COMO FUNCIONA UNA TRANSMISION, O CAJA DE VELOCIDADES MANUAL?
Muchas personas, manejamos o conducimos un vehiculo, movemos la palanca de cambios,y sentimos que podemos controlar el vehiculo hacia atras o hacia adelante; pero que pasaria si no tuvieramos una caja de velocidades:
Recordemos, que un motor, cuando asimila la aceleracion, adquiere mas revoluciones; y esto le da mas fuerza.
Utilizamos el termino asimilar para describir lo siguiente :
Si aceleramos, y el vehiculo no puede moverse debido a que tiene trabado el freno de mano o algo en su camino le impide moverse; el motor no podra asimilar y quemar la mezcla de combustible, y en consecuencia se ahogara, y apagara.
Con este ejemplo pretendemos describir el hecho de que, un motor debe mantener sus revoluciones por encima de las necesidades del vehiculo.
Lo mencionado en el parrafo anterior, pretende dar la idea, de: que si el motor trasladara sus revoluciones, directamente a las ruedas que ejercen la traccion, el acople seria tan brusco que el motor se ahogaria.[se apaga el motor]
Es, este el motivo, o la razon por la que se hace necesaria la instalacion de una caja de velocidades, la cual sirve para administrar las revoluciones del motor .
La rueda volante (flywheel), pertenece al motor; en ella se acopla el disco de embrague, y prensa. El disco de embrague (clutch), y prensa, sirven para dar suavidad, o amortiguar el acople del motor con la caja de velocidades
Aclarado lo anterior, podemos incursionar en el tema que nos ocupa en esta pagina.
La diferencia, entre una caja de velocidades usada en un vehiculo con traccion trasera, y uno con traccion delantera; consiste, en que la caja de velocidades, que se usa para traccion delantera, viene acoplada con el diferencial.
Se llama diferencial, a la parte que se conecta con los ejes que transmiten la revoluciones, de la caja, hacia las ruedas que mueven el vehiculo.
Una caja de velocidades, tiene la funcion de recibir las revoluciones del motor, y transmitirlas hacia las ruedas impulsoras,(en este caso las ruedas de atras).
Cuando un vehiculo inicia su salida, necesita fuerza.
Jasmin Benavides
13-06-2011 22:56
Caja de cambios
Constituye un mecanismo que permite mantener el giro del motor a la potencia y par más conveniente a cualquier velocidad a que desplacemos el automóvil, y como la caja de cambios está compuesta por una serie de engranajes.
Jasmin Benavides
13-06-2011 22:50
Caja de cambios manual de 6 velocidades
Conexión de marchas
Los mecanismos que intervienen en la conexión de marchas son:
• un eje selector,
• cuatro horquillas con las correspondientes barras sobre las que se desplazan,
• y cuatro casquillos de encastre para la retención estática de la marcha.
El eje selector es la pieza principal. Esta sujeto a la carcasa del cambio medíante una tapa en un extremo y en el otro mediante un tornillo de seguridad.
Un casquillo montado en el eje selector incorpora un fiador, que trabaja en todas las marchas. Dispone también de un orificio donde encaja el perno de retención y la zona que actúa sobre el conmutador de la luz de marcha atrás. Además, el eje selector tiene tres dedos de conexión, uno para las horquillas de la 1ª a la 4ª marcha, otro para la marcha atrás y el último para la 5ª y 6ª.
Cuando el eje selector está en reposo, sin ninguna marcha engranada, unos resortes internos lo sitúan de tal forma que uno de los dedos de conexión coincide en la escotadura de la
horquilla de la 3ª y 4ª marcha; el resto quedan libres.
Cada una de las horquillas de las marchas (excepto la marcha atrás) tiene un fiador propio. Cuando se engrana una de las marchas, uno de los casquillos de encastre (fijos en la carcasa del cambio) bloquea la posición de la horquilla impidiendo que esta se desplace.
La combinación del fiador del eje selector con el propio de cada una de las horquillas (retención estática), y los dentados en forma de punta de lanza de los sincronizadores (retención dinámica) evitan que las marchas se desengranen casualmente.
Flujo de fuerza
El par de giro del motor llega al cambio de marchas a través del embrague y entra por el árbol primario. El primario tiene todos los piñones solidarios: su giro constante provoca el giro de todos los piñones de los otros árboles, los cuales permanecen libres.
En el momento que el conductor engrana alguna marcha, provoca que el piñón correspondiente, situado en un árbol secundarlo quede solidarlo al árbol; así el par de giro pasará del primario a el secundario y finalmente al diferencial. Cada una de las marchas tiene como resultado una desmultiplicación propia.
La inversión de giro del secundario II se logra mediante la intercalación del eje para la marcha atrás entre el primario y el secundario II.
Accionamiento de marchas
Los mecanismos que intervienen en la selección y conexión de una marcha se pueden asociar en tres grupos:
• La palanca de cambios,
• dos cables de mando
• y la timonería de conexión.
Palanca de cambios
Tiene libertad de movimiento en cualquiera de las direcciones de los tres ejes espaciales. Así, el mecanismo interior de la palanca puede transformar los movimientos realizados por el conductor en movimientos de tracción y empuje en los extremos de ambos cables,
Los movimientos que realiza la palanca hacia la derecha e izquierda llegarán al cambio como movimiento de selección, mientras que los movimientos de avance y retroceso de la palanca provocarán movimiento de conexión de las marchas.
Cables de mando
Son de tipo blowden y tienen la función de transmitir los movimientos de la palanca hacia la timonería de conexión en el cambio.
De esta forma se reducen las vibraciones sobre las conexiones debidas al movimiento de los grupos mecánicos, así como el aislamiento de ruidos por vibraciones y la carencia de mantenimiento.
Uno de los cables transmite el movimiento de selección y otro los movimientos de conexión.
Timonería de conexión
Está ubicada en la caja de cambios, a la cual están unidos por un extremo los cables de mando y por el otro el eje selector.
Dicho mecanismo transforma los movimientos de los cables de mando en movimientos de desplazamiento axial y de rotación del eje selector, necesarios para la selección y conexión de cada una de las marchas.
Funcionamiento
• Movimiento de selección
Los desplazamientos hacia la derecha e izquierda de la palanca de cambios son transformados en movimientos de tracción y empuje del cable de selección quienes a su vez actúan sobre la timoneria de conexión fijada al eje selector
Así se obtiene un movimiento ascendente o descendente del eje selector, con el que se logra encarar un dedo de conexión en la escotadura de la horquilla de la marcha seleccionada correspondiente.
La conexión de la marcha atrás requiere superar un bloqueo de seguridad situado en el conjunto de ta palanca de cambio, la cual impide la conexión accidental de la marcha.
Para ello es imprescindible presionar la palanca de cambios hacia abajo, hasta superar la fuerza de un muelle; solo así puede superarse el bloqueo por medio de los movimientos hacia la izquierda y adelante en la palanca.
Movimiento de conexión
Los movimientos de avance y retroceso en la palanca provocan movimientos rotatorios del eje de selección. Esta rotación hace que el dedo de conexión desplace la horquilla junto con el manguito de empuje. El manguito de empuje del sincronizador se encarga a su vez de engranar el piñón de la marcha conectada.
Aceite
Esta caja de cambios utiliza aceite G51 SAE 75W90. El vaciado se hará por el tornillo de vaciado situado en la carcasa del cambio y otro en la caja de reenvío.
El llenado debe hacerse hasta el borde inferior del orificio de llenado. Según sean las letras distintivas del cambio y si incorpora tracción a las cuatro ruedas la cantidad varía, pero el punto de control es el mismo, entre los 2,1 y los 2,4 litros.
Jasmin Benavides
13-06-2011 22:48
Caja de cambios manual de 6 velocidades
Estructura
Los elementos que forman la caja de cambios están alojados en el interior de dos carcasas de aluminio, la del "embrague" y la del "cambio".
Los componentes básicos de! cambio son:
• un árbol primario,
• dos árboles secundarios,
• un árbol para la marcha atrás,
• un diferencial y
• la timoneria necesaria para la selección y conexión de las marchas
La versión de tracción total dispone además de una "caja de reenvío", imprescindible para transmitir par de giro al eje trasero.
La utilización de dos arboles secundarios, técnica conocida como "flujo de fuerzas cruzado", permite repartir los piñones móviles de las marchas entre ambos árboles y reducir así la longitud total del cambio.
Cada árbol secundario tiene un piñón de ataque que engrana directamente con la corona del diferencial. Pero sólo transmite movimiento el árbol que tenga engranada una marcha. Todos los piñones tienen dientes helicoidales. Además todas las marchas están sincronizadas, incluida la marcha atrás.
Arbol primario
El primario, sujeto por la carcasa del embrague y la del cambio, está apoyado en ellas medíante rodamientos de rodillos cónicos En el árbol se han mecanizado dos dentados, el de la 2ª marcha (el mas próximo al embrague) y otro que es común para la 1ª y la marcha atrás.
Sobre el árbol se monta un piñón doble, los cuales quedan solidarios. Dicho piñón doble incluye dos dentados, uno para la 6ª y 4ª marchas y otro para la 3ª. En su extremo opuesto al embrague se monta al piñón para la 5ª. Una vez montado, también gira solidario con el árbol.
Arboles secundario
Esta caja de cambio manual tiene dos secundarios: el "árbol secundario I" y el "árbol secundario II". Ambos gravitan en la carcasa del cambio y en la del embrague medíante rodamientos de rodillos cónicos.
En el "secundarlo I" se montan los piñones de la primera hasta la 4ª marcha, mientras que en el "secundarlo II" dispone los piñones de la 5ª, 6ª y marcha atrás
Todos los piñones de los secundarios giran libres sobre rodamientos de agujas. Cuando se engrana una marcha, el piñón correspondiente queda solidario al eje, transmitiendo el par a la corona del diferencial.
Todas las marchas están sincronizadas. Los sincronizadores de todas las marchas están repartidos entre los dos secundarios. Debe destacarse la sincronización doble de la 1º y 2º y 3ª el resto son sincronizadores simples.
El árbol "secundario II" tiene la característica de las zonas ocupadas por los piñones de la 4ª, 1ª y 2ª marcha. Gracias a una arandela derivadora de aceite, el árbol hueco y los tres taladros se logra un correcto engrase de los rodamientos de agujas de los piñones
Otros componentes internos
Eje de marcha atrás
La inversión de giro del secundario se logra mediante e! eje de la marcha atrás, al cual están fijados dos piñones, uno en permanente contacto con el primario y otro con el secundario.
El eje se apoya en la carcasa del cambio y en la del embrague por medio de rodillos de aguja
Diferencial
Descansa en dos rodamientos de rodillos cónicos, uno en la carcasa del embrague y el otro en la del cambio.
Tiene la función de compensar la diferencia de revoluciones de las ruedas motrices al tomar una curva. Está formado por una corona solidaria a la carcasa del diferencial, la cual al girar arrastra la carcasa donde se aloja el eje de los satélites. La actuación conjunta de los satélites y los planetarios, engranados entre sí, compensa la diferencia de giro de las ruedas motrices en curvas.
Con tal de mejorar la suavidad de marcha y reducir ruidos, se ha rectificado cónicamente la carcasa del diferencial en las salidas de los ejes abridados, para alojar un anillo cónico cargado por un resorte, evitando así vibraciones no deseadas en los ejes abridados.
La carcasa del diferencial tiene mecanizados ocho huecos. Con ellos y un transmisor para el velocímetro se obtiene la señal idónea para el cálculo de la velocidad instantánea del vehículo por parte def cuadro de instrumentos.
Caja de reenvio
Los vehículos con tracción total incorporan una caja de reenvío, fijada a la carcasa del embrague, la cual no tiene despiece.
Tiene la función de transmitir un movimiento de rotación entre la carcasa del diferencial y el árbol cardán. Consta de un grupo cónico formado por un piñón de ataque y una corona: ambos giran sobre rodamientos de rodillos cónicos.
El funcionamiento es sencillo: un eje nervado une rígidamente la carcasa del diferencial con el piñón de ataque de la caja de reenvío, el cual a su vez engrana con la corona de la caja
de reenvío y transmite el giro a través del árbol cardán al eje trasero.
Un segundo eje nervado atraviesa la caja de reenvío por el interior, de forma que une un planetario con el eje abridado del palier delantero derecho.
Rafael Rivas
13-06-2011 16:58
Antes de estudiar el funcionamiento de la caja de cambios automática, hay que explicar de forma individual, los elementos básicos que la forman.
Embrague hidráulico
El embrague hidráulico que mas tarde evolucionara llamandose convertidor de par, actúa como embrague automático entre el motor y la caja de cambios que, en estos casos, suele ser automática o semiautomática. Dicho embrague permite que el motor gire al ralentí (en vacío) y además transmite el par motor cuando el conductor acelera.
Está fundado en la transmisión de energía que una bomba centrífuga comunica a una turbina por mediación de un líquido que generalmente es aceite mineral.
Constitución del embrague hidráulico
Está constituido, por dos coronas giratorias (bomba y turbina) que tienen forma de semitoroide geométrico y están provistas de unos tabiques planos , llamados alabes. Una de ellas, llamada rotor conductor, va unida al árbol motor por medio de tornillos y constituye la bomba centrífuga; la otra, unida al primario de la caja de cambios con giro libre en el volante, constituye la turbina o corona arrastrada.
Ambas coronas van alojadas en una carcasa estanca y están separadas por un pequeño espacio para que no se produzca rozamiento entre ellas.
Funcionamiento
Cuando el motor gira, el aceite contenido en la carcasa es impulsado por la bomba, proyectándose por su periferia hacia la turbina, en cuyos alabes incide paralelamente al eje. Dicho aceite es arrastrado por la propia rotación de la bomba o rotor conductor, formándose así un torbellino tórico.
La energía cinética del aceite que choca contra los alabes de la turbina, produce en ella una fuerza que tiende a hacerla girar.
Cuando el motor gira a ralentí, la energía cinética del aceite es pequeña y la fuerza transmitida a la turbina es insuficiente para vencer el par resistente. En estas condiciones, hay un resbalamiento total entre bomba y turbina con lo que la turbina permanece inmóvil. El aceite resbala por los alabes de la turbina y es devuelto desde el centro de ésta al centro de la bomba, en donde es impulsado nuevamente a la periferia para seguir el ciclo.
A medida que aumentan las revoluciones del motor, el torbellino de aceite se va haciendo más consistente, incidiendo con más fuerza sobre los alabes de la turbina. Esta acción vence al par resistente y hace girar la turbina, mientras se verifica un resbalamiento de aceite entre bomba y turbina que supone el acoplamiento progresivo del embrague.
Cuando el motor gira rápidamente desarrollando su par máximo, el aceite es impulsado con gran fuerza en la turbina y ésta es arrastrada a gran velocidad sin que exista apenas resbalamiento entre ambas (éste suele ser de un 2 % aproximadamente con par de transmisión máximo).
El par motor se transmite íntegro a la transmisión de embrague, cualquiera que sea el par resistente y, de esta forma, aunque se acelere rápidamente desde ralentí, el movimiento del vehículo se produce progresivamente, existiendo un resbalamiento que disminuye a medida que la fuerza cinética va venciendo al par resistente.
Al subir una pendiente, la velocidad del vehículo disminuye por aumentar el par resistente, pero el motor continúa desarrollando su par máximo a costa de un mayor resbalamiento, con lo que se puede mantener más tiempo la directa sin peligro de que el motor se cale.
rafael rivas
Rafael Rivas
13-06-2011 16:48
Los elementos fundamentales que componen la mayoría de los cambios automáticos actuales son:
un convertidor hidráulico de par que varía y ajusta de forma automática su par de salida, al par que necesita la transmisión.
un tren epicicloidal o una combinación de ellos que establecen las distintas relaciones del cambio.
un mecanismo de mando que selecciona automáticamente las relaciones de los trenes epicicloidales. Este sistema de mando puede ser tanto mecánico como hidráulico, electrónico o una combinación de ellos.
rafael rivas
Rafael Rivas
13-06-2011 16:35
Cálculo de velocidades para una caja de cambios
Para calcular las distintas relaciones de desmultiplicación que se deben acoplar en una caja de cambios, hay que establecer las mismas en función del par máximo transmitido por el motor, ya que dentro de este régimen es donde se obtiene la mayor fuerza de impulsión en las ruedas. Para ello, basta representar en un sistema de ejes coordenados las revoluciones máximas del motor, que están relacionadas directamente con la velocidad obtenida en las ruedas en función de su diámetro y la reducción efectuada en el puente.
Siendo "n" el número de revoluciones máximas del motor y "n1" el numero de revoluciones al cual se obtiene el par de transmisión máximo del motor (par motor máximo), dentro de ese régimen deben establecerse las sucesivas desmultiplicaciones en la caja de cambios. Entre estos dos limites (n y n1) se obtiene el régimen máximo y mínimo en cada desmultiplicación para un funcionamiento del motor a pleno rendimiento.
Cambios manuales
Cajas de cambio de engranajes paralelos
Esta caja de cambio es la mas utilizada en la actualidad para vehículos de serie, por su sencillo funcionamiento. Esta constituida por una serie de piñones de acero al carbono, que se obtienen por estampación en forja y sus dientes tallados en maquinas especiales, con un posterior tratamiento de temple y cementación para obtener la máxima dureza y resistencia al desgaste.
Estos piñones, acoplados en pares de transmisión, van montados sobre unos árboles paralelos que se apoyan sobre cojinetes en el interior de una carcasa, que suele ser de fundición gris o aluminio y sirve de alojamiento a los piñones y demás dispositivos de accionamiento, así como de recipiente para el aceite de lubricación de los mismos.
Los piñones, engranados en toma constante para cada par de transmisión, son de dientes helicoidales, que permiten un funcionamiento mas silencioso y una mayor superficie de contacto, con lo cual, al ser menor la presión que sobre ellos actúa, se reduce el desgaste en los mismos. Los números de dientes del piñón conductor y del conducido son primos entre sí, para repartir el desgaste por igual entre ellos y evitar vibraciones en su funcionamiento.
rafael rivas
Rafael Rivas
13-06-2011 16:13
Embrague:
Conjunto de piezas que permite conectar o desconectar el motor de la caja de cambios para que sea posible llevar a cabo un cambio de marchas, así como la puesta en movimiento del automóvil. Al apretar con el pié el pedal del embrague se está desembragando, es decir, separando los elementos del embrague, quedando la caja de cambios desconectada del motor; Cigüeñal y eje de entrada en la caja de cambio quedan separados. Al soltar el pedal, tras haberse metido otra velocidad de marcha en la caja, los dos ejes vuelven a girar unidos y perfectamente acoplados.
PROS Y CONTRAS DE LAS CAJAS AUTOMATICAS
Mucho se ha debatido y se debate sobre la conveniencia o no de una caja automática. En Europa, por ejemplo, su uso es muy bajo; los países con más cajas automáticas son Suiza, con un 20%, Suecia y Noruega, con un 14%, y Gran Bretaña, con un 10%. En los Estados Unidos, por el contrario, el 90% de los coches producidos tienen caja automática, y en Asia están cerca de esa cifra. En Europa consideran que la caja automática es para viejos o perezosos y que quienes la utilizan no saben conducir.
Pero poco a poco, este prejuicio va desapareciendo
También existe la idea de que la caja automática desperdicia energía, lo cual es cierto debido a la fricción, la necesidad de darle presión al aceite, las patinadoras del embrague o el convertidor; en suma, energía que se va en calentamiento. Para remediar este problema, los fabricantes agregan cada vez más un lock-up al convertidor, un sistema que, en determinadas velocidades, solidariza parcial o totalmente la turbina con el impulsor.
Entre los pros de una caja automática está la facilidad del manejo y una progresión adecuada de marchas. La carencia de embrague hace, además, que sea ideal para manejar en las ciudades.
Historia
El primer antecedente de una caja automática fue un dispositivo hidráulico para uso marino inventado en 1908; casi 20 años después, la fábrica inglesa Leyland mejoró ese sistema y lo adaptó a los colectivos de Londres.
El Ford T, de las décadas del 10 y del 20, ya usaba una caja con un sistema de engranajes epicicloidal, similar al de las cajas automáticas.
La firma Daimler, en 1930, produjo una caja semi automática formada por un par hidráulico unido a una caja epicicloidal electromagnética. Cinco años más tarde, el italiano Ugo Pavesa desarrolló una caja con tren epicicloidal que funcionaba con aceite a presión; si bien este sistema no pasó del prototipo, mostró que la mejor solución para las cajas automáticas eran los engranajes epicicloidales.
General Motors, el fabricante norteamericano, dotó a sus Oldsmobile de 1937 de una caja semi automática, y en 1939 presentó la Hydro Matic Drive, que reunía un par hidráulico y una caja epicicloidal con cuatro relaciones. Tras la Segunda Guerra Mundial, estos sistemas siguieron evolucionando y el convertidor de par reemplazó al par hidráulico. Desde entonces, las cajas automáticas se perfeccionaron y los fabricantes norteamericanos los utilizaron en la mayoría de los vehículos.
