embragues y pone en vigor otras medidas más para la protección del cambio.
Este sensor está diseñado de modo que pueda medir temperaturas de forma muy rápida y exacta. Trabaja dentro de un margen de temperaturas comprendidas entre los –55 °C y los +180 °C.
Si se ausenta la señal, la unidad de control recurre a las señales de los sensores G93 y G510, utilizándolas como señales supletorias.

Sensor de temperatura del aceite del cambio G93 y sensor de temperatura en la unidad de control G510
Ambos sensores van dispuestos directamente en la Mecatronic. La Mecatronic se encuentra en baño continuo de aceite DSG, lo cual la calienta. Un aumento intenso de la temperatura puede afectar el funcionamiento de la electrónica.
Ambos sensores miden la temperatura directamente en los componentes expuestos a riesgo de sufrir daños por calor excesivo. De esa forma se pueden poner en vigor oportunamente las correspondientes medidas para reducir la temperatura del aceite y evitar un calentamiento excesivo de la Mecatronic.
Si el aceite del cambio alcanza temperaturas a partir de los 138 °C, la Mecatronic provoca una reducción del par suministrado por el motor. A temperaturas por encima de los 145 °C se deja de alimentar aceite a presión a los embragues multidisco, haciendo que éstos abran.

 



Sensores de recorrido 1 a 4 G487, G488, G489, G490 para actuadores de cambio

Los sensores de recorrido están alojados en la Mecatronic. Son sensores de efecto Hall.
En combinación con los imanes en las horquillas de cambio generan una señal, a través de la cual la unidad de control detecta las posiciones de los actuadores de cambio. Conociendo la posición exacta, la unidad de control aplica presión de aceite a los actuadores de cambio para accionar las marchas que corresponden.
Si un sensor de recorrido deja de suministrar señales se desactiva el ramal afectado en el cambio. En ese caso ya no se pueden utilizar las marchas del ramal afectado.

Cada sensor de recorrido se encarga de vigilar la posición de un actuador de cambio (una horquilla de cambio), con el que se pueden accionar dos diferentes marchas:

  • G487 para las marchas 1ª/3ª,
  • G488 para las marchas 2ª/4ª,
  • G489 para las marchas 6ª/atrás y
  • G490 para la 5ª marcha y posición N.

 

Unidad de control para sistema sensor de la palanca selectora J587
La unidad de control para sistema sensor de la palanca selectora se encuentra integrada en la misma palanca selectora. Trabaja al mismo tiempo como unidad de control y como sensor.
Al hacer las veces de unidad de control trabaja para gestionar el electroimán para bloqueo de la palanca selectora. La iluminación de la palanca selectora se encuentra integrada en esta unidad.
Ademas esta unidad de control aloja los sensores Hall para detectar las posiciones de la palanca selectora y los sensores Hall para la detección de Tiptronic. Las señales de posición de la palanca selectora
y las señales del modo Tiptronic se transmiten a través del CAN-Bus hacia la Mecatronic y hacia la unidad de control para cuadro de instrumentos.


 

Actuadores

Válvula reguladora de presión 3 N217 (válvula de presión principal)
La válvula reguladora de presión 3 se encuentra en la unidad de mando electrohidráulica de la Mecatronic. Es una válvula de modulación.
Con ayuda de esta válvula se regula la presión principal en el sistema hidráulico de la Mecatronic. El factor principal para el cálculo de la presión principal es la presión actual de los embragues, la cual depende a su vez del par suministrado por el motor.
Para la corrección de la presión principal se recurre a la temperatura y el régimen del motor. La unidad de control adapta continuamente la presión principal a las condiciones momentáneas dadas.
Si se avería la válvula de presión se trabaja con la presión principal máxima. Esto puede hacer que aumente el consumo de combustible y puede llegar a provocar sonoridad al cambiar las marchas.

Válvula reguladora de presión 1 N215 y válvula reguladora de presión 2 N216 (válvulas de los embragues)
Las válvula reguladoras de presión N215 y N216 están dispuestas en la unidad de mando electrohidráulica de la Mecatronic. Son válvulas de modulación, que generan la presión de control para los embragues multidisco. La válvula reguladora de presión N215 para el embrague multidisco K1 y la válvula reguladora de presión N216 para el embrague multidisco K2.
Si se avería una válvula de presión se desactiva el ramal afectado en el cambio. Esta avería se indica en el cuadro de instrumentos.


Válvula reguladora de presión 4 N218 (válvula de aceite de refrigeración)
La válvula de presión N218 se encuentra en la unidad de mando electrohidráulica. Es una válvula de modulación que, con una compuerta hidráulica, gobierna la cantidad de aceite que refrigera los embragues.
Para la gestión de esta válvula, la unidad de control utiliza la señal del sensor de temperatura del aceite del cambio, condicionada por los embragues multidisco G509.
Si no es posible excitar la válvula reguladora de presión, fluye la cantidad máxima de aceite de refrigeración a través del los embragues multidisco. A bajas temperaturas ambientales esto puede causar problemas al cambiar las marchas y conducir a un mayor consumo de combustible.

 

Electroválvulas 1 N88, 2 N89, 3 N90 y 4 N91 (válvulas para actuadores de cambio)
Las cuatro electroválvulas se encuentran en la unidad de mando electrohidráulica de la Mecatronic. Son válvulas «Sí/No». Gestionan todas las presiones del aceite a través de la válvula compuerta de multiplexor hacia los actuadores de cambio.
Las electroválvulas se encuentran cerradas al no tener aplicada la corriente, es decir, que no pasa aceite a presión hacia los actuadores de cambio.

La función de las electroválvulas:

  • La electroválvula 1 N88 gestiona la presión del aceite para accionar las marchas 1ª y 5ª.
  • La electroválvula 2 N89 gestiona la presión del aceite para accionar la 3ª marcha y la posición N.
  • La electroválvula 3 N90 gestiona la presión del aceite para accionar las marchas 2ª y 6ª.
  • La electroválvula 4 N91 gestiona la presión del aceite para accionar las marchas 4ª y atrás.

Si se avería una electroválvula se desactiva el ramal en el que se encuentra el actuador de cambio en cuestión. El vehículo ya sólo puede circular en las marchas 1 y 3 o en II marcha, respectivamente.

 

Electroválvula 5 N92 (válvula de multiplexor)
La electroválvula 5 N92 se encuentra en la unidad de mando electrohidráulica de la Mecatronic. Gestiona el multiplexor en la unidad de mando hidráulica. Al ser excitada la electroválvula se pueden
accionar las marchas 2, 4 y 6. Al encontrarse la electroválvula sin corriente se pueden accionar las marchas 1, 3, 5 y atrás.
La válvula compuerta de multiplexor se mantiene en posición básica. Deja de ser posible gestionar las funciones del aceite a presión. Puede suceder que se accionen marchas incorrectas. También puede suceder que el vehículo se inmovilice.

Válvula reguladora de presión 5 N233 y válvula reguladora de presión 6 N371 (válvulas de seguridad)
Las válvulas reguladoras de presión N233 y N371 están alojadas en el módulo hidráulico de la Mecatronic y son válvulas de modulación. Gestionan la función de válvulas compuerta de seguridad en la caja de selección de la Mecatronic.
Las válvulas compuerta de seguridad cortan la presión hidráulica en el ramal del cambio en cuestión si existe un fallo de relevancia para la seguridad.

La funcion de las válvulas:

  • La válvula reguladora de presión 5 N233 gestiona el funcionamiento de la válvula compuerta de seguridad en el ramal del cambio 1.
  • La válvula reguladora de presión 6 N371 gestiona la válvula compuerta de seguridad en el ramal del cambio 2.

Si se avería una válvula reguladora de presión deja de ser posible accionar las marchas en el ramal correspondiente del cambio. Si se avería el ramal 1 ya sólo es posible circular en 2ªmarcha. Si se avería el ramal 2 ya sólo se puede circular utilizando las marchas 1ª y 3ª

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Esquema eléctrico

 

Enlace al CAN-Bus
El esquema de abajo muestra en forma simbólica la integración de la unidad de control Mecatronic para el cambio automático DSG en la estructura del CAN-Bus de datos del vehículo.

Diagnosis
A través del sistema de diagnosis, medición e información para vehículos VAS 5051 están disponibles los siguientes modos operativos:

  • Localización guiada de averías y
  • Funciones guiadas.

Modo operativo «Localización guiada de averías»
En la «Localización guiada de averías» para el cambio automático DSG está disponible un plan de comprobación, con el que puede probar los siguientes sensores, actuadores y la Mecatronic en funcionamiento.
Sírvase tener en cuenta las indicaciones proporcionadas en el VAS 5051 para la comprobación de sensores y actuadores.

Sensores:

  • G93 – Sensor de temperatura del aceite del cambio
  • G182 – Sensor de régimen de entrada al cambio
  • G193 – Sensor 1 p. presión hidrául. del cambio
  • G194 – Sensor 2 p. presión hidrául. del cambio
  • G195 – Sensor 1 para régimen de salida del cambio
  • G196 – Sensor 2 para régimen de salida del cambio
  • G487 – Sensor de recorrido 1 para actuador de cambio
  • G488 – Sensor de recorrido 2 para actuador de cambio
  • G489 – Sensor de recorrido 3 para actuador de cambio
  • G490 – Sensor de recorrido 4 para actuador de cambio
  • G501 – Sensor de régimen árbol primario 1
  • G502 – Sensor de régimen árbol primario 2
  • G509 – Sensor de temperatura del aceite, condicionada por el embrague multidisco
  • G510 – Sensor de temperatura en la unidad de control

Actuadores:

  • N88 – Electroválvula 1
  • N89 – Electroválvula 2
  • N90 – Electroválvula 3
  • N91 – Electroválvula 4
  • N92 – Electroválvula 5
  • N110 – Electroimán para bloqueo de la palanca selectora
  • N215 – Válvula reguladora de presión 1
  • N216 – Válvula reguladora de presión 2
  • N217 – Válvula reguladora de presión 3
  • N218 – Válvula reguladora de presión 4
  • N233 – Válvula reguladora de presión 5
  • N371 – Válvula reguladora de presión 6

Mecatronic:
Mecatronic averiada

  • J743 – Mecatronic vigilancia de marchas
  • J743 – Mecatronic vigilancia del mando del cambio
  • J743 – Mecatronic tensión de alimentación

 

Novedades en las nueva cajas de cambios DSG
La principal novedad que aporta el DSG de siete velocidades con respecto al de seis es que su doble embrague trabaja en seco y no requiere de aceite para su refrigeración, que se consigue por aire. Así, el aceite que necesita es el imprescindible para lubricar el sistema de dentado y los cojinetes, reduciendo el gasto a 1,7 litros. Al no refrigerar por aceite, el nuevo DSG es adaptable a motores que rinden hasta 250 Nm de par máximo, por lo que no es compatible con las versiones más potentes de los vehículos de Volkswagen.
Como ejemplos valen el Golf GTI, cuyo par máximo es de 280 Nm, o el Golf R32, de 320 Nm. Además de un consumo sensiblemente inferior de aceite, el nuevo cambio es notablemente más ligero que su predecesor. Así, de los 93 kilos de «lastre» que implicaba el DSG de seis velocidades, pasamos a los 77 kilos que pesa el de siete, lo que repercute directamente en una mejora del rendimiento del motor.

 

 

 

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