PARTES DE LA CAJA MECANICA La caja de cambios o caja de velocidades manual, es aquella en la que el conductor puede a voluntad, establecer la fuerza de tracción del automóvil, utilizando diferentes etapas de engranajes colocados dentro de un cuerpo. FUNCIONAMIENTO DE LA CAJA MECANICA NOMBRE DE LAS PARTES DE LA CAJA MECANICA Árbol primario. Recibe el movimiento a la misma velocidad de giro que el motor. Habitualmente lleva un único piñón conductor en las cajas longitudinales para tracción trasera o delantera
Árbol intermedio .- Es el árbol opuesto o contra eje . Consta de un piñón corona conducido que engrana con el árbol primario, y de varios piñones (habitualmente tallados en el mismo árbol) que pueden engranar con el árbol secundario en función de la marcha seleccionada
Árbol secundario. Consta de varios engranajes conducidos que están montados sueltos en el árbol, pero que se pueden hacer solidarios con el mismo mediante un sistema de desplazables Eje de marcha atrás. En el engranaje de marcha atrás, normalmente se utiliza un dentado recto, en lugar de un dentado helicoidal, más sencillo de fabricar. Asimismo, cuando el piñón se interpone, cierra dos contactos eléctricos de un conmutador que permite lucir la luz o luces de marcha atrás, y al soltarlo, vuelve a abrir dichos contactos.
sincronización exterior, dentado exteriormente, dotado de pista curvada para que el anillo de sincronización apoye suavemente, desplace el aceite, así logre emparejar las rotaciones de los engranes que se pretenden acoplar. Este mecanismo posee estrías interiores, así queda solidario al eje secundario. Anillo de sincronización interior, dotado de pequeños dientes exteriores encargado de desplazarse axialmente cuando es empujado y trabado por la corona desplazable, que a su vez recibe la orden del conductor que se transmite mediante palancas, cardanes, juntas o piolas, a la horquilla que engancha directo a la corona desplazable.
VARIANTES DE LA CAJA MECANICA
xisten varios tipos de cajas de cambios y diversas maneras de clasificarlas. Hasta el momento en que no se habían desarrollado sistemas de control electrónico la distinción era mucho más sencilla e intuitiva ya que describía su construcción y funcionamiento. En tanto que se han desarrollado sistemas de control electrónico para cajas se da la paradoja que existen cajas manuales con posibilidad de accionamiento automatizado (por ejemplo Alfa Romeo) y cajas automáticas con posibilidad de intervención manual. La clasificación en función de su accionamiento es una de las clasificaciones aceptadas por mayor número de autores: Manuales, Mecánicas o Sincrónicas
Tradicionalmente se denominan cajas mecánicas a aquellas que se componen de elementos estructurales ) y funcionales (, rodamientos, etc.) de tipo mecánico. En este tipo de cajas de cambio la selección de las diferentes velocidades se realiza mediante mando mecánico, aunque éste puede estar automatizado. Los elementos sometidos a rozamiento ejes, engranajes, sincronizadores, o selectores están lubricados mediante baño de aceite -específico para engranajes en el cárt aislados del exterior mediante juntas que garantizan la estanqueidad. Los acoplamientos en el interior se realizan mediante mecanismos compuestos de balancines y ejes guiados por cojinetes. El accionamiento de los mecanismos internos desde el exterior de la caja y que debería accionar un eventual conductor- se realizan mediante cables flexibles no alargables o varillas rígidas. Las distintas velocidades de que consta la caja están sincronizadas. Esto quiere decir, que estas disponen de mecanismos de sincronización que permiten igualar las velocidades de los distintos ejes de que consta la caja durante el cambio de una a otra. La conexión cinemática entre el motor y la caja de cambios se realiza mediante el embrague. Dentro de este grupo se encuentra la caja de cambios manual automatizado de doble embrague DSG -en alemán Direkt Schaltgetriebe- del Grupo Volkswagen que permite el funcionamiento manual y automático además de obtener una velocidad de transmisión entre marchas muy superior al contar con la presencia de dos embragues encargado uno de las marchas pares y el otro de las impares (y marcha atrás). El sistema de cambio de marchas manual ha evolucionado notablemente desde los primeros mecanismos de caja de cambios de marchas manuales sin dispositivos de sincronización hasta las actuales cajas de cambio sincronizadas de dos ejes. Independientemente de la disposición transversal o longitudinal y delantera o trasera, las actuales cajas de cambios manuales son principalmente de dos tipos: •De tres ejes: un eje primario recibe el par del motor a través del embrague y lo transmite a un eje intermediario. Éste a su vez lo transmite a un eje secundario de salida, coaxial con el eje primario, que acciona el grupo diferencial. •De dos ejes: un eje primario recibe el par del motor y lo transmite de forma directa a uno secundario de salida de par que acciona el grupo diferencial.
En ambos tipos de cajas manuales los piñones utilizados actualmente en los ejes son de dentado helicoidal, el cual presenta la ventaja de que la transmisión de par se realiza a través de dos dientes simultáneamente en lugar de uno como ocurre con el dentado recto tradicional siendo además la longitud de engrane y la capacidad de carga mayor. Esta mayor suavidad en la transmisión de esfuerzo entre piñones se traduce en un menor ruido global de la caja de cambios. En la marcha atrás se pueden utilizar piñones de dentado recto ya que a pesar de soportar peor la carga su utilización es menor y además tienen un coste más reducido. En la actualidad el engrane de las distintas marchas se realiza mediante dispositivos de sincronización o "sincronizadores" que igualan la velocidad periférica de los ejes con la velocidad interna de los piñones de forma que se consiga un perfecto engrane de la marcha sin ruido y sin peligro de posibles roturas de dentado. Es decir, las ruedas o piñones están permanentemente engranados entre sí de forma que una gira loca sobre uno de los ejes que es el que tiene que engranar y la otra es solidaria en su movimiento al otro eje. El sincronizador tiene, por tanto, la función de un embrague de fricción progresivo entre el eje y el piñón que gira libremente sobre él. Los sincronizadores suelen ir dispuestos en cualquiera de los ejes de forma que el volumen total ocupado por la caja de cambios sea el más reducido posible. Existen varios tipos de sincronizadores de los cuales destacan: sincronizadores con cono y esfera de sincronización, sincronizadores con cono y cerrojo de sincronismo, sincronizadores con anillo elástico, etc. El accionamiento de los sincronizadores se efectúa mediante un varillaje de cambio que actúa mediante horquillas sobre los sincronizadores desplazándolos axialmente a través del eje y embragando en cada momento la marcha correspondiente. Los dispositivos de accionamiento de las distintas marchas dependen del tipo de cambio y de la ubicación de la palanca de cambio. A continuación se van a estudiar los dos tipos de cajas de cambios. La primera caja de cambios es una caja manual de tres ejes con disposición longitudinal de un vehículo de propulsión trasera. La segunda, es una caja manual de dos ejes con disposición transversal, de un vehículo con tracción delantera con tracción delantera por lo que el grupo cónico-diferencial va acoplado en la salida de la propia caja de cambios. La situación de la caja de cambios en el vehículo dependerá de la colocación del motor y del tipo de transmisión ya sea está delantera o trasera.
Estas dos disposiciones de la caja de cambios en el vehículo son las más utilizadas, aunque existe alguna mas, como la de motor delantero longitudinal y tracción a las ruedas delanteras.
CARCASANO CUERPO DE LA CAJA MECANICA
Carcasa[editar] Las cajas de cambios poseen una carcasa externa (generalmente de aluminio) cuya finalidad es la protección de los mecanismos internos y una lubricación permanente, ya que ésta alberga aceite. En determinadas ocasiones se puede romper debido al impacto de un elemento externo o debido a la rotura de un engranaje. En tal caso se debe soldar nuevamente para su correcto funcionamiento. PALANCA DE VELOCIDADES DE LA CAJA MECANICA
Descripcion y/o modo de funcionamiento del mecanismo desde la palanca de cambios Esta grafica, nos ayudara a explicar el movimiento de una palanca de cambios, para una caja de velocidades manual.Traccion delantera [motor transversal] La posicion central es Neutro, En esa posicion la palanca no sufre ninguna presion; es una posicion digamos de descanso. el vehiculo puede ser empujado y la caja no se dara por enterada. Ahora veamos, los cambios de 3ra y 4ta, solo ocupa subir o bajar la palanca. Para colocar 1ra o 2da, se ocupa mover la palanca hacia izquierda contra la fuerza del resorte, y luego subir o bajar la palanca. Lo mismo ocurre con los cambios de 5ta y/o Reversa. El ejemplo corresponde a un vehiculo de traccion delantera; con palanca de cambios al piso En la ilustracion vemos los dos reguladores de tension colocados al inicio del cable que corre hacia los actuadores de la caja de cambios; Estos reguladores sirven para ajustar, y compenzar el desgaste de los bujes, consecuencia del uso. Se entiende, que el ajuste solo es permitido mientras el desgaste es tolerable Es importante conocer la forma en que se transmite el movimiento de mando, desde la palanca hacia la caja de velocidades [brazos actuadores] Al efectuar un cambio de posicion en la palanca; el mecanismo transmite dos movimientos sincronizados a la caja
Un movimiento hace que un eje o flecha conectada a la caja de velocidades, tenga un movimiento de ida y vuelta en forma recta. El otro movimiento hace que el mismo eje o flecha , tenga accion en forma torsional en cada descanso del movimiento anterior [ejemplo: Neutro, Primera a un lado y Segunda al otro]
Recuerde que estamos describiendo el funcionamiento de este componente en un vehiculo de traccion delantera, equipado con motor transversal. Por ello para llevar el movimiento desde la palanca hacia los brazos actuadores se ocupan dos cables; o dos brazos largos segun sea el caso. Estos cables o brazos, en su recorrido se apoyan en bujes y/o soportes, los cuales deben mantenerse en buenas condiciones; si no es asi, el movimiento de estos cables o brazos perderian sincronizacion; lo cual daria como consecuencia, que se traben, eso podria afectar el normal funcionamiento de la caja de velocidades.
Igualmente se debe mantener solidos los puntos de anclaje, sea en el chasis, o en la parte externa de la caja. [un anclaje o sujetador flojo, hace inestable el recorrido del cable]
Aqui tenemos los dos cables accionando o sincronizando un cambio Un brazo mueve el eje en forma recta; El otro brazo, mueve el mismo eje en forma torsional La forma, disenio, o figura pueden diferir entre una marca de vehiculo u otro. Pero el principio de funcionamiento, y objetivo, sigue siendo el mismo. El objetivo es: mover el riel interno de sincronizacion, y acomodarlo al cambio seleccionado Por ello; este ejemplo es util en otros vehiculos, solo se ocupa apoyarse en el sentido comun Puede agrandar las figuras
Actuador de collaring hidraulico - cilindro auxiliar - [cilindro inferior, cilindro esclavo]
En la ilustracion podemos observar la bomba inferior que mueve el collaring Esta bomba recibe fuerza hidraulica, de la bomba principal del embrague La bomba de embrague esta ubicada, cerca del cilindro maestro de los frenos [alli se controla el fuido] Este tipo de componente requiere que la estructura de la caja de velocidades, este correctamente acoplada y ajustada a la estructura del motor Su funcion es empujar el brazo actuador del collaring [horquilla] de embrague. Se entiende que la accion se inicia al pisar el pedal de embrague; cuando el pedal esta en posicion de descanso, este brazo no debe estar presionado Puede agrandar la figura
Definicion: Es un mecanismo integrado que transmite potencia desarrollada en el motor al movimiento de las ruedas del automovil. Este sistema sirve para trasnmitir la fuerza o caballaje del motor a las ruedas lo que permite un desplasamiento controlado este tipo de caja se diferencia de la automatica por el cambio de velocidades ya que como su nombre lo indica se tienen que realizar los cambios manualmente. EJE DE ENTRADA O EJE PROPULSOR El eje de propulsión es el eje que une la transmisión con el diferencial, usualmente es un tubo hueco. Un eje que es propulsado por el motor se llama eje de propulsión. Los automóviles modernos con tracción delantera típicamente combinan la caja de cambios y el eje delantero en una sola unidad llamada transaxle o conjunto motor. El eje motor se divide con un mecanismo de diferencial y juntas universales entre los dossemiejes. Cada eje está conectado a las ruedas mediante juntas homocinéticas que permiten a la rueda moverse libremente en sentido vertical y guiar las ruedas en las curvas mediante el sistema de dirección. En vehículos con tracción trasera, es posible utilizar juntas cardan, ya que los ejes de las ruedas no cambian de orientación y no se varía la relación de transmisión con el desplazamiento vertical de las ruedas. Algunos diseños simples, tal como en los karts, a veces se utiliza una sola rueda motriz. El eje de propulsión es un eje dividido que sólo conduce a una rueda. En ingeniería mecánica se conoce como eje de transmisión a todo objeto axisimétrico especialmente diseñado para transmitir potencia. Estoselementos de máquinas constituyen una parte fundamental de lastransmisiones mecánicas y son ampliamente utilizados en una gran diversidad de máquinas debido a su relativa simplicidad. Un árbol de transmisión es un eje que transmite un esfuerzo motor y está sometido a solicitaciones de torsión debido a la transmisión de un par de fuerzas y puede estar sometido a otros tipos de solicitaciones mecánicas al mismo tiempo.
Árbol de transmisión.
ENGRANAJE CARRIZO ENGRANAJE DE PRIMERA 1ª velocidad El desplazamiento del sincronizador de 1ª/2ª (N) hacia la derecha, produce el enclavamiento del correspondiente piñón loco (I) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniéndose la oportuna reducción. En esta velocidad se obtiene la máxima reducción de giro, y por ello la mínima velocidad y el máximo par.
ENGRANAJE DE SEGUNDA 2ª velocidad El desplazamiento del sincronizador de 1ª/2ª (N) hacia la izquierda, produce el enclavamiento del correspondiente piñón loco (J) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniéndose la oportuna reducción. En esta velocidad se obtiene una reducción de giro menor que en el caso anterior, por ello aumenta la velocidad y el par disminuye.
ENGRANAJE DE TERCERA 3ª velocidad El desplazamiento del sincronizador de 3ª/4ª (O) hacia la derecha, produce el enclavamiento del correspondiente piñón loco (H) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniéndose la oportuna reducción.
ENGRANAJE DE CUARTA 4ª velocidad El desplazamiento del sincronizador de 3ª/4ª (O) hacia la izquierda, produce el enclavamiento del correspondiente piñón de arrastre o toma constante del eje primario, que se hace solidario con el eje secundario, sin intervención del eje intermediario en este caso. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior.
ENGRANAJE LOCO DE RETROCESO Marcha atrás Cuando se selecciona esta velocidad, se produce el desplazamiento del piñón de renvio (T), empujado por un manguito. Al moverse el piñón de renvio, engrana con otros dos piñones cuya particularidad es que tienen los dientes rectos en vez de inclinados como los demás piñones de la caja de cambios , La reducción de giro suele ser parecida a la de 1ª velocidad. Hay que reseñar que el piñón del eje secundario perteneciente a esta velocidad es solidario al eje, al contrario de lo que ocurre con los restantes de este mismo eje que son "locos".
Piñón loco: también se le conoce por el nombre de piñón de reversa, y tiene la función de cambiar el sentido de rotación proveniente del tren fijo al tren móvil para así poner en marcha atrás el automóvil. EJE DE SALIDA O SELECTIVO MANGUITOS DE VELOCIDADES Fallas : • Lubricación inadecuada. • Contaminación del lubricante o fatiga estructural del paquete de aditivos. • Defectos de diseño de las piezas, cuya resistencia a la fatiga del material es inferior a la necesaria. • CAJA DE CAMBIOS • avería • 1. Suenan las marchas (cambios) al intentar introducirlos. • Causa • Mando de embrague desajustado (cable destensado o sistema hidráulico defectuoso), lo que es causa de que el desembrague no sea completo al pisar el pedal. • Desgaste de los conjuntos sincronizadores. • solución • Tensar el cable y ajustar su tope o sangrar el circuito hidráulico de mando. • Desmontar la caja de cambios y sustituir anillos o conjuntos sincronizados. • Avería • 2. Las marchas entran con dificultad. • Causa • Mando del embrague desajustado. • Varillaje de accionamiento del cambio desalineado o falto de lubricación. • Avería interna del cambio (rodamientos, conjuntos sincronizadores, piñones, etc.) • Solución • Tensar el cable y ajustar su tope o sangrar el circuito hidráulico de mando • Ajustar o lubricar. • desmontar y revisar.
1) 5th gear lock ring
Anillo de seguridad para el piñon de 5ta
2) 5th gear roller bearing
Rodaje de apoyo al piñon de 5ta 27) Pilot bearing shims
Huachas del rodaje piloto
3) 5th gear
Piñon de 5ta velocidad
28) Pilot bearing
Rodaje piloto [rodamiento,balero]
4) 5th gear snap ring
Anillo de seguridad para el piñon de 5ta
29) Pilot bearing race
Pista del rodaje piloto
5) Reverse gear nut
Tuerca para el piñon de reversa
30) Input shaft
Eje o flecha de entrada
6) Washer ( not used in all models)
Huacha (anillo plano)
31) Front bearing
Rodaje delantero
7) Reverse gear
Piñon de reversa
32) Front bearing race
Pista del rodaje delantero
8) Rear bearing retainer
Retenedor
33) Front bearing shims
Lainas del rodaje delantero
26) Lock ring
Seguro,anillo de seguridad
9) Rear bearing race
Pista de rodaje
34) Front bearing retainer
Retenedor del rodaje delantero
10) Rear bearing
Rodaje trasero
35) Oil seal
Sello retenedor de aceite
11) Rear bearing shim
Huacha plana
36) Mountaing studs
Pin de apoyo
12) Shim washer
Huacha plana
37) Bearing race
Pista de rodaje
13) 1st gear bearing
Rodaje de apoyo al piñon de 1ra 38) Cluster front bearing
Rodaje delantero, del tren fijo
14) Bearing spacer
Espaciador de rodaje
39) Front bearing shim
Huacha
15) 1st gear
Piñon de primera
40) Cluster gear
Contraflecha, o tren fijo
16) 1st - 2nd synchronizer
Collar Sincronizador 1ra y 2da
41) Cluster rear bearing
Rodaje trasero del tren fijo
17) Synchronizer hub
Cubo sincronizador
42) Bearing race
Pista de rodaje
18) 2nd gear bearing
Rodaje del piñon de 2da
43) Intermediate shaft
Eje o flecha intermedia
19) 2nd gear
Piñon de 2da
44) Synchronizer hub
Cubo sincronizador
20) Main shaft
Flecha o eje principal
45) 5th gear synchronizer
Collar sincronizador de 5ta
21) 3rd gear bearing
Rodaje del piñon de 3ra
46) 5th intermediate gear
Piñon intermedio de 5ta
22) 3rd gear
Piñon de tercera
47) 5th intermediate gear bearing
Rdaje del pinon intermedio de 5ta
23) 3rd-4th synchronizer
Collar sincronizador de 3ra-4ta
48) Thrust washer
Huacha de empuje
24) Synchronizer hub
Cubo sincronizador
49) End play shim
Huacha
25) Spring washer
Anillo de presion
50) intermediate shaft roller bearing race
Pista de rodaje para eje intermedio
