Blog Toyobaru - Etiqueta - TL70Un blog en español para comentar la técnica y la actualidad de los gemelos toyobaru: el Toyota GT86 y el Subaru BRZ.2024-03-05T09:19:58+01:00mapurn:md5:1423a0c2acfa7dddfbf3394230ecd581DotclearCurvas de par, potencia y su transmisión a las ruedas (II)urn:md5:6c7b0ca3f76dd17e2d27498ffbe981602018-12-08T23:52:00+01:002019-05-24T19:47:50+02:00mapBRZFA20DFD20ATGT86TL70Técnica<p>Transmisión con caja de cambios automática</p> <p>No hay más diferencias que la caja de cambios en la transmisión del modelo automático del toyobaru. El resto de los componentes son los mismos que en la transmisión del modelo con caja manual. Sin embargo, el modelo automático no ha seducido a los compradores que en su mayoría se han decantado por el modelo manual, y no es siempre por el romanticismo de usar la palanca de cambios. Estoy seguro de que unas levas en el volante seducirían a más de uno si la relación de cambios de la caja automática fuera mas corta. Y es que nadie se explica muy bien por que han montado unas relaciones tan largas.</p>
<p>Comparémoslas:</p>
<table border="1" cellpadding="1" cellspacing="1" center="" style="width: 700px; align=">
<thead>
<tr>
<th scope="col"><strong>Velocidad </strong></th>
<th scope="col">
<p><strong>Relación Manual</strong></p>
</th>
<th scope="col"><strong>Rendimiento </strong></th>
<th scope="col">
<p><strong>Relación Automática</strong></p>
</th>
<th scope="col"><strong>Rendimiento</strong></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td style="text-align: center;">1.ª</td>
<td style="text-align: center;">3,626</td>
<td style="text-align: center;">0,94</td>
<td style="text-align: center;">3,538</td>
<td style="text-align: center;">0,94</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;">2.ª</td>
<td style="text-align: center;">2.188</td>
<td style="text-align: center;">0,94</td>
<td style="text-align: center;">2,060</td>
<td style="text-align: center;">0,94</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;">3.ª</td>
<td style="text-align: center;">1.541</td>
<td style="text-align: center;">0,95</td>
<td style="text-align: center;">1,404</td>
<td style="text-align: center;">0,95</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;">4.ª</td>
<td style="text-align: center;">1.213</td>
<td style="text-align: center;">0,95</td>
<td style="text-align: center;">1,000</td>
<td style="text-align: center;">0,96</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;">5.ª</td>
<td style="text-align: center;">1.000</td>
<td style="text-align: center;">0,96</td>
<td style="text-align: center;">0,713</td>
<td style="text-align: center;">0,95</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;">6.ª</td>
<td style="text-align: center;">0.767</td>
<td style="text-align: center;">0,95</td>
<td style="text-align: center;">0,582</td>
<td style="text-align: center;">0,95</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<p>(Nota: recordad que los rendimientos no son datos oficiales, si no que los he aproximado a mi entender para poder realizar los cálculos)</p>
<p>Como podéis ver, si comparamos las relaciones de cambio nos encontramos con que la cuarta velocidad de la caja automática se corresponde con la quinta velocidad de la caja manual, y eso provoca que la quinta marcha de la caja automática sea más larga que la sexta de la caja manual, con lo que si la sexta marcha de la caja manual ya me parece larguísima … no me quiero imaginar lo que tiene que ser la sexta de la caja automática.</p>
<p>Si calculamos la transformación de par para ambas cajas y lo representamos gráficamente, el resultado es el siguiente:</p>
<p style="text-align: center;"><img alt="Comparativa par motor transmision automatica frente a manual GT86 & BRZ" src="http://data.toyobaru.es/blog/gfx/par_potencia_automatico.png" /></p>
<p>Las líneas punteadas corresponden a la caja manual, mientras que las líneas continuas corresponden a la caja automática. Nótese que la cuarta velocidad automática (en amarillo) coincide con la quinta velocidad manual (azul punteado) por lo que las líneas se superponen.</p>
<p>Fijaros también como la quinta velocidad automática es más larga que la sexta velocidad de la caja manual. Para mí, Esto convierte a la caja automática en una caja prácticamente de cinco marchas, pues salvo en autopistas llanas, no va a haber muchas oportunidades de utilizar un desarrollo tan largo.</p>
<p>He oído a algún propietario el plantearse hasta cambiar las relaciones de la caja de cambios, para resolver ese problema. Sin duda es la solución más adecuada, pues podrías establecer las relaciones de cambio que más te gustaran, pero no quiero pensar en lo que podría costar.</p>
<p>Sin embargo, habría una posibilidad de mejorar la situación a un menor coste (que de todas formas tampoco creo que sea barato, pero si más asequible): Cambiar la relación del diferencial.</p>
<p>Como veíamos en la entrada anterior el diferencial del toyobaru trae de serie un piñón de 10 dientes que rueda sobre una corona de 41 dientes, lo que ofrece una relación de transmisión de 4,1.</p>
<p>Pero en el catálogo de Toyota están disponibles otras alternativas:</p>
<table border="1" cellpadding="1" cellspacing="1" style="width:700px;">
<thead>
<tr>
<th scope="col">Relación de transmisión</th>
<th scope="col">Referencia</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td style="text-align: center;">3,58:1</td>
<td>41201-80125</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;">3,73:1</td>
<td>41201-80050</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;">3,91:1</td>
<td>41201-80052</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;">4,10:1</td>
<td>41201-19605</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;">4,30:1</td>
<td>41201-29606 (Included pinion seal will not fit)</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;">4,56:1</td>
<td>41201-19557 (Included pinion seal will not fit)</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;">4,88:1</td>
<td>41201-80183 (Included pinion seal will likely not fit)</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;">5,13:1</td>
<td>41201-80300 (Included pinion seal will likely not fit)</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<p> </p>
<p>Que a priori se podrían montar (habría que confirmarlo con Toyota). Pero si es posible (y todo apunta que debería serlo), es la forma mas sencilla de cambiar la relación de transmisión. El inconveniente es que es global, es decir, afecta a todas las marchas por igual.</p>
<p>Aun así, fijaros como cambia la curva de par del modelo automático (líneas continuas) si ponemos en el diferencial una relación de 4,88 y mantenemos el resto igual:</p>
<p style="text-align: center;"><img alt="Comparativa par motor transmision automatica modificada frente a manual GT86 & BRZ" src="http://data.toyobaru.es/blog/gfx/par_potencia_automatico_dif.png" /></p>
<p>Las marchas más cortas se acortarían notablemente (50 Km/h en primera a 7.400 rpm, 86 Km/h en segunda), pero el par en éstas se dispararía. En primera, segunda y tercera tenemos mucho más par … la cuarta marcha se ha igualado con la de la caja manual y la quinta y sexta, siguen más largas que las correspondientes a la transmisión manual, pero por lo menos la quinta automática sería más corta que la sexta del manual. Estaría, a mi entender, más equilibrado.</p>
<p>De esto se han dado cuenta otros fabricantes que también ofrecen kits para el diferencial, obviamente con otras relaciones distintas a las ofrecidas por Toyota, como por ejemplo, Tomioka Racing:</p>
<p><a href="https://www.tomiokaracing.com/products/tr-final-gear-drive-4-43-for-subaru-brz-scion-frs-2013">TR Final Gear Drive 4.43 for Subaru BRZ / Scion FRS 2013+</a></p>
<p><a href="https://www.tomiokaracing.com/products/tr-final-gear-drive-4-68-for-subaru-brz-scion-frs-2013">TR Final Gear Drive 4.68 for Subaru BRZ / Scion FRS 2013+</a></p>
<p>Así que para todo hay solución ...</p>http://blog.toyobaru.es/index.php?post/2018/12/08/Curvas-de-par%2C-potencia-y-su-transmisi%C3%B3n-a-las-ruedas-%28II%29#comment-formhttp://blog.toyobaru.es/index.php?feed/atom/comments/57Curvas de par, potencia y su transmisión a las ruedas.urn:md5:cb4c717b851616001934f4763e2e41382018-12-05T13:00:00+01:002021-04-07T18:27:35+02:00mapBRZFA20DFD20ATGT86TL70Técnica<p>Transmisión con caja de cambios manual (TL70)</p> <p>Todo buen aficionado al toyobaru (propietario o no) reconoce inmediatamente esta curva de par motor y de potencia.</p>
<p style="text-align: center;"><img alt="Curvas características par potencia FA20D" title="Curvas características par potencia FA20D" src="http://data.toyobaru.es/blog/gfx/par_motor.png" /></p>
<p>Y es que el característico ‘<em>torque dip</em>’, ese bache en la curva de par entre 3.400 y 4.400 rpm, en la curva de par a máxima carga ha sido objeto de miles de comentarios.</p>
<p>Pero … ¿ cuán relevante es ese bache ?.</p>
<p>Cualquier libro de teoría de vehículos nos dice que las curvas ideales para la tracción de vehículos son:</p>
<p style="text-align: center;"><img alt="curvas ideales tracción vehículos" title="curvas ideales tracción vehículos" src="http://data.toyobaru.es/blog/gfx/par_potencia_traccion.png" /></p>
<p>Es decir, lo ideal es tener una curva de potencia constante … a cualquier régimen de vueltas, y eso obliga a que la curva de par sea asintótica a los ejes de ordenadas y abscisas. Es decir, máximo par a bajas vueltas, mínimo par a revoluciones elevadas (recordemos que la potencia = par . velocidad de giro)</p>
<p>Y entonces … las curvas no se parecen en nada … ¿ qué demonios está pasando ?</p>
<p>Lo que pasa es que la curva ideal de tracción es la que tienen que tener las ruedas del vehículo y las curvas características de par y potencia que se muestran son las del motor, a plena carga, medido en un banco.</p>
<p>Pero entre ambos, hay una serie de elementos encargados de adaptar las ‘bondades’ del motor a las ‘necesidades’ de las ruedas: la transmisión.</p>
<p>Muy esquemáticamente, la transmisión sería algo parecido a esto:</p>
<p style="text-align: center;"><img alt="esquema transmisión vehículos" title="esquema transmisión vehículos" src="http://data.toyobaru.es/blog/gfx/esquema_transmisión.png" /></p>
<p>Y los distintos elementos que la componen (salvo el embrague) tienen como objetivo llevar la potencia hasta las ruedas y adecuar el par a las necesidades de la tracción.</p>
<p>Veamos entonces como afecta la cadena de transmisión del toyobaru a todo este ‘tinglado’.</p>
<ol>
<li><strong>Motor</strong>.- El FA20D es el responsable de generar el par y la potencia con la famosa curva característica anteriormente mencionada. Hay que recordar que esos son los valores que entrega el motor cuando está a plena carga, es decir, con el acelerador al 100%, cosa que normalmente no ocurre en una conducción habitual (salvo que seáis habituales de los circuitos)</li>
</ol>
<ol>
<li value="2"><strong>Embrague</strong>.- La misión del embrague es un poco diferente, pues tiene que permitir diferencias de velocidad de giro entre el eje del motor y el eje de la transmisión, necesarias para que podamos detener el vehículo sin detener el motor o realizar cambios de la relación de transmisión en la caja de cambios. Para nuestro análisis consideraremos que cuando el embrague está funcionando la velocidad entre los dos ejes es exactamente la misma y no tiene ningún tipo de pérdidas (rendimiento=1).</li>
</ol>
<ol>
<li value="3"><strong>Caja de cambios</strong>.- La TL70 es la caja manual de transmisiones que monta el toyobaru (si tengo un rato, sacaré los mismos datos para la caja automática) y tiene las siguientes relaciones de cambio:</li>
</ol>
<table align="center" border="1" cellpadding="1" cellspacing="1" style="width:200px;">
<thead>
<tr>
<th scope="col"> Velocidad </th>
<th scope="col"> Relación </th>
<th scope="col"> Rendimiento </th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td style="text-align: center;">1.ª</td>
<td style="text-align: center;">3,626</td>
<td style="text-align: center;">0,94</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;">2.ª</td>
<td style="text-align: center;">2.188</td>
<td style="text-align: center;">0.94</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;">3.ª</td>
<td style="text-align: center;">1.541</td>
<td style="text-align: center;">0.95</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;">4.ª</td>
<td style="text-align: center;">1.213</td>
<td style="text-align: center;">0.95</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;">5.ª</td>
<td style="text-align: center;">1.000</td>
<td style="text-align: center;">0.96</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center;">6.ª</td>
<td style="text-align: center;">0.767</td>
<td style="text-align: center;">0.95</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<p style="margin-left:35.4pt;">No he encontrado información sobre los rendimientos que tiene cada relación de transmisión (es complicado que los fabricantes nos hablen de sus ineficiencias), así que los he aproximado por unos valores que puedan tener sentido: mejor rendimiento para la relación directa, rendimientos más bajos cuanto mayor sea la relación de cambio. Habrá quien diga que son muy altos, quien diga que son muy bajos, pero para los efectos ilustrativos que pretendo sirven (y no andarán los reales muy lejos de éstos).</p>
<ol start="4">
<li><strong>Transmisión</strong>.- Las juntas cardan y el árbol de transmisión no aportan ninguna relación de cambio, pero seguro que aportan alguna pérdida, así que les vamos a suponer un rendimiento del 99%.</li>
</ol>
<ol start="5">
<li><strong>Diferencial</strong>.- Finalmente, el famoso diferencial FD20AT, tipo Torsen, que monta el toyobaru, es el responsable de entregar la potencia a las ruedas, transformando mediante su grupo cónico, el giro longitudinal, en transversal, permitiendo además que cada rueda trasera gire con velocidades distintas y entregando distinta potencia a cada rueda en función de las necesidades de cada momento. Pero para este ejercicio que estamos haciendo, lo relevante es que el grupo cónico introduce una relación de cambio de 4,1, mediante un piñón de 10 dientes y una corona de 41 dientes. Le vamos a suponer (tampoco he encontrado datos de rendimiento), un rendimiento de 0,97.</li>
</ol>
<p>Pues bien, si recalculamos ahora el par y la potencia en cada una de las marchas que ofrece la caja de cambios, multiplicando el par por las relaciones de cambio, y la potencia y el par, los penalizamos por los rendimientos de cada elemento, obtenemos los datos de tracción (aproximados, porque los rendimientos son aproximados) que ofrece el coche:</p>
<p style="text-align: center;"><img alt="curvas de tracción, par y potencia GT86/BRZ" title="curvas de tracción, par y potencia GT86/BRZ" src="http://data.toyobaru.es/blog/gfx/par_potencia_manual.png" /></p>
<p>Si ahora unimos los máximos de las curvas (en azul el par, en rojo la potencia) obtendremos la curva de par y potencia que tenemos en las ruedas, a plena carga (recordad que partíamos de la curva característica del motor a plena carga)</p>
<p style="text-align: center;"><img alt="curvas de tracción, par y potencia GT86/BRZ" title="curvas de tracción, par y potencia GT86/BRZ" src="http://data.toyobaru.es/blog/gfx/par_potencia_manual_real.png" /></p>
<p>Vemos que ni la potencia es una recta, ni el par es una asíntota, como pide la teoría, pero la transmisión ha hecho su trabajo y empieza a parecerse.</p>
<p>¿ Y el bache de par ? pues (insisto, a plena carga) lo padecemos en primera velocidad, pero una vez superado no deberíamos verlo. En el gráfico se cambia al llegar al corte y cambiando en primera al corte (unos 58Km/h y 7.400 rpm) caemos en segunda a unas 4450 rpm … justo en la salida del ‘<em>torque dip</em>’.</p>http://blog.toyobaru.es/index.php?post/2018/12/05/Curvas-de-par%2C-potencia-y-su-transmisi%C3%B3n-a-las-ruedas.#comment-formhttp://blog.toyobaru.es/index.php?feed/atom/comments/56