SISTEMA DE TRANSMISIÓN

EL SISTEMA DE TRANSMISIÓN

El conjunto de elementos que tiene la misión de hacer llegar el giro del motor hasta las ruedas motrices, se denomina sistema de transmisión. Con este sistema también se consigue variar la relación de transmisión entre el cigüeñal y las ruedas. Esta relación se varía en función de las circunstancias del momento (carga transportada y el trazado de la calzada). Según como intervenga la relación de transmisión, el eje de salida de la caja de velocidades (eje secundario), puede girar a las mismas revoluciones, a más o a menos que el cigüeñal.

Si el árbol de transmisión gira más despacio que el cigüeñal, diremos que se ha producido una desmultiplicación o reducción y en caso contrario una multiplicación o súper-marcha.

En la fig. 1 se representa un sistema de propulsión total para camiones.

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Fig. 1

Al desmultiplicar las revoluciones en el secundario, se produce un aumento proporcional del par de salida en el mismo secundario. Por ejemplo:

Si el cigüeñal gira a 1000 r.p.m. y el árbol de transmisión lo hace a 500 r.p.m., se han desmultiplicado las revoluciones del secundario, pero hemos aumentado al doble el valor inicial del par de salida, es decir, hemos perdido velocidad pero hemos ganado fuerza. Se cumple la regla de la mecánica "lo que se pierde en velocidad se gana en fuerza y a la inversa".

La disposición de los elementos del sistema de transmisión dependerá de la situación relativa que exista entre el motor y las ruedas motrices.

Tipos de transmisión

·    Motor delantero y tracción (fig. 2)

Sus ruedas delanteras son motrices y directrices y no posee árbol de transmisión. Este sistema es muy empleado en turismos de pequeña y mediana potencia. En la figura se representa esta disposición en la que (M) es el motor, (E) el embrague, (C) la caja de velocidades y (R) el grupo reductor-diferencial.

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Fig. 2

·       Motor delantero y propulsión (fig. 3)

Las ruedas motrices son las traseras, y dispone de árbol de transmisión. Su disposición es algo más compleja, utilizándose en camiones y turismos de grandes potencias. En la figura se representa esta disposición en la que (M) es el motor, (E) el embrague, (C) la caja de velocidades, (A) el árbol de transmisión y (R) el eje reductor-diferencial.

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Fig. 3

·    Motor trasero y propulsión (fig. 4)

Sus ruedas motrices son las traseras y tampoco posee árbol de transmisión. Este sistema apenas se emplea en la actualidad por problemas de refrigeración del motor. En la figura se representa esta disposición en la que (M) es el motor, (E) el embrague, (C) la caja de velocidades y (R) el grupo reductor-diferencial.

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Fig. 4

·    Propulsión doble (fig. 5)

Utilizado en camiones de gran tonelaje, donde la mayor parte del peso está soportado por las ruedas traseras y mejor repartido.

Este sistema consiste en colocar dos puentes traseros (A) y (B) motrices evitando así colocar un solo grupo cónico de grandes dimensiones. De esta manera el esfuerzo a transmitir por cada grupo cónico se reduce a la mitad, reduciéndose las dimensiones sobre todo las del par-cónico.

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Fig. 5

·   Transmisión total (fig. 6)

Los dos ejes del vehículo son motrices. Los dos puentes o ejes motrices llevan un diferencial cada uno. Con esta transmisión pueden, a voluntad del conductor, enviar el movimiento a los dos puentes o solamente al trasero. Este sistema se monta frecuentemente en vehículos todo terreno (4 WD) y en camiones de grandes tonelajes sobre todo los que se dedican a la construcción y obras públicas.

 

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Fig. 6

Elementos del sistema de transmisión

Para describir los elementos de transmisión, consideramos (fig. 3) un vehículo con motor delantero y propulsión ya que en este el montaje emplea todos los elementos del sistema de transmisión:

o Embrague: tiene como misión acoplar o desacoplar, a voluntad del conductor, el movimiento del motor al resto del sistema de transmisión.

o Caja de velocidades: es la encargada de aumentar, mantener o disminuir la relación de transmisión entre el cigüeñal y las ruedas, en función de las necesidades, con la finalidad de aprovechar al máximo la potencia del motor.

o Árbol de transmisión: transmite el movimiento de la caja de velocidades al conjunto par cónico-diferencial.

o  Mecanismo par-cónico diferencial: mantiene constante la suma de las velocidades que llevan las ruedas motrices antes de tomar la curva. Desmultiplica constantemente las vueltas del árbol de transmisión en las ruedas motrices y convierte el giro longitudinal de éste, en giro transversal en las ruedas.

o Juntas de transmisión: las juntas se utilizan para unir elementos de transmisión y permitir variaciones de longitud y posiciones.

o  Semiárboles de transmisión (palieres): son los encargados de transmitir el movimiento del grupo cónico-diferencial hasta las ruedas motrices, cuando el sistema carece de árbol de transmisión.

 

Embrague

Tiene la misión de acoplar y desacoplar, a voluntad del conductor, el giro del motor de la caja de cambios. Debe transmitir el movimiento de una forma suave y progresiva, sin que se produzcan tirones que puedan producir roturas en algunos elementos del sistema de transmisión.

Se encuentra situado entre el volante de inercia (volante motor) y la caja de velocidades. Dentro de la gran variedad de embragues existentes, caben destacar los siguientes:

o   Embragues de fricción.

o   Embragues hidráulicos.

o      Embragues electromagnéticos.

·   Embrague de fricción monodisco de muelles

El embrague de disco está constituido por los siguientes elementos (fig. 7):

o Disco de embrague o conducido (D), que transmite el movimiento mediante estrías al primario (E) de la caja de cambios.

o Plato o disco de presión (P), que es arrastrado en su giro por la carcasa y es empujado hacia el volante por los muelles (M).

o       Carcasa (C), unida al volante mediante tornillos (T).

o  Collarín de embrague (G), formado por un tope de grafito y arandela de presión o por un rodamiento de empuje.

o Horquilla de desembrague (H), que accionada por el conductor, empuja al collarín.

o   Patillas o palanca de desembrague (F), que tira del plato de presión

o    Muelles de compresión (M), colocados entre carcasa (C) y plato de presión (P).

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Fig. 7

Disco de embrague (fig. 8)

Este disco, denominado también disco conducido, está montado en el estriado del primario de la caja de cambios, y está situado entre el volante motor y el disco de presión.

Este elemento está constituido por un disco de acero (A) con unos cortes radiales. El disco va unido a un cubo (C) a través de unos muelles helicoidales (M), haciendo la unión elástica entre los dos elementos, amortiguando las oscilaciones del disco cuando entra en contacto con el volante de inercia.

El cubo (C) está estriado y se acoplará en el extremo del eje primario de la caja de velocidades. El extremo del primario, posee también un estriado para su unión con las estrías del cubo, del disco.

A ambos lados del disco se colocan unas guarniciones (F) de un material fibroso, con un alto coeficiente de rozamiento, fuertemente adherente, y muy resistente al calor y al desgaste por rozamiento. Una de las caras del disco conducido entra en contacto con el volante de inercia y transmite el giro de embrague. La otra cara del disco conducido entra en contacto con el plato de presión haciendo girar todo el conjunto.

El diámetro del disco de embrague depende de la potencia a transmitir, es decir, a mayor potencia a transmitir mayor diámetro de disco de embrague.

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Fig. 8

Plato de presión (fig. 9)

Está formado por un disco (P) de acero fundido en forma de corona circular, que va unido a la carcasa por medio de los muelles (M) de los mecanismos de presión y a las palancas (B), realizando un desplazamiento axial durante el accionamiento del pedal de embrague, cuando se quiere desembragar o embragar.

Está situado entre el disco de embrague y la carcasa. A través de los mecanismos de presión, empuja fuertemente al disco de embrague contra el volante de inercia, quedando dicho disco oprimido entre el volante motor y el disco de presión y transmitiendo el movimiento al eje primario sin resbalamientos. Las palancas retirarán al disco de presión cuando se pise el pedal del embrague.

Algunos tipos de embrague llevan solamente un muelle central en vez de varios colocado en la periferia y sobre el disco de presión y otros, que son los más utilizados en turismo, llevan un diafragma, como se verá en este capítulo.

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Fig. 9

Carcasa (fig. 10)

Es la pieza exterior (C) que cubre todo el conjunto de embrague. Sujeta las palancas y muelles al disco de presión, formando todo ello un solo conjunto.

La carcasa está unida por los tornillos en los orificios (T) al volante de inercia de forma solidaria.

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Fig. 10

Funcionamiento

La situación normal de un embrague es la de "embragado", pedal suelto, en que el movimiento del cigüeñal se transmite íntegro al disco conducido (P) y al eje primario (Z) de la caja de cambios (fig. 11).

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Fig. 11

En esta situación, el disco conducido (D) o de embrague, queda aprisionado entre el volante (V) y el plato de presión (P) por la acción de los muelles (M).

Cuando el conductor pisa el pedal de embrague (fig. 12), el movimiento no se transmite al primario (Z) y se dice que está "desembragado".

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Fig. 12

El esfuerzo y movimiento del conductor llega a la horquilla (H) que empuja al collarín (G) y éste a las palancas (B) que vencen los muelles (M), retirando al plato de presión (P) y liberando así el disco (D) que queda holgado entre el volante (V) y plato de presión (P), sin transmitir movimiento al primario por quedar desacoplado.

·      Embrague de fricción monodisco de diafragma

Es un embrague de fricción (fig. 13) el cual, tiene como mecanismo de presión y mando, un diafragma elástico (F) que hace la función de muelle y ejerce su presión sobre el disco (P). Este diafragma tiene forma cónica y posee unos cortes radiales, que a su vez actúa de palanca.

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Fig. 13

Es el más utilizado en la actualidad por su sencillez y eficacia.

Funcionamiento

Embragado (fig. 14)

El funcionamiento es igual que en el caso anterior, siendo el diafragma (F) el que presiona al plato de presión (P) al disco conducido (D) contra el volante (V) de inercia del motor.

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Fig. 14

Desembragado (fig. 15)

Al pisar el pedal de embrague, la horquilla (H) empuja el collarín (G), el cual presiona sobre el centro del diafragma (F), invirtiendo la conicidad y arrastrando consigo el plato de presión (P).

El disco de embrague (D) queda libre, sin ninguna fuerza de presión contra el volante de inercia.

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Fig. 15

· Embrague de fricción de dos discos (fig. 16)

Este sistema de embrague se utiliza cuando la fuerza a transmitir es muy grande y con un solo disco no es posible transmitir toda la potencia del motor.

Está formado por dos discos (D), cuya superficie total de adherencia es equivalente a la que se necesitaría con un solo disco, utilizando un plato de arrastre (A) adicional situado entre ambos discos.

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Fig. 16

El funcionamiento es igual a los embragues normales. La presión se transmite igualmente por medio de los muelles (M) o diafragma, aunque el recorrido del collarín es mayor y el sistema de presión más potente, con el fin de que el desembragado se realice en ambos discos.

·      Embrague en baño de aceite

Este embrague de discos y láminas múltiple se emplea en motocicletas.

Los discos giran lubricados en aceite. Estos embragues húmedos trabajan con suavidad y sufren poco desgaste.

·     Embragues automáticos mecánicos

Los embragues automáticos empleados en automóviles de tamaño medio, efectúan todo el proceso durante el arranque y en los cambios de marchas, de una forma automática. No llevan pedal de embrague y se utilizan generalmente con cajas de velocidades de cambio automático. Los más utilizados son:

Embrague automático de contrapeso

No lleva pedal de accionamiento, tampoco horquilla ni collarín. La acción de embragado y desembragado se confía a unos contrapesos, que actúan por la acción de la fuerza centrífuga al aumentar las revoluciones del motor (fig. 17).

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Fig. 17

Este sistema permite realizar un proceso de acoplamiento muy progresivo, debido a que la presión ejercida sobre el disco (D) está en función del régimen de revoluciones del motor. No se utiliza frecuentemente.

Embrague automático de cono y rodillos

Estos embragues suelen montarse, generalmente, con caja de cambios automáticas. En algunos casos llevan acoplados un embrague monodisco cuando utiliza cajas de velocidades no automáticas (fig. 18).

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Fig. 18

Actúa también por fuerza centrífuga. El elemento centrífugo consiste en unos rodillos que se deslizan por una zona de superficie cónica.

En la fig. 18, para una mejor compresión, se indica las posiciones de los rodillos durante el desembrague (mitad superior) y embrague (mitad inferior de la figura), que dependerá de las revoluciones del motor.

· Embrague semiautomático (fig. 19)

Con los embragues semiautomáticos se consigue ahorrar esfuerzo al conductor. Es un modelo intermedio entre embrague normal y uno automático.

El apriete del plato conductor (P) contra el volante, en vez de hacerse con potentes resortes como el embrague de disco, se hace por unos contrapesos (C) giratorios sobre cojinetes de agujas en los extremos de las palancas (A) de desembrague. Lleva resortes (M) pero menos potentes y collarín (G) para su accionamiento.

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Fig. 19

La ventaja que presentan es muy pequeña durante el desembrague; únicamente se nota al iniciar la marcha con el motor a ralentí para meter la primera velocidad. En el resto de los cambios, el motor no está a ralentí, por lo que el conductor, para desembragar, tiene que vencer los resortes y la fuerza centrífuga de los contrapesos. Estos embragues son poco usados en la actualidad.

·   Embragues hidráulicos

Este embrague hidráulico se utiliza con caja de cambios automáticas o semiautomáticas. Emplea, para su funcionamiento, un fluido generalmente aceite, y se basa en la transmisión de energía hidráulica de una bomba centrífuga a una turbina receptora. Se denominan también turboembragues.

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Fig. 20

Para comprender bien este principio partimos del ejemplo de dos ventiladores (fig. 20), colocados uno frente al otro. El ventilador (B), conectado a la red, mueve el aire y lo proyecta como impulsor o bomba sobre el otro ventilador (T) que está sin conectar. Éste último, al recibir el aire, se pone a girar como una turbina receptora.

Constitución

Esta constituido, como puede verse en la fig. 21, por dos coronas giratorias (B) y (T) y están provistas de unos tabiques planos (H) llamados álabes. Una de ellas, llamada corona motriz (B), va unida al árbol motor y constituye la bomba centrífuga; la otra (T), unida al primario de la caja de cambios constituye la turbina o corona arrastrada.

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Fig. 21

Ambas coronas van alojadas en una carcasa estanca y están separadas por un pequeño espacio para que no se produzca rozamiento entre ellas. La trayectoria que lleva el líquido (L), (torbellino tórico) se representa en la misma figura.

Funcionamiento

Ralentí (fig. 22).

La bomba (B), que va acoplada al volante motor, se encuentra frente a la turbina (T), de la cual la separa un pequeño espacio. Cuando el motor gira a ralentí, la fuerza centrífuga de (B) es insuficiente para que el aceite haga girar la turbina (T) y, por consiguiente, el coche no se mueve.

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Fig. 22

Régimen de revoluciones medio (fig. 23)

Al aumentar la velocidad del motor, la fuerza centrífuga de (B), proyecta el aceite contra la turbina (T) y transmite cierto esfuerzo de torsión. Pero hay un gran deslizamiento en el conjunto: el eje de salida (P), gira, por tanto, mucho más despacio que el de entrada (M).

Existe un gran resbalamiento.

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Fig. 23

Régimen de revoluciones alto (fig. 24)

A partir de un régimen determinado del motor, la velocidad del aceite es suficiente para comunicar toda la energía. En este caso la transmisión es casi directa, lo que permite al eje de salida (P) girar a casi un 98 por 100 del régimen del eje de entrada (M).

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Fig. 24

Prácticamente no existe resbalamiento.

Ventajas

Estos embragues tienen las siguientes ventajas:

o   Ausencia de desgastes.

o    Larga duración de servicio útil (cambio de aceite cada 20.000 km).

o   Arranque y funcionamiento muy suave.

Inconvenientes

Los inconvenientes que presentan estos embragues, se deben a un mayor consumo de carburante y a mayor coste de adquisición, no pudiéndose emplear para caja de velocidades de cambio manual.

·       Embrague electromagnético (fig. 25)

El funcionamiento del embrague electromagnético está basado en la acción de un campo magnético, creado por un potente electroimán (E), montado en el volante de inercia (V).

El electroimán hace la función de plato de presión y actúa sobre una armadura (D) que se une al primario (P) de la caja de velocidad, haciendo la función de disco conducido o disco de embrague.

El giro de esta armadura se producirá cuando se cree el campo magnético, haciendo girar a la armadura por atracción, sin existir de esta manera ningún tipo de rozamiento.

Para reforzar la acción del campo magnético, en el entre-hierro hay polvo magnético (G), a base de partículas de acero, cromo y aluminio.

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Fig. 25

Durante el funcionamiento se controla la alimentación eléctrica del electroimán a través de una serie de relés, accionados según el momento, por el interruptor de encendido, el pedal del acelerador y el pedal del embrague.

Funcionando el motor al ralentí, el campo magnético creado es poco potente y la armadura del eje primario no puede ser arrastrada.

Al pisar el acelerador, el campo magnético creado es más potente y la armadura de eje primario es arrastrada.

El pedal de embrague no efectúa ningún accionamiento mecánico sobre el embrague, realizando su acción durante el desembrague, anulando la alimentación eléctrica sobre el electroimán. De esta manera, la armadura del eje primario queda libre del campo magnético que la movía.

Este embrague tiene una vida útil muy alta debido a la ausencia de rozamientos. No tiene regulación y es muy suave.

·    Sistema de mando de los embragues

El sistema de mando tiene la misión de transmitir el movimiento ejercido en el pedal de embrague hasta la horquilla y el collarín. Se emplea para el accionamiento de embragues que no sean automáticos o electromagnéticos.

Se utilizan los siguientes tipos:

o       Accionamiento por articulación mecánica o sistema mecánico.

o Sistema de accionamiento hidráulico o sistema hidráulico.

o    Sistema de accionamiento neumático o sistema neumático.

Sistema mecánico (fig. 26)

Consiste en unir a través de un cable o una varilla (V), el pedal (P) con la horquilla (H) del collarín (C). Lo utilizan pequeños y medianos turismos, debido al poco esfuerzo que hay que realizar.

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Fig. 26

Sistema hidráulico (fig. 27)

Es muy empleado este sistema cuando el embrague (D) se encuentra alejado del pedal (A) y el esfuerzo a realizar para su accionamiento es grande.

Este sistema coloca una bomba (B), cuyo émbolo es accionado por el pedal de embrague (A). La unión entre la bomba y el bombín se realiza a través de una tubería de conexión (C) y entre el bombín (F) y la horquilla (H) por medio de la varilla (V). Con este sistema se multiplica el esfuerzo de accionamiento, ejercido por el conductor, en el pedal de embrague.

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Fig. 27

Sistema neumático (fig. 28)

Este sistema se emplea cuando el embrague está alejado del pedal y cuando el esfuerzo a realizar para su accionamiento es grande.

Se utiliza en vehículos pesados, aprovechando la instalación de los frenos de aire comprimido, aunque es poco empleado. La fuerza que el aire comprimido tiene, ejerce sobre un émbolo unido a la horquilla del collarín, un esfuerzo que permite el desembrague.

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Fig. 28

El pedal (P) de embrague controla, a través de las válvulas (V), el paso del aire comprimido desde un calderín (C) de almacenamiento, hasta el émbolo de empuje (E).

Caja de velocidades

· Función de la caja de velocidades

La misión de la caja de cambios es convertir el par motor. Es, pues, un convertidor o transformador de par.

Un vehículo avanza cuando vence una serie de fuerzas que se oponen a su movimiento, y que constituyen el par resistente.

El par motor y el resistente son opuestos.

La función de la caja de cambios consiste en variar el par motor entre el motor y las ruedas, según la importancia del par resistente, con la particularidad de poder intervenir en todo momento y conseguir el desplazamiento del vehículo en las mejores condiciones.

·      Tipos de caja de cambio de velocidades

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Cajas de cambios manuales

Son las utilizadas en la mayoría de los automóviles de serie, por su sencillez y economía. Es accionado manualmente mediante una palanca de cambio. Podemos considerar tres partes fundamentales en su constitución:

Caja o cárter: donde van montadas las combinaciones de ejes y engranajes. Lleva aceite altamente viscoso (SAE 80: valvulinas).

Tren de engranajes: conjunto de ejes y piñones para la transmisión del movimiento.

Mando del cambio: mecanismo que sirve para seleccionar la marcha adecuada.

Estudiamos tres tipos de cajas de cambio manuales:

Caja manual de toma variable desplazable

Actualmente las cajas de velocidades de toma variable apenas se usan, pues han sido desplazadas por las de toma constante, que presentan los engranajes tallados con dientes helicoidales, permitiendo que los piñones del eje primario o intermediario y secundario estén siempre en contacto.

Las de toma variable, al ser los dientes rectos, tienen más desgaste y producen más ruido.

La palanca tiene tantas posiciones como velocidades, más la de punto muerto.

Constitución (fig. 29)

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Fig. 29

Está formada por una carcasa (C), dentro de la cual hay tres ejes principales:

o El primario (P). Es el que recibe el movimiento del motor a través del embrague mediante un estriado que lleva en su extremo.

o El intermediario (I). Está formado por una serie de piñones, de diámetro cada vez más pequeños, que están fijos a dicho eje.

o   El secundario (S). Se monta a continuación del primario y se apoya en éste.

Sobre el secundario van montados otra serie de piñones que se pueden desplazar a lo largo de unas estrías, pero que giran con él. Su tamaño es de menor a mayor diámetro.

Un pequeño eje con su piñón acoplado al más pequeño del intermediario para la marcha atrás (inversor de marcha).

Los piñones del secundario se desplazan sobre las ranuras mediante unas horquillas que maneja el conductor con la palanca de cambio.

Caja de cambios manual de toma constante normal silenciosa

Es éste un montaje que nos permite la utilización de piñones helicoidales.

Los piñones helicoidales se caracterizan por la imposibilidad de ser engranados estando en movimiento. Es preciso, por tanto, que estén en toma constante.

Al existir distintas relaciones de engranajes es necesario que los piñones del árbol secundario (S) giren libres sobre dicho árbol.

Al ser una necesidad el girar libres los piñones en el árbol secundario (S), para realizar la transmisión es preciso fijar el piñón correspondiente con el árbol secundario.

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Fig. 30

Esta fijación puede realizarse, como muestra la fig. 30, mediante un buje desplazable (B), que tiene mecanizado una corona dentada frontal que, al desplazarse hacia el piñón, engrane con otra corona similar mecanizada en este último, o mediante sincronizadores (fig. 33).

Funcionamiento

Tenemos en la fig. 31 las distintas cadenas cinemáticas correspondientes a las distintas velocidades.

Las flechas indican la transmisión del movimiento para cada posición.

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Fig. 31

Como vemos, esta transmisión se realiza:

o   Para las velocidades intermedias, 1ª, 2ª y 3ª, al dirigir los bujes desplazables hacia los piñones correspondientes a dichas velocidades del árbol secundario.

o Para la toma directa, al dirigir el buje hacia el piñón del árbol primario.

o   Para la marcha atrás se desplaza el piñón inversor de dientes rectos.

Caja de cambios manuales de toma constante simplificada sincronizadas (fig. 32)

Muy empleada en la actualidad, ya que hay gran cantidad de vehículos de tracción delantera. Las tracciones delanteras se emplean por su sencillez mecánica y su economía de elementos (no tienen árbol de transmisión).

El secundario de la caja de cambios va directamente al grupo cónico diferencial (T) y, además, carece de eje intermediario por la que el movimiento se transmite del primario (A) al secundario (D) mediante sincronizadores (S). En el eje secundario (D) va montado el piñón de ataque del grupo cónico (I). Se suelen fabricar con una marcha multiplicadora de las revoluciones del motor (superdirecta), que resulta muy económica.

La caja de cambios de desplazables, descrita anteriormente, tiene el inconveniente de que el paso de una velocidad a otra es ruidoso por el choque de los dientes entre los piñones que van a engranar. Esto ocurre porque las velocidades de los piñones que han de acoplarse son desiguales.

Para evitar este ruido y desgaste de los engranajes, se ha recurrido al empleo de cajas de toma constante sincronizadas. La silenciosa, como se ha visto anteriormente, consiste en tener en toma constante el intermediario con los piñones del secundario, con la particularidad de estar montados locos sobre él. Cuando se quiere obtener una velocidad, un cubo que va sobre estrías en el secundario se desplaza hasta encajar mediante tetones en el piñón loco, quedando así unido al secundario y consiguiendo una velocidad.

Con este acoplamiento en toma constante, tampoco se eliminan los ruidos completamente al efectuar los cambios, ya que las velocidades del cubo desplazable y del piñón loco no son iguales. Por ello se recurre a los cambios sincronizados que permiten igualar en el momento del cambio las velocidades de rotación de los cubos o piñones desplazables con las de los piñones locos. Así, la toma de contacto y engranaje se hace suavemente, sin choques ni ruidos.

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Fig. 32

Sincronizador (fig. 33)

Los desplazables del sincronizador (A) y los piñones locos del secundario (B) tienen sus caras tronco-cónicas invertidas, cóncavas (A) en el desplazable y convexas (C) en el piñón loco. A estos conos se les llama "conos de sincronización".

Lleva un fijador para fijar la posición del desplazable (E).

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Fig. 33

Funcionamiento

Una vez desembragado el motor, con la palanca de cambios, se actúa sobre el desplazable correspondiente a la velocidad que se quiere obtener. Las primeras que entran en contacto son las superficies troncocónicas de ambos piñones (fig. 34), (desplazable A y el C), igualando sus velocidades. Acto seguido se desplaza el cuerpo exterior (E), venciendo el fiador (F) de muelle y bola, hasta acoplarse al dentado del piñón loco (fig. 35).

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Fig. 34

El movimiento se efectúa en dos tiempos; uno de toma de contacto de los conos (A y C) para igualar velocidades y otro para acoplar al desplazable (E) con el piñón loco (B).

El mismo desplazable se usa para dos velocidades, ya que lleva un cono a cada lado, y el desplazable exterior engrana con uno u otro piñón, como puede apreciarse en la fig. 32, en la que, mediante dos sincronizadores, se consiguen cuatro velocidades sincronizadas.

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Fig. 35

 

Grupo divisor

En la fig. 36 se representa un grupo adicional divisor, que puede dar dos relaciones de velocidades. La gama rápida (largas) y la gama lenta (cortas).

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Fig. 36

Grupo reductor

La fig. 37 representa un grupo adicional reductor.

Es un grupo adicional a la caja de cambios que permite duplicar su número de velocidades.

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Fig. 37

Las combinaciones de estas relaciones, con la caja de cambios, hacen posible obtener una gama de velocidades con dos fases:

· Rápida (largas).

·    Lenta (cortas).

El conductor dispone, generalmente, para cada posición de la palanca de cambios de una relación rápida y otra lenta.

De combinarse ambas gamas, en el total de posiciones de la palanca, se obtiene el doble de relaciones.

La combinación parcial o total dependerá de las condiciones y circunstancias de uso del vehículo.

Para la utilización del grupo, la palanca de cambios, dispone de un preselector de gama rápida o lenta. (fig. 38).

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Fig. 38

En la fig. 39 se representan las distintas posiciones de la palanca de cambios de velocidades.

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Fig. 39

Convertidor de par (fig. 40)

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Fig. 40

En algunos vehículos es sustituido el embrague hidráulico por un convertidor hidráulico de par. Este convertidor es similar al embrague hidráulico, al que se le añade un reactor (R) o estator, colocado entre la bomba (B) y la turbina (T).

Este estator tiene unos alabes sobre los que incide el chorro de líquido, cambiando su trayectoria para incidir de forma más apropiada sobre los alabes de bomba (B) y turbina (T) que está unida al primario de la caja de cambios.

El convertidor permite reducir la velocidad en (B) a la mitad, automáticamente, aumentando el esfuerzo de giro al doble, y todo de forma progresiva, en la turbina (T).

Al volante motor se une la bomba (B). El uso de embragues hidráulicos, convertidores y cambios automáticos, tienen como inconveniente el precio de adquisición por un lado y, por otro, el mayor consumo de combustible, comparado con otro vehículo dotado de caja de cambios convencional.

Caja de velocidades de cambio automático

Con el fin de hacer más cómodo y sencillo el manejo del automóvil, despreocupando al conductor del manejo de la palanca de cambios y del embrague y para no tener que elegir la marcha adecuada a cada situación, se idearon los cambios de velocidades automáticos, mediante los cuales las velocidades se van cambiando sin la intervención del conductor. Estos cambios se efectúan en función de la velocidad del motor, de la velocidad del vehículo y de la posición del acelerador.

El cambio está precedido de un embrague hidráulico o convertidor de par.

Aunque carece de pedal de embrague, sí tiene palanca de cambios, o más bien palanca selectora de velocidad, que puede situarse en distintas posiciones (fig. 41).

Una posición de estacionamiento (P) inmoviliza el vehículo. Una segunda posición de punto muerto (N) permite acelerar el motor con el vehículo parado. Una tercera posición (L), en la que entran automáticamente la primera y segunda velocidad únicamente, propia para maniobras. Una cuarta posición (D), que es la conducción normal, en la que entran todas las velocidades hacia adelante automáticamente. Una quinta posición es para la marcha atrás.

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Fig. 41

Mando de cambio de marchas manual

Mando directo

En las cajas de cambios de accionamiento manual (fig. 42), se utiliza un sistema palanca (P) de varillaje (V) y horquillas (H), para desplazar los sincronizadores (S) o piñones.

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Fig. 42

Para evitar que las velocidades pueden salirse y permanecer fijas en el lugar seleccionado se dispone de un mecanismo de retención de la horquilla o del eje de la horquilla, según sea, aquélla o éste, el que se mueva.

En la fig. 43 y 44 se ha representado el sistema de fijación que evita que la velocidad seleccionada pueda salirse de los piñones correspondientes. Consiste en las bolas (B) y muelles (M) que encajan en unas escotaduras (E) de las barras desplazables (D), que impiden que éstas se muevan por sí solas y sus horquillas. Cuando el conductor acciona la palanca del cambio y mueve una cualquiera de estas barras desplazables, dependiendo de la velocidad que seleccione, el esfuerzo hace comprimirse el muelle, permitiendo la bola el movimiento de la barra, que una vez llegada a su tope presenta una nueva escotadura a la bola, la cual se incrusta en ella por la acción de su muelle, quedando así fijada la velocidad y evitándose el desengrane de los piñones.

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Fig. 43

Para seleccionar las velocidades correctamente y evitar que entre una velocidad cuando otra esté metida se coloca un dispositivo en el cambio.

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Fig. 44

Éste consiste en una placa selectora, de forma que, para pasar de una velocidad a otra hay que pasar por un punto muerto, lo que hace desacoplar la velocidad que estaba metida.

Mando por cables (fig. 45)

El nuevo sistema de mando del cambio de tracción por cable (C) no necesita mantenimiento. Se caracteriza, entre otras cosas, por su accionamiento preciso y suave, su escasa transmisión de ruidos y la eliminación del cualquier movimiento, o vibración de la palanca.

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Fig. 45

Árbol de transmisión

La misión del árbol de transmisión (fig. 46), es la de transmitir el movimiento giratorio desde el secundario de la caja de velocidades (S) al diferencial, situado en el puente motriz (P). Se utiliza, lógicamente, en el caso de motor delantero y propulsión.

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Fig. 46

Está constituido por una pieza (A) alargada y cilíndrica, que va unida por uno de los extremos al secundario (S) de la caja de cambios, y por el otro al piñón (C) del grupo cónico.

Es un eje articulado ya que debe permitir el esfuerzo y el movimiento de torsión con las oscilaciones de la suspensión.

Se fabrica en acero con alto coeficiente de elasticidad para compensar los esfuerzos mencionados anteriormente y para las oscilaciones. En cada extremo del árbol de transmisión se colocan juntas universales (J).

Las juntas universales permiten la subida y bajada de la rueda por flexión de la ballesta (B). El puente trasero describe un arco (X) determinado por la longitud de las ballestas desde su punto fijo. El árbol de transmisión se desplaza según un arco (Y) diferente, por lo que su longitud ha de modificarse, para compensar la diferencia (Z). Esto se consigue con un acoplamiento deslizante que permitan variaciones en la longitud del árbol de transmisión y distintas posiciones angulares.

Estos acoplamientos pueden ser:

o   Árboles de transmisión con junta deslizante telescópica.

o    Juntas universales que pueden ser:

§   Elásticas.

§    Cardán.

§ Homocinéticas.

·   Árbol de transmisión con junta deslizante telescópica (fig. 47)

La junta deslizante telescópica permite las variaciones de longitud, mediante un eje estriado macho (M) que encaja en un manguito hembra (H).

Requiere de engrase y de un guardapolvo protector (G).

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Fig. 47

·   Juntas universales

Juntas elásticas

Constituidas (fig. 48) por un disco flexible (D) en cuyas caras (C) van unidos los extremos del eje que enlazan. Éstos terminan en tres brazos, y la fijación al disco es al tresbolillo los de una parte, con los de la otra, por medio de unos tornillos (T).

Con ello, no sólo se consigue dar flexibilidad al árbol de transmisión, sino absorber sus desplazamientos longitudinales.

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Fig. 48

También puede estar constituidas (fig. 49) por un anillo (D) de caucho (flector) resistente con orificio que llevan unos casquillos metálicos (L) y permiten oscilaciones angulares de unos 8º.

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Fig. 49

Junta cardán

Las juntas universales cardán son las más empleadas actualmente.

Permiten oscilaciones angulares (A) y (B) de hasta 25º (fig. 50).

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Fig. 50

Están formadas (fig. 51) por una cruceta (C), en cuyos brazos van articulados los extremos de una horquilla (H) en que terminan los dos extremos del eje que enlazan, de forma que los ejes sobre los que girarán las horquillas son los brazos de la cruceta (C).

Para absorber los posibles desplazamientos longitudinales, como se vio en la fig. 47, la unión del eje a la junta cardán se hace en forma deslizante, por medio de un estriado (M) y (H) dentro del cual puede desplazarse ligeramente.

Si los árboles, unidos por el cardán no están bien montados, la transmisión del movimiento se realiza de forma irregular. En cada vuelta hay dos aceleraciones y dos deceleraciones. Para evitar esta irregularidad, se coloca una junta en cada extremo del árbol montadas de una forma determinada.

Si este montaje es incorrecto puede ser causa de averías importantes.

Estas juntas van encerradas en un cárter (B) (fig. 51) con grasa consistente por medio del engrasador (E), con el fin de que siempre estén debidamente engrasadas, principalmente los cojinetes de agujas (A).

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Fig. 51

Juntas homocinéticas

Las variaciones de velocidad que se originan en las juntas de tipo normal no provocan dificultades importantes en los árboles de transmisión de los vehículos automóviles en los que los ángulos de transmisión son pequeños, pero en el caso en que las ruedas delanteras además de directrices sean motrices, con desplazamientos angulares de 38º, las fluctuaciones de velocidad crean un serio problema. Las juntas de tipo normal traerían consigo un endurecimiento en la dirección, así como patinazos y desgastes de las cubiertas cada vez que le vehículo efectuase un giro, razón por la cual, en estos tipos de vehículos se utilizan actualmente las juntas homocinéticas para conectar el semieje delantero a las ruedas motrices y permitir grandes variaciones angulares.

Los automóviles de tracción delantera llevan (fig. 52), a la salida del diferencial, árboles de transmisión o semiejes (palieres) (A), pero también necesitan una junta cardán simple (C), para permitir los movimientos de la suspensión en este mismo extremo.

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Fig. 52

En el otro extremo, correspondiente a las ruedas, se montan juntas homocinéticas, (H) para facilitar los movimientos de la dirección, así como los verticales, enviados por la suspensión.

En la fig. 53 se puede ver un tipo de junta homocinética modelo Bed, formada por dos juntas cardán normales.

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Fig. 53

En la fig. 54 se representan dos juntas homocinéticas que emplean bolas guiadas sobre pistas en la dirección del semieje. Este tipo lo emplea el modelo Bendix-Weiss.

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Fig. 54

En la fig. 55 se representa la junta homocinética Tractán, empleada en vehículos pesados, especialmente. Esta junta lleva, en su parte central, una esfera formada por dos piezas en forma dentada en su parte central.

Con las juntas homocinéticas, llamadas de velocidad constante, se consigue que los ejes de entrada y de salida giren a la misma velocidad, sin variaciones, en una gama muy amplia de ángulos.

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Fig. 55

Grupo cónico diferencial (fig. 56)

·   Misión

El puente trasero, con su grupo de piñón (P) y corona (par cónico) (C), constituye la transmisión final y su misión es conseguir que la transmisión del movimiento que viene desde el motor, pasando por el embrague, caja de cambios y árbol de transmisión (T), cambie en ángulo recto para transmitir la fuerza motriz a las ruedas. Es decir, que transforma la fuerza motriz que llega del árbol de transmisión en sentido longitudinal, en transversal en los palieres (P).

Existen varias formas de engranaje que permiten transmitir el esfuerzo de un eje a otro en ángulo recto y sin pérdida apreciable de potencia.

En el grupo piñón-corona de la transmisión final se produce una reducción de velocidad de 4:1 ó de 5:1 en los coches modernos, de manera que cuando en el cambio está metida la velocidad directa, las ruedas giran a 1/4 o 1/5 de las revoluciones por minuto del motor. En camiones la reducción llega incluso a ser de 11:1, es decir, la corona tiene 11 veces más dientes que el piñón de ataque.

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Fig. 56

·   Tipos de engranajes utilizados en el grupo piñón-corona

En la fig. 57 se ve un corte del puente trasero y en él, el piñón de ataque (P) y la corona (C) cogida por tornillos o remaches (R) a la caja de satélites (S).

El tipo hipoide (fig. 57) es más adecuado para turismos y camiones ligeros, ya que permite colocar el piñón de ataque por debajo del centro de la corona y bajar así el árbol de transmisión para conseguir bajar el piso de la carrocería, teniendo en cuenta además que su funcionamiento es silencioso.

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Fig. 57

·    Puente trasero de doble reducción (fig. 58)

En camiones pesados se emplean grandes reducciones y éstas se realizan en dos etapas:

o   En la entrada al puente.

o  Colocando un mecanismo reductor en los palieres, en el cubo de las ruedas, después del diferencial.

Si el reductor se puede anular, cada relación del cambio puede ser normal o reducida. De esta forma se duplica el número de velocidades disponible en el camión.

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Fig. 58

·     Diferencial (fig. 59)

Misión

Si los ejes de las ruedas traseras (propulsión trasera), estuvieran unidos directamente a la corona (del grupo piñón-corona), necesariamente tendrían que dar ambas el mismo número de vueltas. Al tomar una curva la rueda exterior describe un arco mayor que la interior; es decir, han de recorrer distancias diferentes pero, como las vueltas que dan son las mismas y en el mismo tiempo, forzosamente una de ellas arrastrará a la otra, que patinará sobre el pavimento. Para evitarlo se recurre al diferencial, mecanismo que hace dar mayor número de vueltas a la rueda que va por la parte exterior (A) de la curva, que las del interior (B), ajustándolas automáticamente y manteniendo constante la suma de las vueltas que dan ambas ruedas con relación a las vueltas que llevaban antes de entrar en la curva.

Al desplazarse el vehículo en línea recta, ambas ruedas motrices recorren la misma distancia a la misma velocidad y en el mismo tiempo.

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Fig. 59

Funcionamiento (fig. 60)

Al tomar una curva, cuando el planetario correspondiente a la rueda que va por el interior gira menos que la corona, el planetario de la rueda exterior, movido por los satélites, gira proporcionalmente más rápido.

Este sistema de engranajes, planetarios y satélites, permite que, al tomar la curva en la que las distancias recorridas por cada rueda son diferentes, el número de vueltas motoras de la corona se distribuya proporcionalmente a los planetarios en la misma medida que las vueltas de las ruedas correspondientes.

En detalles a) y b), se representan los distintos momentos de funcionamiento del diferencial. En a) en recta (V1 = V2 ) y b) en curvas V1 = V2.

V = Velocidad

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Fig. 60

Tracción delantera (fig. 61)

Las ruedas motrices son las delanteras, a la vez que directrices. El motor va en la parte delantera del vehículo, formando bloque con la transmisión, pues el movimiento de giro se transmite directamente a los palieres que llevan unas juntas homocinéticas para absorber las oscilaciones de las ruedas.

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Fig. 61

Comparación de ambos sistemas

En la tracción delantera, al ser la dirección del esfuerzo en la misma orientación de las ruedas directrices, las curvas se pueden tomar a mayor velocidad y seguridad que con propulsión trasera en la que el empuje es la misma dirección que la del eje longitudinal del vehículo, por tanto, oblicuo con la orientación de las ruedas directrices, por lo cual es peligroso tomar las curvas a gran velocidad pues el coche podría salirse de la calzada. Ello obliga a disminuir la velocidad en la entrada de la curva y acelerar dentro de ella, cuando el ángulo que forma el eje longitudinal del vehículo con la dirección de las ruedas motrices ha disminuido.

La estabilidad de un coche con tracción delantera es mayor que por propulsión trasera al suprimirse el árbol de transmisión, el piso del coche puede bajarse, con lo que el centro de gravedad desciende.

Los coches con tracción delantera pierden adherencia en sus ruedas motrices al subir cuestas; el peso se recarga sobre el eje trasero, circunstancia muy importante pues ello es causa de que la tracción delantera sea casi prohibitiva para coches grandes y camiones en los que ya de por sí carga el mayor peso sobre el eje trasero.

Propulsión doble (fig. 62)

En camiones con eje trasero doble, pueden ser ambos propulsores. La transmisión del movimiento de giro puede ser:

o Por dos árboles de transmisión que llevan el movimiento independientemente al diferencial del puente trasero de cada eje (detalle A).

o Por un árbol de transmisión que lleva el movimiento al puente trasero del primer eje, y, desde la corona de éste, en la que engrana un segundo piñón de ataque, se envía el movimiento al puente trasero del segundo eje (detalle B).

o Por un árbol de transmisión que lleva el movimiento al puente trasero y éste lo envía por cada palier a dos ruedas (detalle C).

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Fig. 62

Transmisión total

Todas las ruedas traseras y delanteras son motrices. Las delanteras pueden hacerse motrices a voluntad del conductor.

La mayoría de los vehículos transmiten la potencia a dos de sus ruedas: las delanteras o las traseras. Cuando la carretera se vuelve resbaladiza a causa de nieve, hielo o barro, es posible que las ruedas motrices no se adhieran y una ó las dos patinen. Si las cuatro ruedas son motrices, los neumáticos se adhieren mejor al piso deslizante, ya que todo el peso del vehículo se emplea en la tracción.

La transmisión a las cuatros ruedas es habitual en vehículos "todo terreno".

Estos vehículos funcionan, generalmente, con propulsión a las ruedas traseras cuando circulan por buenas carreteras, pues no es conveniente emplear la transmisión a las cuatro ruedas en recorridos largos y a gran velocidad. La tracción adicional a las ruedas delanteras se conecta por medio de una palanca que al mismo tiempo selecciona una relación de marcha más corta.

La fig. 63 representa la disposición de los distintos elementos de un camión con transmisión total.

A la salida del cambio se coloca una caja de engranajes (T) que permite acoplar o desacoplar el eje delantero y reducir la velocidad.

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Fig. 63

Diferencial controlado (fig. 64 Y 65)

El mecanismo del diferencial tiene un gran inconveniente: si una rueda motriz sufre una gran pérdida de adherencia por barro, hielo, nieve, etc., todo el movimiento y la fuerza motriz se va a través de la rueda que patina no avanzando el vehículo o no iniciando la marcha.

Para evitar este inconveniente, algunos vehículos, llevan un mecanismo que bloquea el diferencial mediante el accionamiento de un interruptor que permite la acción del desplazable (D) y un collarín (C).

o  Un testigo en el tablero de instrumentos indica si el collarín ha bloqueado el conjunto diferencial.

o    Sólo debe emplearse en caso de verdadera necesidad.

o      En circulación normal, de llevar anulado el diferencial, podría derrapar en las curvas.

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Fig. 64

 

 

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Fig. 65

 

 

Diferencial autoblocante

Existen mecanismos de funcionamiento automático autoblocantes, que permiten ligeras diferencias de giro entre ruedas y que anulan el diferencial si la diferencia de velocidad aumenta considerablemente en una rueda más que en la otra.

Estos diferenciales no permiten el giro excesivo de una rueda respecto a la otra. Por ejemplo, si nos encontramos en una zona de barro y una rueda se entierra hasta quedar bloqueada, la otra giraría el doble y también se enterraría. Estos diferenciales anulan, en determinados momentos, la acción del diferencial (obligan a las dos ruedas a girar a las mismas revoluciones prácticamente), permitiendo que la rueda que no está en el barro se agarre y mueva el vehículo. Es un elemento muy interesante para la seguridad de conducción (conducción en hielo o terrenos resbaladizos).

Sistema antideslizante ASR (fig. 66)

La misión del sistema ASR es evitar situaciones críticas debido al resbalamiento de las ruedas motrices, durante el arranque y durante la marcha del vehículo.

Durante su funcionamiento se regula el resbalamiento de las ruedas motrices, impidiendo que éstas alcancen una excesiva velocidad en el momento de arranque, en las curvas y en condiciones de pérdida de adherencia en la calzada.

Se consigue mejorar la tracción y el guiado en sentido lateral de las ruedas.

Se puede considerar como un complemento del sistema antibloqueo de freno ABS.

Funcionamiento

El ASR compara entre sí las diferentes velocidades de las ruedas.

Si una rueda motriz tiende a embalarse y aumenta de resbalamiento, da las órdenes oportunas para su frenado, permitiendo el aumento de tracción en la otra rueda de mayor adherencia con la calzada.

Si todas las ruedas del eje motriz tienden a embalarse, se reduce automáticamente la potencia del motor con independencia de la posición del acelerador consiguiendo de esta forma, que las ruedas puedan seguir transmitiendo las fuerzas de tracción a la calzada.

La regulación del motor también puede ser cuando se utilice como freno-motor.

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Fig. 66

Sistema de eje alzable de arrastre (fig. 67)

El eje alzable no es motriz porque no recibe movimiento de la transmisión.

Sin carga se encuentra levantado, reduciéndose el desgaste de los neumáticos y el consumo.

Con carga desciende automáticamente ayudando a soportar parte de esta carga.

Si las condiciones son de mínima adherencia, facilita el arranque, su posible levantamiento durante poco tiempo, produciéndose una transferencia de carga en el eje o ejes motrices. En la figura se representan distintas disposiciones del eje alzable (A).

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Fig. 67

Tipos de puentes traseros. Palieres (fig. 68)

Los palieres o semiejes (P) transmiten el movimiento desde el diferencial a las ruedas. Uno de sus extremos va unido por medio de estrías al planetario (S) correspondiente con el que se hace solidario, el otro extremo encaja en el cubo (C) de la rueda, también solidariamente, para transmitirle su giro.

Los palieres van dentro de unas prolongaciones del cárter del diferencial, llamadas "trompetas" (T), sobre las que se monta la suspensión.

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Fig. 68

Tipos de montaje de palier

Semiflotante (detalle A)

El cubo de la rueda (C) se apoya sobre el palier (P) que soporta el esfuerzo de giro o torsión y el peso del vehículo (F), ya que la trompeta no llega al cubo. Para desmontar el palier es preciso extraer la rueda. Las ruedas soportan lo mismo que el palier, el peso del vehículo (F).

Este sistema se usa actualmente en los turismos. El extremo del semieje correspondiente al planetario, queda libre de parte del esfuerzo, trabajando sin tanta carga.

Semiejes tres cuartos flotantes (detalle B)

Para extraer el palier hay que quitar el cubo de la rueda; caso de que se rompiera, la rueda no queda asegurada en su giro.

Las ruedas soportan las tres cuartas partes del peso del vehículo (F), y el palier una tercera parte.

Semieje flotante (detalle C).

Las ruedas pueden girar perfectamente sin el palier al hacerlo sobre la trompeta. Sistema muy empleado en camiones.

Las ruedas soportan todo el peso del vehículo (F) y el palier nada.

Semieje rígido

No se aplica actualmente.

Mantenimiento

·     Embrague

Se ha de proceder a su reglaje (fig. 69), actuando en la tuerca (T) para dejar el recorrido libre (R) cuando observemos que pierde efectividad. Si es de accionamiento hidráulico se vigilará el líquido de accionamiento.

El disco de embrague se sustituirá cuando no sea capaz de transmitir movimiento.

En un embrague automático hidráulico se sustituirá el aceite siguiendo los consejos del fabricante.

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Fig. 69

·      Caja de cambios

Actualmente no tienen más mantenimiento que el cambio de la valvulina después del periodo de rodaje para limpiar el cárter de rebabas o impurezas y posteriormente comprobar el nivel.

·    Diferencial

Sustitución del aceite del cárter siguiendo los datos del fabricante durante el periodo de rodaje y posteriormente la comprobación del nivel.

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5 comentarios
  1. ES UNA SUPER INNFORMACIÓN ESTA TODO LO QUERIA SABER

  2. escriban mas informacion

  3. chevere encontre toda la informacion q queria lo super (CHEVERE)

  4. excelente el trabajo realizado, felicito al que lo realizo

  5. gracias me ayudaron con mi tarea de mecanica ps

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