MECANISMO DE TRANSMISION 1. INTRODUCCION A LA TRANSMISION.-
A lo largo de la década de los 1980, los modelos de automóviles pasaron a incorporar cajas manuales de cinco cambios - en la década de los 1990, sólo los automóviles de bajo costo o del segmento A tenían cajas de cuatro marchas. En la última década, los modelos de alta gama, en particular aquellos con motor diesel, pasaron a incorporar una sexta marcha, para poder circular en autopista con el motor a bajo régimen, y por lo tanto con consumos menores. Los camiones pesados y Tractocamiones son los mayores usuarios de este tipo de transmisión debido a su eficiencia de arranque para cargar o arrastrar un peso a determinada velocidad, acompañado de apoyos como lo son un motor eléctrico junto a un convertidor de par denominado Dual, así como un freno motor que puede evitar un daño a la transmisión a la hora de una parada brusca En Autobuses Interurbanos esta transmisión es usada en relación igualitaria a los camiones, aunque en algunos autobuses urbanos todavía se pueden ver transmisiones manuales de tipo Sincronizado las cuales no requieren de un dispositivo de dual, conservando la misma manera de engranar las relaciones de velocidad similares a las de un Auto común, algunos modelos de autobuses deben usar el dispositivo dual debido a la cobertura de rutas con topografía difícil así mismo otros debido al diseño del motor y transmisión pueden prescindir de usar el dispositivo de Dual. A transmisión manual (también conocido como a cambio del palillo o apenas “palillo”, “impulsión recta”, o transmisión estándar) e stándar) es un tipo de transmisión utilizado adentro automotor usos. automotor usos. Las transmisiones manuales ofrecen a menudo a conductor- funcionado embrague y un mueble engranaje selector. La mayoría de las transmisiones manuales del automóvil permiten que el conductor seleccione cualquier engranaje delantero en cualquier momento
La transmisión cambia la combinación de engranajes de acuerdo con las condiciones del uso del vehículo, como cambia también la velocidad y potencia del motor, transmitiendo éstas al movimiento de las ruedas. Cuando arranca el vehículo desde la condición de parada o cuando sube una cuesta, la transmisión desarrolla una gran fuerza y transmite esta al movimiento de las ruedas. Cuando se usa a grandes velocidades, la transmisión hace girar el movimiento de las ruedas a grandes velocidades y cuando se usa el vehículo marcha atrás, la transmisión origina el movimiento d e ruedas para girar a l contrario.
2.
HISTORIA
Las cajas de cambio de última generación tienen antepasados muy lejanos. Desde 1490 Leonardo Da Vinci conceptuó la transmisión continuamente variable, principio que fue evolucionando dentro de la industria y posteriormente adaptado al automóvil. Entre 1906 y 1920 apareció un variador por fricción (hoy nombrado CVT) que estaba compuesto por un disco plano que trasmite la fuerza del motor y una rueda sujeta a un eje por donde sale la fuerza hacia las ruedas. y. Desplazando la rueda sobre su eje para variar el ángulo de contacto con el disco, era posible variar gradualmente la relación de la transmisión, tanto hacia delante como hacia atrás. Por otra parte, el neutro se obtiene tirando el disco hacia atrás para interrumpir su contacto con la rueda. Se denomina transmisión mecánica a un mecanismo encargado de transmitir potencia entre dos o más elementos dentro de una máquina. Son parte fundamental de los elementos u órganos de una máquina, muchas veces clasificado como uno de los dos subgrupos fundamentales de estos elementos de transmisión y elementos de sujeción. En la gran mayoría de los casos, estas transmisiones se realizan a través de elementos rotantes, ya que la transmisión de energía por rotación ocupa mucho menos espacio que aquella por traslación. Una transmisión mecánica es una forma de intercambiar energía mecánica distinta a las transmisiones neumáticas o hidráulicas, ya que para ejercer su función emplea el movimiento de cuerpos sólidos, como lo son los engranajes y las correas de transmisión. Típicamente, la transmisión cambia la velocidad de rotación de un eje de entrada, lo que resulta en una velocidad de salida diferente. En la vida diaria se asocian habitualmente las transmisiones con los automóviles. Sin embargo, las transmisiones se emplean en una gran variedad de aplicaciones, algunas de ellas estacionarias. Las transmisiones primitivas comprenden, p or ejemplo, reductores y engranajes en ángulo recto en molinos de viento o agua y máquinas de vapor, especialmente para tareas de bombeo, molienda o elevación (norias). En general, las transmisiones reducen una rotación inadecuada, de alta velocidad y bajo par motor, del eje de salida del impulsor primario a una velocidad más baja con par de giro más alto, o a la inversa. Muchos sistemas, como las transmisiones empleadas en los automóviles, incluyen la capacidad de seleccionar alguna de varias relaciones diferentes. En estos casos, la mayoría de las relaciones (llamadas usualmente "marchas" o "cambios") se emplean p ara reducir la velocidad de salida del motor e incrementar el par de giro; sin embargo, las relaciones más altas pueden ser sobremarchas que aumentan la velocidad de salida. También se emplean transmisiones en equipamiento naval, agrícola, industrial, de construcciones y de minería. Adicionalmente a las transmisiones convencionales basadas en engranajes, estos dispositivos suelen emplear transmisiones hidrostáticas y accionadores eléctricos de velocidad ajustable.
3. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Para describir los elementos de transmisión, consideramos un vehículo con motor delantero y propulsión ya que en este el montaje emplea todos los elementos del sistema 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:
-Embragues de fricción. -Embragues hidráulicos. -Embragues electromagnéticos. -Embrague de fricción monodisco de muelles -Embrague de disco
-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.
• 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
-Cajas de cambios manuales Son las utilizadas en la mayoría de los automóviles de serie, por su se ncillez 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. -Tren de engranajes: conjunto de ejes y piñones para la transmisión del movimiento. -Mando del cambio: mecanismo que sirve para seleccionar la marcha a decuada.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. -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 giren libres sobre dicho árbol.Al ser una necesidad el girar libres los piñones en el árbol secundario , para realizar la t ransmisión es preciso fijar el piñón correspondiente con el árbol secundario. -Caja de cambios manuales de toma constante simplificada sincronizadas: 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 y, además, carece de eje intermediario por la que el movimiento se transmite del primario al secundario mediante sincronizadores . En el eje secundario va montado el piñón de ataque del grupo cónico . Se suelen fabricar con una marcha multiplicadora de las revoluciones del motor (superdirecta), que resulta muy económica.
-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 .
-Árbol de transmisión: transmite el movimiento de la caja de velocidades al conjunto par cónicodiferencial. Está constituido por una pieza alargada y cilíndrica, que va unida por uno de los extremos al secundario de la caja de cambios, y por el otro al piñón del grupo cónico.
-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 g iro longitudinal de éste, en giro transversal en las ruedas.
-Función: El puente trasero, con su grupo de piñón y corona (par cónico) , constituye la tran smisión 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 , 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. Existen varias formas de engranaje que permiten transmitir el esfuerzo de un eje a otro en ángulo recto y sin pérdida apreciable de potencia.
-Tipos de engranajes utilizados en el grupo piñón-corona.
El tipo hipoide 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.
-Diferencial
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, f orzosamente 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 de la curva, que las del interior , 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. -Juntas de transmisión: las juntas se utilizan para unir e lementos de transmisión y permitir variaciones de longitud y posiciones.
-Semiárboles de transmisión (palieres): son los encargados de transmitir el movimiento del grupo cónicodiferencial hasta las ruedas motrices, cuando el sistema carece de árbol de tran smisión.
