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Edición 01
es
Caja de cambios automática ZF
ZF 4/5HP502/592/602 C
Descripción del funcionamiento
R N D 2 1 12 0 59 7
Índice
Información general
...3Placa de identificación de la caja
de cambios
...5Diseño del sistema
...7Diseño de la caja de cambios
...8Convertidor de par
...9Trenes epicicloidales
...10Ralentizador
...11Engranajes angulares
...13Unidad de mando
...14Cambio de marchas
...15NBS
...16Selector
...17Testigos de advertencia y testigos
...18Interruptor de diagnosis con testigo
...19Kick-down
...20Información general
Descripción y funcionamiento
12
0 28
8
Esta descripción trata sobre las cajas de cambios automáticas ZF 4/5HP502/592/602 C. Las cajas de cambios son de cuatro o cinco marchas y tres niveles de par.
El equipamiento de serie de las cajas de cambios incluye un ralentizador a parte de un convertidor de par.
Un sistema hidráulico de control electrónico realiza los cambios de marchas. Las cajas de cambios están diseñadas con una combinación de marchas mecánicas e hidráulicas.
Una bomba integrada proporciona aceite a presión tanto al sistema hidráulico como al sistema de lubricación de la caja de cambios. El aceite se limpia mediante un filtro. Este filtro se debe sustituir regularmente. Remítase al Manual de servicio, grupo 0.
Debido a que esta descripción se refiere a varios modelos de caja de cambios muy similares, los componentes pueden ser distintos a los que aparecen en las figuras. También puede variar la ubicación de los componentes.
Hay varias generaciones de cajas de cambios. Para averiguar a qué generación pertenece la caja de cambios remítase a la sección Placa de identificación de la caja de cambios.
Para reducir el efecto de cualquier discrepancia debido a las distintas variantes, la Descripción del trabajo y del funcionamiento se ha tratado de la forma más general posible.
Diferencias entre la 1ª y 2ª generación
• Nuevo sistema electrónico de control, ZF denominación EST 46C.
• La unidad de mando se comunica con las demás unidades de mando a través del CAN (red de controladores).
• Se ha prescindido de la unidad de mando del ralentizador, que ahora se encuentra
integrada en la unidad de mando de la caja de cambios.
• Se ha prescindido de los solenoides V501, V503 y V504 del ralentizador, que han sido sustituidos por una válvula proporcional. • En esta publicación se describe la 2ª
generación de la ZF 4/5HP502/592/602 C. La 1ª generación, ZF 4/5HP500/590/600, se describe en otra publicación, remítase al Manual de servicio, grupo 5.
Placa de identificación de la caja de
cambios
Cuando se ponga en contacto con representantes de ZF, utilice el código de identificación ZF que aparece en la placa de identificación de la caja de cambios. La placa de identificación está situada en el lateral o en la parte superior de la caja de cambios.
La placa de identificación está situada en el lateral o en la parte superior de la caja de cambios.
121 09
2
La placa de identificación proporciona la siguiente información:
1 Designación de tipo
2 Número de pieza ZF
3 Número de pieza de Scania
4 Desmultiplicación total (1ª marcha y la marcha más larga)
5 Número de impulsos del sensor de velocidad
6 Capacidad de llenado total de la caja de cambios
7 Especificación del aceite según ZF.
La designación de tipo en la placa de
identificación indica cuantos pasos o marchas tiene la caja de cambios, el nivel de par y a que serie o generación pertenece la caja de cambios. • El primer dígito (4) describe el número de
pasos o marchas que tiene la caja de cambios.
• Las letras HP significan Hydro Planet. • Los dígitos 5 y 0 en la cifra de tres dígitos
indican el nivel de par posible de la caja de cambios (50).
• El dígito 2 en la cifra de tres dígitos indican la serie o la generación a la que pertenece la caja de cambios.
• La letra C quiere decir que la unidad de mando de la caja de cambios se comunica con las demás unidades de mando a través del CAN.
Diseño del sistema
ZF
1 2 3 4 5 6 7 10 13 9 8 12 11 1 20 60 0 14EDC
1 Selector, S5202 Unidad de mando de la caja de cambios,
E502
3 Unidad de mando del EDC
4 Testigo de temperatura del aceite de la
caja de cambios, O500
5 Interruptor del ralentizador, S525. El
interruptor puede estar ubicado también en la unidad eléctrica central, S526.
6 Palanca del ralentizador, S43
7 Conexión eléctrica para las válvulas
solenoide y sensor de frecuencia en la caja de cambios
8 Sensor de temperatura para el
ralentizador, T505
9 Válvula proporcional del ralentizador, V76
10 Válvula solenoide del acumulador, V502
11 Sensor del pedal del acelerador, D35, con
interruptor de kick-down, B26
12 Válvula de freno de servicio con
potenciómetro para el ralentizador
13 Sensor del velocímetro, T20
14 Conexión para el equipo de diagnosis de la
ZF.
Diseño de la caja de cambios
1 Eje de entrada
2 Pared de separación
3 Embrague A
4 Embrague B
5 Carcasa de la caja de cambios
6 Tren epicicloidal 1
7 Tren epicicloidal 2
8 Tren epicicloidal 3
9 Sensor del velocímetro
10 Cubo sincronizador
11 Sensor de frecuencia del eje de salida
12 Embrague F
13 Embrague E
14 Embrague D
15 Cuerpo de válvulas solenoide
16 Sensor de frecuencia de la turbina
17 Cárter de aceite 18 Ralentizador 19 Bomba de aceite 20 Convertidor de par 21 Embrague de bloqueo 22 Eje de turbina
Convertidor de par
Un convertidor de par hidráulico transmite el par del motor a la caja de cambios. El convertidor de par aumenta el par motor al arrancar y proporciona una transmisión de potencia regular.El rendimiento de un convertidor de par hidráulico es menor que el de una transmisión mecánica. Por lo que es necesario un embrague que bloquee el eje de la turbina del convertidor de par con el eje del rodete de la bomba tan pronto como el motor alcance un determinado régimen en primera, segunda o marcha atrás. Entonces el par se
transmite mecánicamente. Esto se conoce como la posición de bloqueo. En marchas más largas, este embrague siempre está acoplado, lo que implica que el par se transmite de la misma forma que en una caja de cambios mecánica.
El convertidor de par está compuesto por tres partes: rodete, estátor y turbina. El rodete de la bomba está situado en el eje de entrada y funciona como una de las mitades del embrague. El rodete de la bomba tiene forma cóncava y se compone de varios álabes curvados.
El rotor de la turbina tiene el mismo diseño que el rodete de la bomba, pero está situado en el eje de salida. El rodete y rotor cóncavos están situados con sus aberturas una frente a otra. En el espacio entre ambos se encuentra el estátor, que también es un rodete con álabes curvados.
Cuando el rodete de la bomba comienza a girar desplaza el aceite entre la bomba y los rotores de la turbina. La fuerza centrífuga del aceite transmite el par del rodete de la bomba al rotor de la turbina. El estátor, que va montado en una rueda libre,
proporcionará par adicional al eje de la turbina cuando exista una diferencia importante en la velocidad de giro entre el rodete de la bomba y el rotor de la turbina. 1 Rodete de la bomba 2 Rotor de turbina 3 Estátor 4 Eje de entrada 5 Embrague de bloqueo Convertidor de par
Trenes epicicloidales
La caja de cambios tiene tres trenesepicicloidales. Están conectados a los ejes de la caja de cambios y entre sí, por medio de embragues de disco. Acoplando y
desacoplando distintas combinaciones de embragues de disco, el par del motor es transmitido mediante los trenes epicicloidales de diferentes maneras, y por lo tanto a
multiplicaciones distintas.
1 Tren epicicloidal 1
2 Tren epicicloidal 2
3 Tren epicicloidal 3
Ralentizador
La caja de cambios está equipada con un ralentizador.
El ralentizador está compuesto por un estátor y un rotor, y su principio de funcionamiento es el mismo que el del convertidor de par. El rotor siempre gira al mismo régimen que el motor. El ralentizador frena cuando se introduce líquido hidráulico a presión en el mismo. Esto hace que se frene el rotor y el eje de salida. Cuando se solicita que frene el ralentizador, con el pedal de freno o la palanca del ralentizador, la válvula solenoide del acumulador se abre y un pistón neumático introduce el líquido en el
ralentizador. Para regular la potencia de frenado del ralentizador, hay una válvula de control para controlar la presión del ralentizador.
Al frenar con el ralentizador se produce bastante calor. El calor se elimina mediante un
intercambiador de calor conectado al sistema de refrigeración del motor.
Cuando el ralentizador no se usa se descarga el líquido y se almacena en un acumulador.
El ralentizador puede producir un par de frenado muy alto. Para evitar que se produzcan
situaciones de frenado críticas o que las ruedas se bloqueen, la unidad de mando de la caja de cambios reduce la potencia del ralentizador cuando se conduce en primera o segunda marcha.
Si el vehículo está equipado con ABS y una de las ruedas está a punto de bloquearse, la unidad de mando del ABS mandará una señal a la unidad de mando del ralentizador para que deje de mandar señales de frenado al ralentizador.
1 Ralentizador
Activación del ralentizador
Interruptor S525
Interruptor S526
118 822
118 820
El pedal de freno activa el ralentizador cuando el interruptor está conectado.
El interruptor puede estar ubicado en la unidad eléctrica central S525 o en el cuadro de
instrumentos S526.
La potencia de frenado aumenta en relación con la fuerza con la que se pisa el pedal de freno. Tan pronto como se aplican los frenos de las ruedas, el ralentizador proporciona la potencia máxima de frenado.
La palanca del ralentizador tiene seis ajustes para distintos pares de frenado.
RETARDER 1 0 3 4 5 2 12 0 859
El vehículo también puede tener una combinación de accionamiento manual y automático del ralentizador. Cuando el
ralentizador está activado y se pisa el pedal de freno hasta el fondo, el par de frenado
necesario es el máximo.
IMPORTANTE El ralentizador es muy potente y actúa sólo sobre las ruedas motrices. En vehículos sin ABS, puede ser inapropiado, e incluso muy peligroso en algunos casos, utilizar este freno en carreteras con superficies resbaladizas.
Engranajes angulares
Para ahorrar el máximo de sitio posible al montar los motores y las cajas de cambios, hay varios diseños para los engranajes angulares con caída.Engranaje angular
El engranaje angular cambia el ángulo 80º en el caso de un motor y caja de cambios montados transversalmente.
Engranaje angular, 80º Engranaje angular con caída
El engranaje con caída cambia el ángulo 80º, lo que permite bajar el árbol de transmisión unos 200 mm en el caso de un motor y caja de cambios montados transversalmente.
Engranaje angular con caída, 80º
Unidad de mando
La unidad de mando E502 de la caja de cambios está compuesta por un microprocesadorprogramado para supervisar y controlar la caja de cambios para que los cambios y la
intervención del ralentizador se produzcan en el momento correcto.
En los vehículos con EDC, la unidad de mando de la caja de cambios se comunica con la unidad de mando del EDC a través del CAN.
La unidad de mando determina que marcha debe utilizar recopilando la información de los sensores de la caja de cambios, del selector, del régimen del motor y de la aceleración. También interviene en el frenado del ralentizador. La unidad también controla todo el proceso de cambio de marchas y supervisa el sistema de mando de la caja de cambios. La unidad de mando de la caja de cambios también controla el ralentizador.
La unidad de mando controla continuamente los cambios de régimen mediante varios sensores y los compensa para alcanzar un confort de cambio alto.
Nota: Todos los cables deben estar conectados a
la unidad de mando nueva antes de conectar la alimentación con la llave de encendido.
Cuando se ponga en contacto con representantes de ZF, refiérase a la unidad de mando como EST 46C, como figura en la etiqueta de la unidad de mando.
Cambio de marchas
Los cambios a una marcha más larga o más corta se realizan acoplando o desacoplando los embragues mediante presión hidráulica. La unidad de mando manda señales a las válvulas solenoide del sistema hidráulico de la caja de cambios para cambiar de marcha o activar el ralentizador.La unidad de mando también supervisa el tiempo de deslizamiento, es decir, el tiempo que los discos de embrague están en deslizamiento al cambiar de marcha. Si el tiempo de
deslizamiento es demasiado corto, los cambios son duros, mientras que si es demasiado largo, los discos se desgastarán rápidamente. El tiempo de deslizamiento es regulado por una presión de modulación.
Si el tiempo de deslizamiento es demasiado largo, por ejemplo, porque el nivel de aceite de la caja de cambios es insuficiente, el botón pulsado del selector parpadeará.
Programas de cambio de marchas
Hay dos programas de cambio de marchas, uno de prestaciones altas y otro económico.
El programa de prestaciones altas es el que se utiliza por defecto. Conectando o desconectando la abrazadera A del conector C874 en la unidad eléctrica central delantera se puede cambiar el programa de cambio de marchas.
• Conectado = Se activa el programa de prestaciones altas.
• Desconectado = Se activa el programa económico.
NBS
Algunas variantes de las cajas de cambios automáticas ZF tienen una función que se llama NBS (punto muerto en las paradas). Está función desacopla las partes en movimiento de la caja de cambios del eje de salida siempre que: • esté seleccionada la primera marcha
• el pedal del acelerador esté en la posición de ralentí
• el freno de pie o el freno de parada estén aplicados
• la velocidad del vehículo sea inferior a 3 km/h.
Sólo es necesario pisar el freno de servicio ligeramente, 0,8 bares, par que se active el NBS. El objetivo de la función NBS es la de reducir el consumo de combustible, especialmente en tráfico urbano donde las paradas son frecuentes. Las cajas de cambios con NBS se pueden identificar mirando el código de 10 dígitos en la placa de identificación de la caja de cambios. Si el tercer dígito por el final es un 5
(xxxx xxx 5xx), la caja de cambios tiene la función NBS.
Selector
El selector S520 informa a la unidad de mando de la caja de cambios sobre la marcha o
programa de cambios de marcha seleccionado por el conductor.
• R = Marcha atrás
Nota: La marcha atrás sólo se puede seleccionar
con el vehículo parado.
• N = Punto muerto. Debe estar seleccionado al arrancar el motor, para paradas largas y cuando se aparca el vehículo.
• D = Posición normal para la conducción hacia delante. Se utilizan todas las marchas. • 2 = Posición normal para la conducción
hacia delante. Se utilizan todas las marchas menos la más larga.
• 1 = Posición para la conducción hacia delante. Sólo se utiliza la marcha más corta. Si pulsa el botón 1 ó 2 al conducir, la caja de cambios reduce de forma normal cuando se reduce la velocidad del vehículo. No cambiará a una marcha más larga al acelerar.
Algunos tipos de selectores sólo tienen los botones R, N y D.
R
N
D
2
1
104 154 SelectorTestigos de advertencia y testigos
Testigo de temperatura del aceite de la caja de cambios
Al frenar con el ralentizador se produce bastante calor. Si el sensor de temperatura en el cárter de aceite de la caja de cambios registra que la temperatura es superior a 106 ºC, se enciende un testigo rojo en el cuadro de instrumentos. Antes de que se encienda el testigo, se reduce el funcionamiento de la caja de cambios para que no se sobrecaliente.
Testigos intermitentes en el selector
La caja de cambios tiene un sistema de aviso para advertir sobre la presencia de averías serias en la caja de cambios y sistema de mando. En el caso de que haya una avería, el testigo de diagnosis y el botón pulsado en el selector S520 comienza a parpadear.
Interruptor de diagnosis con testigo
Interruptor de diagnosis
118 821
El interruptor de diagnosis se utiliza para leer los códigos de avería que puede haber en la memoria de la unidad de mando. Los códigos de avería se indican mediante secuencias de
parpadeo del testigo. El interruptor también se utiliza para borrar los códigos de avería.
El testigo de diagnosis va conectado en paralelo con el selector. Por lo tanto, el testigo de
diagnosis se enciende tan pronto como se conecta la alimentación mediante la llave de contacto.
Si la avería está activa, el botón pulsado del selector parpadeará para avisar al conductor y por lo tanto también parpadeará el testigo de diagnosis.
La memoria de códigos de avería puede
almacenar un máximo de diez códigos de avería.
Kick-down
B25 Interruptor de aceleración (ralentí) B26 Interruptor de kick-down
D35 Potenciómetro
El interruptor de kick-down cierra el circuito justo antes de alcanzar la aceleración máxima. El interruptor de kick-down está integrado siempre en el sensor del pedal del acelerador. Remítase al Manual de servicio de la sección 14. El kick-down se utiliza para reducir, por ejemplo al adelantar, pero también se puede utilizar para retrasar el cambio a una marcha más larga. Manteniendo el pedal del acelerador en la posición de kick-down evita que el motor pierda potencia al cambiar a una marcha más larga en un ascenso.
