DOBLE EMBRAGUE – Parte II

El último día ya se habían mencionado las nuevas cajas de cambio de doble embrague, cuyas características aparentes se pueden resumir como sistemas que carecen tanto de palanca de cambios como de pedal de embrague, y normalmente se operan con un par de levas en el volante que sirven para subir o bajar marchas respectivamente.

El sistema también puede operar en modo totalmente automático, sin necesidad de actuar sobre las levas, y esta apariencia supone que inicialmente el comportamiento del sistema se asocia como una variante del cambio automático tradicional. Por otra parte su auge y novedad, junto con algunas referencias difusas o ambiguas sobre sus prestaciones en el mundo de la competición, lleva a difundir una nueva moda de controlar el cambio, con unas levas junto al volante, que se incorpora fácilmente a los cambios automáticos tradicionales tratando de rentabilizar un posible tirón comercial.

En todo caso las diferencias entre el nuevo sistema y los cambios automáticos tradicionales son mucho más radicales y profundas de lo que hacen suponer las apariencias, ya que en su configuración interna, estas cajas de cambio son mucho más parecidas a las de tipo manual, que a las automáticas.

Ya se ha comentado anteriormente que la mejor forma de ilustrar esas diferencias entre los sistemas, requiere en primer lugar distinguir con claridad las características propias de los dos (manual y automático), que ya ha sido desarrollada en la entrega anterior, para luego comparar las características del nuevo sistema con los anteriores.

Para ello, en primer lugar vamos a establecer una referencia detallada sobre la secuencia de “operaciones” que realiza el conductor durante la maniobra del cambio de marchas de tipo manual, ya que en el caso del automático no tiene que intervenir.

La Utilización del cambio manual.

En primer lugar cuando el automóvil va circulando y el conductor aborda la maniobra, la primera operación que realiza es la de “pisar” el pedal de embrague, y de forma coordinada y simultánea, “soltar” el pie del acelerador para evitar la cavitación del motor que a partir de ese momento deja de soportar la resistencia de empujar el vehículo.

La segunda operación es desacoplar la marcha o velocidad, que hasta ese momento se encontraba engranada en la caja de cambios. Para ello, se opera con la palanca, moviéndola hasta la posición de “punto muerto”.

En este punto resultaría “opcional” practicar la técnica del “doble embrague”, si el conductor está reduciendo marchas, pero eso es solo un estilo de conducción opcional, que trata de agilizar los movimientos posteriores, y en ningún caso es necesario o imprescindible. Además tampoco conviene confundir esa denominación de una “maniobra”, con el “objeto” que estamos analizando.

La tercera operación imprescindible, es la de insertar la nueva marcha, lo cual se hace desplazando la palanca a una nueva posición, recordando que durante todo este tiempo el embrague se mantiene “pisado”, y por tanto el motor está girando en vacío.

Finalmente la última operación es la de “soltar” el pedal de embrague, volviendo a pisar de forma simultánea y coordinada el acelerador, con el fin de reponer la potencia del motor para que el vehículo continúe la marcha normalmente. Este movimiento requiere una coordinación bastante “sutil” respecto al punto de conexión del embrague dentro de su recorrido, y cualquier brusquedad o falta de destreza, repercute en forma de “tirones” sobre la marcha del vehículo, debido a que la transmisión de potencia y movimiento es “rígida”.

En resumen:

  1. Pisar el pedal de embrague soltando el acelerador.
  2. Desconectar la marcha utilizada, moviendo la palanca a punto muerto.
  3. Conectar una nueva marcha, moviendo la palanca a su posición.
  4. Soltar el pedal de embrague y pisar coordinadamente el acelerador. (destreza)

En estos cuatro pasos se condensa la esencia de las cajas de cambio manuales. Durante los cuatro pasos, el motor tiene que girar en vacío y no puede transmitir potencia. Por otra parte la eficiencia de la transmisión depende en cierta medida de la destreza del conductor para coordinar esos movimientos en el menor tiempo posible, optimizando el empuje sobre el vehículo.

Este tipo de transmisión por ser un sistema rígido, tiene unos límites en cuanto a peso y potencia, del orden de los mil o mil doscientos caballos en vehículos ligeros, y menos de la mitad en vehículos pesados, ya que los “tirones” que puede producir, alcanzarían con facilidad los límites de la tensión máxima en los materiales de engranajes y barras de transmisión, pudiendo generar roturas frecuentes o incontrolables.

En cuanto a la destreza necesaria para conducir, si bien en las primeras épocas del automóvil, se asumía como algo necesario o equivalente a guardar el equilibrio en una bicicleta, el desarrollo posterior y la generalización al gran público, junto con la llegada de cambios automáticos, que ya no requieren esa destreza, supone que cada vez haya un sector más amplio de clientes, dispuesto a evitar la complicación del cambio manual. Sin embargo después de muchos intentos realizados en la industria del automóvil, para automatizar el proceso del cambio manual, y debido sobre todo a la dificultad de coordinar correctamente y en distintas circunstancias, los cuatro pasos, nunca se había conseguido un resultado práctico, que mejorase la eficiencia y coordinación de un conductor diestro, hasta la aparición de las cajas de doble embrague.

Una alternativa entre lo grotesco y lo genial

Una vez expuesto el problema, vamos a formular una propuesta imaginaria que en principio puede resultar extraña, aunque luego haremos algunos matices. Supongamos en principio que disponemos de un vehículo equipado con “dos cajas de cambio” iguales entre si y una “varita mágica”, que nos permite intercambiar entre ambas cajas, la potencia del motor de un modo instantáneo.

Ahora pasamos a analizar paulatinamente la aplicación de los cuatro pasos establecidos, para realizar un cambio de marcha. En primer lugar nos encontramos que el paso 1 (pisar el embrague) ya no es necesario, dado que al disponer de dos cajas, y aunque una de ellas esté siendo arrastrada por la potencia del motor, la otra se encuentra libre, y por tanto podemos conectar la nueva marcha en la caja libre sin necesidad de ningún embrague, con lo que hemos iniciado la nueva secuencia por el paso 3, saltándonos el 1 y el 2.

A continuación aplicamos la “varita mágica” pasando de forma instantánea, la potencia del motor desde una caja de cambios a la otra, con lo que el motor sigue empujando, aunque a partir de ese mismo instante con una marcha (o desmultiplicación) diferente, ya que hemos usado la segunda caja de cambios. Este paso no existía en la relación inicial y por tanto vamos a identificarlo como “0” (cero).

Finalmente para que todo quede como estaba, aún tenemos pendiente “desacoplar” la marcha que veníamos utilizando, y que por tanto se corresponde con el paso 2 de la relación. También hay que considerar que tampoco es necesario desconectar ningún embrague, ya que al disponer de dos cajas de cambio, la que se venía utilizando queda en vacío a partir del paso cero y por tanto la desconexión directa del engranaje no presenta ningún problema.

Finalmente podemos llegar a la conclusión de que con esta artimaña hemos reducido la lista anterior a solo tres pasos, con dos de ellos invertidos, y además nos hemos quitado de en medio el pedal del embrague, dejando algo así:

3 – Conectar la nueva marcha.
0 – Aplicar la varita mágica, cambiando la potencia a la otra caja.
2 – Desconectar la marcha anterior.

Aún queda pendiente la presencia de la palanca de cambios, aunque si lo pensamos bien nos damos cuenta de que una palanca accionada por el conductor, se debe solo a la necesidad de “coordinar” el movimiento con la acción del embrague, y si este no tiene que intervenir, resulta más razonable accionar los engranajes mediante relés o interruptores mecánicos de cualquier tipo, ya que no necesitan estar “coordinados” o “intercalados” en ninguna otra secuencia de movimientos o acciones del conductor.

Eureka!

Este parece el momento indicado para destacar que acabamos de darnos de bruces con una forma de operar mediante un cambio de marchas basado en pares de engranajes, que ya no necesita ni pedal de embrague, ni palanca de cambios. Por otra parte si queremos “traducir” la parte grotesca del ejemplo virtual, debemos recordar que la configuración de una caja de pares de engranajes, se basa en la disposición de dos ejes paralelos denominados “primario” y “secundario”, de los que el secundario recibe la potencia del motor, que pasa al primario a través de la conexión de un solo “par” de engranajes en cada momento.

Si ahora configuramos  una sola caja de cambios, pero con “dos ejes secundarios” y cada uno de ellos solamente con los engranajes de las marchas “pares” o “impares”, y además de esto, acoplamos la potencia del motor mediante “dos” embragues diferentes pero “conmutados” entre sí, de tal forma que la conexión de cualquiera de ellos genera la desconexión del contrario, resulta que hemos implantado de forma bastante razonable los requisitos anteriores, sustituyendo las dos cajas de cambio por un par de ejes secundarios dentro de la misma caja, y la varita mágica por una pareja de embragues conmutados entre sí, que aplican la potencia del motor sobre cada uno de los dos ejes secundarios de forma independiente.

1 – Conectar la nueva marcha.
2 – Conmutar los embragues, cambiando de eje secundario.
3 – Desconectar la marcha anterior.

Analizando el resultado, vemos que además de tener una secuencia de pasos que ya no depende de la destreza o coordinación de movimientos del conductor, y por tanto resulta fácilmente automatizable, también tenemos una transmisión “rígida” que permite al conductor “sentir” el empuje de aceleración del motor en cada momento, y además y lo que es casi más importante, el “tiempo” que se encuentra interrumpida la potencia del motor se ha “reducido” considerablemente ya que ahora solo depende del tiempo de conmutación entre los dos embragues del sistema (milisegundos)

Lógicamente un sistema con estas características ha pasado a convertirse prácticamente en el “Santo Grial” dentro de la competición automovilística y además puede operar indistintamente con una par de “levas” o interruptores o bien mediante un programa informático, por lo que probablemente acabe generalizándose en los vehículos compactos y ligeros, relegando los cambios automáticos mediante “convertidor de par”, a los vehículos más grandes y pesados.

Nota: Las imágenes y referencias que acompañan al artículo se han recopilado desde internet  por medio de Google, y son propiedad de sus respectivos autores.

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