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DESCRIPCIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE LOS COMPONENTES DEL VEHÍCULO (Caja de Cambios)

UNIDAD 3

En la presente semana iniciaremos con la descripción de cómo funciona la puesta de la marcha hacia atrás, cómo va la caja de cambios en un motor de tracción delantera (transversal), posterior (longitudinal), los mecanismos que actúan para posicionar las distintas marchas. Para finalizar, cajas de cambios de más velocidades.

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TABLA DE CONTENIDO

SELECCIÓN DE MARCHA ATRÁS ................................................... .................................................... ........ 3 CAJA DE CAMBIOS PARA MOTOR TRANSVERSAL ................................. .................................................... 4

FORMAS DE TRANSMITIR Y SELECCIONAR LAS VELOCIDADES ........................................................................ 5 MANDO PARA UNA CAJA DE CINCO VELOCIDADES ................................................................................... 5 COMANDO DE LA LÍNEA NEUTRAL Y DE VELOCIDADES.............................................................................. 6 CABLES DE MANDO EN LA CAJA DE CAMBIOS ................................................................................................. 7 SELECCIÓN DE LAS VELOCIDADES EN LA CAJA ........................................................................................... 8 SELECCIÓN EN LOS COLLARINES DE LA CAJA DE CAMBIOS ........................................................................ 9 CAJA DE CAMBIOS PARA TRACCIÓN POSTERIOR .................................................... ................................ 10

SELECCIÓN DE LAS VELOCIDADES AL SELECCIONAR LOS EJES DE MANDO .................................................... 11 CAJA DE CAMBIOS DE MÁS VELOCIDADES .................................................... ......................................... 12 CIBERGRAFÍA .................................................. ...................................................... ................................ 13 IMÁGENES...................................................... ...................................................... ................................ 13 CRÉDITOS ............................................................................................................................................. 14


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SELECCIÓN DE MARCHA ATRÁS La conexión de marcha Atrás o Reversa representa un caso especial en la selección de velocidades, porque deberemos detener la marcha del vehículo antes de seleccionarla, o, si simplemente por seguridad queremos evitar que se pueda mover involuntariamente la palanca. Mientras seleccionamos una marcha al desplazamos hacia adelante, la selección de Marcha Atrás obliga al conductor a superar un bloqueo para tener acceso al piñón de la marcha atrás. Al oprimir la palanca de cambios hacia abajo y, superando la fuerza del muelle, la palanca se desplaza a través de la articulación de bola hacia abajo. Solamente después de esta operación se puede superar el bloqueo por medio de los movimientos hacia la izquierda y hacia adelante, conectándose en este momento la marcha atrás. Cuando queremos retirar esta marcha, el muelle ejerce fuerza nuevamente, obligando la palanca a desplazarse hacia arriba destrabándose del bloqueo.

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CAJA DE CAMBIOS PARA MOTOR TRANSVERSAL Para el caso de la Caja de cambios para un vehículo con tracción en las ruedas delanteras, el motor ha sido instalado en dirección transversal, así como la caja de cambios. Debido a que la línea del eje del motor y de la caja están en la misma dirección del giro de eje de las ruedas delanteras, la transmisión del movimiento del eje de salida de la caja se conecta directamente con un piñón del sistema diferencial, para que los semiejes sean impulsados e induzcan al movimiento de las ruedas del vehículo. El flujo de la fuerza desde el volante de inercia hacia el embrague, del disco de embrague hacia el eje principal de la caja de cambios (que es en este caso el mismo eje motriz) y de este eje al eje secundario, por medio de los piñones de cada marcha seleccionada. Finalmente el eje secundario se conectará el movimiento hacia el piñón del sistema diferencial.

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FORMAS DE TRANSMITIR Y SELECCIONAR LAS VELOCIDADES

Los primeros sistemas utilizaban un sistema de varillas, comandados inicialmente desde la palanca localizada junto al volante de dirección (palanca al volante). Con el pasar de los tiempos, se instalaron las palancas de cambio en el piso central del vehículo (palanca al piso). Los últimos sistemas han cambiado al sistema de varillaje por un sistema de mando por cables, sistema que, significativamente, mejor diseñado, permite comandar a los selectores de la caja mecánica sin holguras excesivas entre varillas y sin la molestia de desajustes y vibraciones.

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MANDO PARA UNA CAJA DE CINCO VELOCIDADES Los movimientos de la palanca serán en cuatro líneas en este caso, uno para la selección del retro hacia adelante, otra línea se encarga de la Primera y Segunda velocidad, la tercera línea servirá para la Tercera y Cuarta velocidad y la última y cuarta línea sirve para la Quinta velocidad, en el lado derecho del movimiento de la palanca de cambios. La palanca, como se puede observar, al desplazarse hacia adelante o hacia atrás empujará a la "bieleta" de selección, la misma que impulsará o halará al cable respectivo, dentro de su "funda", este movimiento llega hasta las palancas de la caja de cambios. Imagen 4


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COMANDO DE LA LÍNEA NEUTRAL Y DE VELOCIDADES El movimiento lateral o hacia los costados de la palanca se comanda por medio de un cable hacia los selectores de la caja de cambios. Este movimiento, permite posicionar al selector principal en cualquiera (generalmente) de los tres selectores o ejes de mando de los collarines de la caja. El otro movimiento de la palanca (hacia adelante y hacia atrás), se comanda por otro cable hasta la caja de cambios y sirve para que el selector principal empuje o hale al eje de mando de un Collarín, que seleccionará, por ejemplo, la Primera y la Segunda velocidad. Cuando la palanca se desplace hacia adelante o hacia atrás, respectivamente, o, cuando se desplace la palanca hacia el medio en la línea neutral, se podrá seleccionar la Tercera y Cuarta velocidad; cuando la palanca se desplace hacia adelante o atrás respectivamente, y así se seleccionará cada una de las otras marchas, inclusive la marcha atrás.

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CABLES DE MANDO EN LA CAJA DE CAMBIOS

Los dos cables que salen de la palanca selectora de los cambios tienen una función específica, y su funda está firmemente sujetada a una base en la coraza de la caja de cambios. El final de la funda del cable tiene generalmente un sector roscado, que permite regular para obtener la posición exacta y para que la selección de la marcha sea la adecuada y pueda transmitir el movimiento en la posición y el desplazamiento exacto hacia ambos lados. El cable de la selección del recorrido neutral se encarga de mover a una bieleta, la misma que posiciona al selector principal de la caja en la línea correspondiente a las dos marchas que se desea seleccionar, como, por ejemplo, a la línea de la Primera y Segunda velocidad. El otro cable, en cambio, se encarga de empujar a otra bieleta, para que el selector empuje o hale al eje de selección y este mueva al collarín, correspondiente de la marcha que se desea seleccionar.

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SELECCIÓN DE LAS VELOCIDADES EN LA CAJA A los dos cables de mando de la selección de las velocidades se leas han colocado en el extremo de cada uno un sistema de bola o buje, que le permiten moverse durante su recorrido, pero simultáneamente se encargan de absorber las vibraciones que se producen durante el manejo y el movimiento del motor y la caja en sus bases de goma. Para que el agua, el polvo o elementos contaminantes no puedan ingresar a los cables, causando un desgaste prematuro, agarrotamiento de los cables y dificultad de selección, se instalan en los extremos de la funda y el cable a guardapolvos de goma. Estos protectores permiten el movimiento libre del cable, pero al mismo tiempo están protegiéndolos de los elementos que los pueden afectar. Generalmente, se instala también en las bases de apoyo de las fundas de los cables, unas bases de goma, que amortiguan las vibraciones y evitan transmitirlas hasta la palanca de cambios.

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SELECCIÓN EN LOS COLLARINES DE LA CAJA DE CAMBIOS Cuando el cable de selección del punto Neutro se desplaza, impulsando una bieleta o balancín, empujando hacia arriba o hacia abajo, para que el eje de selección se posicione en determinado collarín. Al desplazarse el otro cable, es decir, el cable de selección de la velocidad, este empuja a otro balancín, quien impulsa al eje del collarín correspondiente, para que engrane en el piñón de la marcha seleccionada. Cuando el cable se desplaza hacia el otro lado, en este caso, se estará seleccionando la marcha opuesta del collarín correspondiente. Si suponemos que queríamos seleccionar la Primera en el primer desplazamiento, al recorrer en sentido contrario, se seleccionará la Segunda velocidad.

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CAJA DE CAMBIOS PARA TRACCIÓN POSTERIOR

Debido a que el motor y la caja de cambios ya están en la parte posterior y en ella están las ruedas motrices, el eje de salida de la caja de cambios se conecta al sistema diferencial, instalado en su misma carcaza, cambiando el movimiento longitudinal en transversal. De tal manera, que los semiejes que conectan el movimiento hacia las ruedas motrices reciben este movimiento del sistema diferencial. Este diseño se utiliza en algunos vehículos, especialmente deportivos o en coches de competencia. También se utiliza el mismo procedimiento para dar impulso a las ruedas posteriores cuando el motor y la caja están atrás.

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SELECCIÓN DE LAS VELOCIDADES AL SELECCIONAR LOS EJES DE MANDO

El proceso de selección de cada una de las velocidades hacia adelante y la marcha atrás, producen un flujo de la fuerza desde el eje motriz de la caja de cambios, es decir desde la fuerza impulsada por el motor, hasta el eje de salida. El piñón motriz, engrana con el eje secundario, de tal manera que todos los piñones de este eje secundario impulsarán al piñón de la velocidad que se ha seleccionado, cuyo eje es, en este caso, el eje de salida hacia el sistema diferencial. Solamente en la Cuarta velocidad la transmisión del movimiento es de forma directa, la Quinta marcha será por lo tanto una "sobremarcha", y la marcha hacia atrás dispondrá de un piñón intermedio que cambiará la dirección de giro del eje de salida.

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CAJA DE CAMBIOS DE MÁS VELOCIDADES

Analizada la estructura, partes y funcionamiento de una caja de cambios manual, podemos entender que, dependiendo de su diseño y, especialmente del número de marchas que pueda tener, se aprovechará de mejor manera el torque del motor, porque, al cambiar de una marcha a otra siempre bajarán las revoluciones del motor y el torque también será menor. Por esta razón, se han ido incrementando el número de velocidades de las primeras cajas, disponiendo inicialmente de solamente tres velocidades, luego se construyeron de cuatro velocidades y la mayoría de vehículos modernos disponen de una caja de cinco, a pesar que en vehículos deportivos se utilizan ya cajas de hasta seis velocidades hacia adelante. En el caso de Vehículos Comerciales, es decir, buses o camiones, al tener que transportar cargas muy pesadas necesitan reducir el espacio de desmultiplicación entre marcha y marcha, por lo que se instalan cajas de 1O, 12 y hasta 16 velocidades, utilizando un sistema planetario adicional, que convierte una caja de 6 velocidades en una caja de 12.

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CIBERGRAFÍA 

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Cambios secuenciales con Drivelogic: Argüelles, D. (2012). La caja smg de bmw. Retrieved from http://www.automotriz.net/tecnica/bmw-caja-secuencial-SMG.html Cajas de cambios de última generación: Sempere, L. (2009). Cajas de cambio de Última generación. Retrieved from www.mcatronic.com/Documentacion/Automoviles/cajas_cambio.pdf Cambios Automáticos: Dany, Meganeboy. "Cajas de cambio." . Aficionados a la Mecánica, n.d. Web. 15 Oct 2012. . Cajas de cambios: Dany, Meganeboy. "Cajas de cambio." . Aficionados a la Mecánica, n.d. Web. 15 Oct 2012. .

IMÁGENES   

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Imagen 1: © Sena 2012 Imagen 2: © Sena 2012 Imagen 3: Dany, Meganeboy. "Cajas de cambio." . Aficionados a la Mecánica, n.d. Web. 15 Oct 2012. . Imagen 4: Dany, Meganeboy. "Cajas de cambio." . Aficionados a la Mecánica, n.d. Web. 15 Oct 2012. . Imagen 5: © Sena 2012 Imagen 6: Dany, Meganeboy. "Cajas de cambio." . Aficionados a la Mecánica, n.d. Web. 15 Oct 2012. . Imagen 7: © Sena 2012 Imagen 8: Dany, Meganeboy. "Cajas de cambio." . Aficionados a la Mecánica, n.d. Web. 15 Oct 2012. . Imagen 9: © Sena 2012 Imagen 10: Dany, Meganeboy. "Cajas de cambio." . Aficionados a la Mecánica, n.d. Web. 15 Oct 2012. . Imagen 11: © Sena 2012


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CRÉDITOS

Experto Temático: Carlos Edwin Abello Rubiano

Asesor Pedagógico: Luisa Fernanda González Guarnizo

Guionista: Alexandra Johanna Bazurto Galvis

Equipo de Diseño: Lina Marcela García López Dalys Ortegón Caicedo Nazly María Victoria Díaz Vera

Equipo de Programación: Charles Richar Torres Moreno Luis Fernando Amórtegui Garcia

Líder de Línea Julian Andres Mora Gómez

Líder del Proyecto: Juan Pablo Vale Echeverry

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