bienvenidos a mi primer post disfrutenlo
Caja de cambios:La caja de cambios está constituida por una serie de ruedas dentadas dispuestas en tres árboles.
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. En las transversales lleva varios piñones conductores. Gira en el mismo sentido que el motor.
Árbol intermedio o intermediario: Es el árbol opuesto o contraeje. Consta de un piñón - corona conducido que engrana con el árbol primario, y de varios piñones (habitualmente tallados en el mismo árbol) y que son solidarios al eje que pueden engranar con el árbol secundario en función de la marcha seleccionada. Gira en el sentido opuesto al motor. En las cajas transversales este eje no existe.
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. Gira en el mismo sentido que el motor (cambios longitudinales), y en sentido inverso en las cajas transversales. En otros tipos de cambio, especialmente motocicletas y automóviles y camiones antiguos, los piñones se desplazan enteros sobre el eje.
La posición axial de cada rueda es controlada por unas horquillas accionadas desde la palanca de cambios y determina qué pareja de piñones engranan entre el secundario y el intermediario, o entre primario y secundario según sea cambio longitudinal o transversal.
En las cajas transversales, la reducción o desmultiplicación final eje secundario/corona del diferencial invierte de nuevo el giro, con lo que la corona gira en el mismo sentido que el motor.
Eje de marcha atrás. Lleva un piñón que se interpone entre los árboles intermediario y secundario (longitudinal) o primario y secundario(transversal) para invertir el sentido de giro habitual del árbol secundario.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.
Todos los árboles se apoyan, por medio de cojinetes,axiales, en la carcasa de la caja de cambios, que suele ser de fundición gris,(ya en desuso) aluminio o magnesio y sirve de alojamiento a los engranajes, dispositivos de accionamiento y en algunos casos el diferencial, así como de recipiente para el aceite de engrase.
TIPOS DE TRANSMISIÓN
-Motor delantero y tracción delantera
Sus ruedas delanteras son motrices y directrices y no posee árbol de transmisión. Este sistema es muy empleado en vehículos de pequeña y mediana potencia.
-Motor delantero y tracción trasera
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.
- Motor trasero y tracción trasera
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.
-Propulsión doble
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 y 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.
-Transmisión total
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 y en camiones de grandes tonelajes sobre todo los que se dedican a la construcción y obras públicas.
Tipos de cajas de cambio:
- Manuales: necesitan la intervención del conductor en todo momento para cambiar de marcha. El conductor controla todos los elementos; embrague y caja de cambios.
- Automáticas: No precisan de la intervención del conductor, salvo en un primer momento inicial para seleccionar si desea ir hacia delante o hacia detrás. Los vehículos con caja de cambios automática no poseen embrague convencional, sino que poseen convertidor de par; símil del embrague en las cajas de cambio manuales. En las cajas de cambio CVT (continua variable) no se dispone ni de embrague ni de convertidor de par. La caja de cambios CVT posee en su interior dos embragues multidisco bañados en aceite dentro de la caja de cambios, uno para su funcionamiento en marcha normal y otro para la marcha atrás
- Manuales pilotadas: estas se confunden con las automáticas.Son cajas de cambio que funcionan como una manual, pero el embrague y el cambio de marchas son realizados por elementos actuadores que cambian de marcha. Estas cajas de cambio tienen un modo manual en el cual el conductor puede actuar sobre el cambio accionando unas levas en el volante o con un toque hacia arriba o hacia abajo en la palanca de cambios. Además estas cajas de cambio poseen un modo automático en el cual el conductor no tiene que intervenir en absolutamente nada. El sistema de transmisión, mediante sus actuadores, acciona el embrague y la transmisión de forma totalmente automática.
La diferencia entre manual y automática es por la construcción interna de la caja de cambios, que es totalmente diferente. En cambio una manual pilotada es por dentro exactamente igual que una manual, pero accionada automáticamente por sus actuadores.
Actualmente, tanto en vehículos industriales como en turismo, la tendencia está a montar cajas de cambio manual pilotada cuando el comprador desea un cambio “automático”, esto es debido a que con la gestión electrónica del cambio y tener características de una caja manual se reduce mucho el consumo y se optimiza la conducción.
Cajas de cambio manuales:
Cajas de cambio de toma directa(2 ejes):
Son las utilizadas en vehículos de tracción delantera. Su construcción es simple y compacta, ya que tienen que compartir espacio con el motor en la parte delantera del vehículo además de alojar el grupo diferencial en su interior.
Estas cajas de cambio poseen dos ejes, uno por el cual llega la transmisión del motor, también llamado primario y el secundario, por el cual, a través de los piñones seleccionados se transmite la fuerza hacia el grupo cónico diferencial, que a su vez, mediante los palieres lanza la transmisión mecánica de giro a las ruedas.
El eje primario puede ser fijo o no, al igual que el secundario que puede ser fijo o no. Hay cajas de cambio que va mitad y mitad, todo depende de la arquitectura adoptada y del diseño del fabricante. Sin embargo, eso no es determinante para el rendimiento, ya que funcionan todas exactamente igual.
En el dibujo de la parte superior vemos como llega la transmisión del motor al eje primario, se transmite al secundario a través de los piñones de la marcha engranada y de éste al diferencial para trasmitir la fuerza mecánica de giro a las ruedas.
Cajas de cambio de toma constante (3 ejes):
Estas cajas de cambio están diseñadas para vehículos de propulsión trasera y poseen 3 ejes, aunque visualmente parece que tengan solamente dos. Se reconocen fácilmente ya que poseen un tamaño muy alargado y voluminoso y se sitúan en la parte central del vehículo, sobre su eje longitudinal. El motor adopta de este modo una configuración longitudinal.
Estas cajas de cambio también se conocen con el nombre de cajas de cambio de toma constante, ya que posee dos piñones que permanecen siempre engranados, los cuales transmiten la fuerza al eje intermediario (que suele ser fijo) y a través de los sincronizadores, situados en el tercer eje, se engrana la marcha.La fuerza mecánica resultante abandona la caja de cambios por su parte posterior hacia el grupo diferencial, situado en el eje trasero del vehículo.
En la imagen de la parte superior observamos representada una caja de cambios de toma constante. Podemos ver como el primario (color verde) está engranado continuamente con el rojo (eje intermedio). Los sincronizadores situados en el tercer eje engranan el piñón correspondiente con el eje intermediario y a través del eje terciario (amarillo) transmitimos el movimiento al grupo cónico diferencial.
Cajas de cambio automáticas.
En el cambio manual las marchas se engranan intercalando un juego de piñones pero en un cambio automático esto se consigue de forma totalmente diferente; con un juego de planetarios.
Un engranaje planetario consta de tres elementos básicamente: un engranaje planeta en la parte interior, los satélites (3) que giran alrededor del planeta y una corona alrededor de los satélites. Con un solo juego de planetarios logramos hasta 4 velocidades, 3 hacia delante y 1 hacia atrás.
En la relación más corta la potencia del motor entra por el planetario y de ahí sale por los satélites.
En la relación intermedia el planeta no gira y el par se obtiene por la corona entrando la potencia por el satélite.
En la relación más larga la potencia del motor entra por la corona, y a través de los satélites la potencia sale por el planeta.
En la marcha atrás la potencia entra por el planeta, el porta-satélite se bloquea(pero los satélites no, actuando de piñón intermedio) y la corona entonces gira al revés invirtiendo el giro.
Las cajas de cambio automáticas no constan de un solo juego de planetarios, ya que solo lograríamos 3 velocidades y con relaciones muy largas si queremos obtenerlas prestaciones normales de un turismo que posee 5 o 6 velocidades. Las cajas de cambio automáticas poseen 2 o 3 (o incluso más en las más sofisticadas)juegos de planetarios, con diferentes relaciones entre uno y otro, que intercalándolos se consiguen cambios automáticos de 6 o más velocidades.
Este tipo de caja de cambios fue las que primero se montaban en los vehículos turismos de propulsión trasera (antes de que saliesen al mercado las cajas pilotadas de doble embrague) y se siguen montando en grandes berlinas y vehículos de alta gama de propulsión trasera enfocados al confort. Las cajas de cambio que utilizan hoy y día estos vehículos poseen hasta 8 velocidades.
Para conseguir intercalar en estas cajas de cambio los diferentes conjuntos planetarios, la caja posee en su interior una serie de frenos y embragues que ayuda a frenar o a obligar a girar loco a los diferentes conjuntos para lograrla relación deseada.
Caja de cambios Continua Variable CVT:
Estas cajas de cambio son completamente diferentes a las cajas de cambio automáticas mediante planetarios a pesar de ser automáticas. Estas cajas de cambio están enfocadas para montarse en vehículos automáticos de tracción delantera, donde el espacio es muy reducido.
Estas cajas de cambio han experimentado una gran evolución gracias a que son utilizadas actualmente en los vehículos híbridos de tracción delantera.
Por fuera la caja de cambios CVT es muy similar a una caja de cambios manual y está ubicada en el mismo sitio, pero hay notables diferencias.
Para empezar este cambio no lleva convertidor de par, la potencia del motor pasa directamente al eje primario que la transmite a un solo planetario, de aquí salen solo dos marchas para adelante y para atrás. También posee solo dos embragues hidráulicos, uno para la marcha adelante y otro para la marcha atrás.
El secundario del planetario y los embragues hacen mover una polea especial la cual porta una correa de acero que mueve otra polea. En función del número de las r.p.m. los diámetros de estas poleas van variando consiguiendo infinitas relaciones de transmisión (hasta un tope lógicamente). En la marcha atrás el sistema emplea una transmisión fija.
Cajas de cambio Manual Pilotada.
La característica principal de estas cajas de cambio es que incorporan un doble eje secundario para ganar rapidez en el cambio y que se haga de forma prácticamente instantánea. Las que no poseen doble eje secundario poseen un doble embrague que sincroniza un doble eje primario (dividido en su interior) que aparentemente es un solo eje primario. En el caso del doble embrague el eje secundario es fijo. En las cajas de cambio de doble secundario el primario es el tren fijo.
En este tipo de cambios lo que ocurre es que se engranan dos marchas a la vez, una par, otra impar y viceversa, haciendo que una transmita el movimiento al grupo y la otra permanece en espera para ser engranada por el otro embrague, haciendo que el cambio sea realmente rápido y suave.
En función de nuestra conducción el cambio va sincronizando las marchas para alcanzar mayor velocidad(aceleración) o bien para reducir marchas (deceleración, pedal del acelerador totalmente levantado).
Convertidor de par:
El embrague hidráulico que más tarde evolucionara llamándose convertidor de par, actúa como embrague automático entre el motor y la caja de cambios que, en estos casos, suele ser automática o semiautomática. Dicho embrague permite que el motor gire al ralentí (en vacío) y además transmite el par motor cuando el conductor acelera.
Está fundado en la transmisión de energía que una bomba centrífuga comunica a una turbina por mediación de un líquido que generalmente es aceite mineral.
Para comprender bien este principio se puede poner el ejemplo de dos ventiladores (figura inferior) colocados uno frente al otro.
El ventilador (1), conectado ala red, mueve el aire y lo proyecta como impulsor o bomba sobre el otro ventilador (2) que está sin conectar; éste último, al recibir el aire, se pone a girar como una turbina.
Constitución del embrague hidráulico
Está constituido, como puede verse en la figura inferior, por dos coronas giratorias(bomba y turbina) que tienen forma de semitoroide geométrico y están provistas de unos tabiques planos , llamados alabes. Una de ellas, llamada rotor conductor,va unida al árbol motor por medio de tornillos y constituye la bomba centrífuga; la otra, unida al primario de la caja de cambios con giro libre en el volante, constituye la turbina o corona arrastrada.
Ambas coronas van alojadas en una carcasa estanca y están separadas por un pequeño espacio para que no se produzca rozamiento entre ellas
Funcionamiento
Cuando el motor gira, el aceite contenido en la carcasa es impulsado por la bomba, proyectándose por su periferia hacia la turbina, en cuyos alabes incide paralelamente al eje. Dicho aceite es arrastrado por la propia rotación de la bomba o rotor conductor, formándose así un torbellino tórico.
La energía cinética del aceite que choca contra los alabes de la turbina,produce en ella una fuerza que tiende a hacerla girar.
Cuando el motor gira a ralentí, la energía cinética del aceite es pequeña y la fuerza transmitida a la turbina es insuficiente para vencer el par resistente.En estas condiciones, hay un resbalamiento total entre bomba y turbina con lo que la turbina permanece inmóvil. El aceite resbala por los alabes de la turbina y es devuelto desde el centro de ésta al centro de la bomba, en donde es impulsado nuevamente a la periferia para seguir el ciclo.
A medida que aumentan las revoluciones del motor, el torbellino de aceite se va haciendo más consistente, incidiendo con más fuerza sobre los alabes de la turbina. Esta acción vence al par resistente y hace girar la turbina, mientras se verifica un resbalamiento de aceite entre bomba y turbina que supone el acoplamiento progresivo del embrague.
Cuando el motor gira rápidamente desarrollando su par máximo, el aceite es impulsado con gran fuerza en la turbina y ésta es arrastrada a gran velocidad sin que exista apenas resbalamiento entre ambas (éste suele ser de un 2 %aproximadamente con par de transmisión máximo).
El par motor se transmite íntegro a la transmisión de embrague, cualquiera que sea el par resistente y,de esta forma, aunque se acelere rápidamente desde ralentí, el movimiento del vehículo se produce progresivamente, existiendo un resbalamiento que disminuye a medida que la fuerza cinética va venciendo al par resistente.
Al subir una pendiente, la velocidad del vehículo disminuye por aumentar el par resistente, pero el motor continúa desarrollando su par máximo a costa de un mayor resbalamiento, con lo que se puede mantener más tiempo la directa sin peligro de que el motor se pare.
Ventajas e inconvenientes de los embragues hidráulicos:
Este tipo de embrague presenta el inconveniente de que no sirve para su acoplamiento a una caja de cambios normal, es decir, de engranes paralelos; ya que aún funcionando a ralentí, cuando el resbalamiento es máximo, la turbina está sometida a una fuerza de empuje que, aunque no la haga girar por ser mayor el par resistente, actúa sobre los dientes de los engranajes y no permite la maniobra del cambio de velocidades.
Por esta razón este embrague se utiliza en cajas de cambio automático. Para su acoplamiento a una caja normal, habría que intercalar un embrague auxiliar de fricción que permita desacoplar la caja de cambios en el momento del cambio.
Debido a la inevitable pérdida de energía por deslizamiento del aceite en su acoplamiento para obtener el par máximo, los vehículos equipados con este tipo de embrague consumen algo más de combustible que los equipados con un embrague normal de fricción. Presentan también la desventaja de un mayor coste económico, así como la necesidad de tener que acoplar una caja de cambios automática.
Como contrapartida de estos inconvenientes, la utilización del embrague hidráulico presenta las siguientes ventajas:
Ausencia de desgaste. Duración ilimitada, incluso mucho mayor que la vida útil del vehículo. Las vibraciones por torsión en la transmisión están fuertemente amortiguadas, cualidad muy importante para su utilización en los motores Diésel. Arranque muy suave, debido a la progresividad en el deslizamiento. Bajo coste de entretenimiento, no exigiendo más atención que el cambio periódico de aceite cada 15 000 o 20 000 km.
Embrague:
El embrague se sitúa entre el volante motor y la caja de cambios y es accionado por un pedal que maneja el conductor con su pie izquierdo (menos en los automáticos que el pedal se suprime). Con el pedal suelto el giro del motor se transmite directamente a las ruedas, es decir, el motor está embragado. Y cuando el conductor pisa el pedal de embrague el giro del motor no se transmite a las ruedas, y se dice que el motor está desembragado.
El embrague debe tener la suficiente resistencia como para lograr transmitir todo el par motor a las ruedas y lo suficientemente rápido y seguro como para realizar el cambio de velocidad en la caja de cambios sin que la marcha del vehículo sufra un retraso apreciable. También debe ser progresivo y elástico para evitar que se produzcan tirones ni brusquedades al poner en movimiento al vehículo, partiendo desde la situación de parado, ni tampoco cuando se varíe la velocidad del motor en las aceleraciones y retenciones.
Existen diversos tipos de embrague, aunque todos ellos pueden agruparse es tres grandes grupos. Los de fricción basan su funcionamiento en la adherencia de dos piezas, cuyo efecto produce una unión entre ellas y equivalen a una sola. También están los hidráulicos, cuyo elemento de unión es el aceite. Y por último los embragues electromagnéticos, que son los que menos se utilizan, que basan su funcionamiento en la acción de los campos magnéticos.
Embrague de fricción:
Está constituido por un conjunto de piezas situadas entre el motor y los dispositivos de transmisión , y asegura un número defunciones:
En posición acoplado (o "embragado"
transmite el par motor suministrado por el motor. En un automóvil, cuando el embrague gira, el
motor
está vinculado a la
transmisión
. En posición desacoplado (o "desembragado" se interrumpe la transmisión. En un automóvil, las ruedas giran libres o están detenidas, y el motor puede continuar girando sin transmitir este par de giro a las ruedas. En las posiciones intermedias restablece progresivamente la transmisión de par, mediante rozamiento o fricción.
DEFINICIÓN
El embrague es un mecanismo colocado entre el motor y la caja de velocidades, la función del embrague es desacoplar y acoplar al motor de la caja, transmitiendo o interrumpiendo el movimiento del motor alas ruedas del vehículo. Basado en el principio de fricción controlada. Tiene la capacidad de transmitir la fuerza motriz, que eroga el motor (GIRO Y POTENCIA/TORQUE) a la caja de velocidades o no, de acuerdo ala acción elegida (ACOPLAR/DESACOPLAR). En la imagen inferior a la izquierda está acoplado y a la derecha está desacoplado.
LAS TRES POSICIONES DEL EMBRAGUE
1.CUANDO EL CONDUCTOR NO TIENE PRESIONADO EL PEDAL.
El embrague mantiene unidos al motor con la caja de velocidades y el movimiento llega a las ruedas del vehículo, esta es la posición de “embragado”.
2. CUANDO EL CONDUCTOR PRESIONA EL PEDAL.
El embrague separa al motor de la caja de velocidades y se interrumpe el movimiento hacia las ruedas permitiendo el cambio de una marcha a otra, esta es la posición “desembragado”.
3. CUANDO EL CONDUCTOR LIBERA EL PEDAL.
En el momento de iniciar la marcha del vehículo se suelta el pedal normalmente y se retiene en la posición intermedia“patinando” que conviene mantener hasta que se halla vencido “el estado de inercia de detención”, luego el conductor libera totalmente el pedal volviendo a la posición de embragado. Después de haber hecho el cambio de marcha, el embrague une de manera solidaria al motor con la caja de velocidades y el movimiento llega a las ruedas del vehículo sin perdidas por patinamiento.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO: Este mecanismo es capaz de efectuar una fricción controlada,por el método de prensado entre dos componentes, volante motor y placa de contacto o prensa, a un tercero que media entre ellos, disco de embrague. La acción de prensado o ACOPLAR es constante y mantiene al conjunto solidario deforma tal que se transmite la fuerza motriz entregada por el volante motor que es solidaria a la placa de contacto los que a su vez inducen al disco de embrague esta fuerza motriz, por fricción al principio y contacto permanente al final de la acción. Esta acción es permanente gracias a una serie de resortes que presionan a la placa contra el volante. Es de tener en cuenta que el disco puede girar sobre su propio eje, ya que está montado sobre el eje de entrada ala caja. La acción de DESACLOPLAR es efectuada por una serie de palancas o un diafragma que empuja a la placa de contacto contraponiendo la presión de los resortes desactivando la acción de prensado al disco de la fuerza motriz inducida.
Es conveniente aclarar que al tratarse de un mecanismo capaz de transmitir fuerza y movimiento debe ser capaz de soportar elevadas temperaturas en la superficie de contacto que a su vez debe poder disiparla rápidamente, esto se logra contagiando esta temperatura a la placa de contacto y al volante que son piezas construidas en acero fundido de importantes espesores y volúmenes, capaces de disipar elevadas temperaturas rápidamente, manteniéndolo así a todo el conjunto en los parámetros normales de dilatación.
El tamaño del embrague, es directamente proporcional a la potencia (hp) que deba transferir desde el motor hacia la caja de velocidades, dado que cuanto mayor sea la potencia a transferir, mayor deberá ser la superficie de contacto entre ellas por lo tanto en el caso de camiones tractores con gran poder de tracción y motores de 300hp o más, el tamaño del embrague debe ser tal que superaría en el diámetro al volante motor,la solución encontrada y aplicada en muchos camiones, es el embrague con doble disco, ya que al sumar la superficie de un disco más otro intercalando una placa separadora podemos lograr una gran superficie de contacto manteniendo un reducido diámetro.
Superficie del volante + Superficie Disco 1 +Superficie Placa intermedia + Superficie Disco 2 + Superficie Placa de contacto= Superficie total.
Rodamientos:
Un rodamiento es un tipo de cojinete , que es un elemento mecánico que reduce la fricción entre un eje y las piezas conectadas a éste por medio de rodadura, que le sirve de apoyo y facilita su desplazamiento.
Tipos de rodamientos.
Los más utilizados son:
Rodamientos rígidos de bolas Tienen un campo de aplicación amplio. Son de sencillo diseño y no desmontables,adecuados para altas velocidades de funcionamiento, y además requieren poco mantenimiento.
Rodamientos de bolas a rótula
Tienen dos hileras de bolas con un camino de rodadura esférico común en el aro exterior del rodamiento. Esta última característica hace que el rodamiento sea autoalineable, permitiéndose desviaciones angulares del eje respecto al soporte. Indicados para aplicaciones en las que se puede producir desalineaciones o deformaciones del eje.
Rodamientos de bolas con contacto angular
Tienen los caminos de rodadura de sus aros interior y exterior desplazados entre sí respecto al eje del rodamiento. Son particularmente útiles para soportar cargas combinadas.
Rodamientos de rodillos cilíndricos
Tienen la misma función que los rodamientos rígidos de bolas, es decir, absorber cargas puramente radiales. No obstante, su capacidad de carga es mucho más elevada. Son desmontables y existe una gran variedad de tipos, siendo la mayoría de ellos de una sola hilera de rodillos con jaula.
Rodamientos de agujas
Se caracterizan por tener los rodillos finos y largos en relación con su diámetro,por lo que se les denomina agujas. Tienen gran capacidad de carga y son especialmente útiles en montajes donde se dispone de un espacio radial limitado.
Rodamientos de rodillos a rótula
Están compuestos por dos hileras de rodillos con un camino de rodadura esférico común sobre el aro exterior. Cada uno de los caminos de rodadura del aro interior está inclinado formando un ángulo con el eje del rodamiento. Son autoalineables,pueden soportar cargas radiales y cargas axiales, y tienen una gran capacidad de carga.
Rodamientos de rodillos cónicos
Tienen los rodillos dispuestos entre los caminos de rodadura cónicos de los aros interior y exterior. El diseño de estos rodamientos los hace especialmente adecuados para soportar cargas combinadas.Su capacidad de carga axial depende del ángulo de contacto, cuanto mayor es el ángulo, mayor es la capacidad de carga axial del rodamiento.
Junta homocinética:
La junta homocinética, es una pieza compleja, que unida al palier de transmisión tiene como finalidad conectar dos ejes dispuestos longitudinalmente, no continuos, de modo que la velocidad entre ellos sea igual en todo momento. El palier de transmisión delas ruedas, se conecta por uno de sus extremos con el diferencial y por el otro con el buje de la rueda. Esta transmisión está sometida a los movimientos oscilatorios de la suspensión y los movimientos giratorios de la dirección, y por lo tanto debe ser articulada. La junta homocinética es una unión articulada, una especie de rótula compleja, que permite estos movimientos sin que por ello las ruedas pierdan tracción ni sufran las transmisiones.
Glaencer-Spicer
Están basadas en 2 juntas cardan las que están unidas mediante una doblehorquilla, constituyendo éste un árbol bastante corto y haciendo posible unmovimiento uniforme de las ruedas mediante una rectificación que una junta hacedel giro alterado de la otra.
Se trata de una junta de reducido volumen y con engrase constante, con un muypequeño índice de rozamiento pudiendo actuar de forma homocinética cualquierasea su ángulo.
Rzeppa
De mayor complejidad constructiva tiene igualmente una gran presencia en lamecánica actual, siendo conocida también como homocinética de bolas, debido asu construcción con 6 bolas encontradas en su jaula, las cuales gracias a lasdisposición de ésta y las gargantas hacen que el par sea transmitido por 2bolas al mismo momento que las restantes 4 aseguran el plano bisector. Estajunta es muy utilizada en combinación con la Glaenzer, teniendo como una de susprincipales características su larga vida útil.
Tracta
Es una junta con una arquitectura muy sencilla, presentando los árboles desalida y entrada unas horquillas acopladas a 2 piezas centrales llamadas nuecesque hacen el efecto de árbol intermedio de la junta, haciendo que el movimientose presente en el plano bisector.
Bendix-Weiss
Al igual que la Rzeppa hace eluso de bolas pero 4 en este caso, sin existir la jaula de bolas, ypresentándose una bolas adicional, la bola taladrada, sobre la que giran lasotras cuatro, girando ésta a su vez en un pasador. La posición de las bolas esconseguida gracias al rozamiento del rodamiento entre las 4 bolas y suspistas.
JuntaCardan:
El cardan es un componentemecánico, que permite unir dos ejes no colineales. Suobjetivo es transmitir el movimiento de rotación de un eje al otro a pesar dela no colinealidad. En los vehículos demotor se suele utilizar como parte del árbol de transmisión , quelleva la fuerza desde el motor situado en la parte delantera del vehículo hacialas ruedas traseras. El principal problema que genera el cardán es que, por suconfiguración, el eje al que se le transmite el movimiento no gira a velocidadangular constante. No obstante, si se colocan dos en serie yel principio y el final del árbol total se encuentran paralelos (como es elcaso general de los vehículos de tracción trasera ),estas diferencias se anulan.
En la actualidad, laconfiguración más común en los automóviles esel motor delantero transversal con tracción delantera. En esta configuración,así como en otras en que el motor se ubica cerca de las ruedas motrices, no seutiliza el cardán. En estos casos la fuerza se transmite típicamentemediante semiejes y juntas homocinéticas .
El cardán es fácilmenteobservable en camiones, en los que el árbol de transmisión seobserva como una larga pieza de metal que rota sobre sí misma cuando elvehículo está en marcha. Está ubicada longitudinalmente entre el motor y el trentrasero donde están montadas las ruedas, pudiéndose observar un cardántípicamente en el acople con el diferencial o a la salida dela caja.
En el cardan podemos distinguir3 partes: los rodillos, las horquillas y la cruceta.
Diferencial:
Un diferencial es el elemento mecánico que permite que las ruedas derechae izquierda de un vehículo giren a velocidades diferentes, según éste seencuentre tomando una curva hacia un lado o hacia el otro.
Cuando un vehículo toma unacurva, por ejemplo hacia la derecha, la rueda derecha recorre un camino máscorto que la rueda izquierda, ya que esta última se encuentra en la parteexterior de la curva.
Funcionamiento:Eldiferencial consta de engranajes dispuestos en forma de "U" en eleje. Cuando ambas ruedas recorren el mismo camino, por ir el vehículo en línearecta, el engranaje se mantiene en situación neutra. Sin embargo, en una curvalos engranajes se desplazan ligeramente, compensando con ello las diferentesvelocidades de giro de las ruedas.
La diferencia de giro tambiénse produce entre los dos ejes. Las ruedas directrices describen una circunferenciade radio mayor que las no directrices, por ello se utiliza el diferencial.
Un vehículo con tracción en lascuatro ruedas puede tener hasta tres diferenciales: uno en el eje frontal, unoen el eje trasero y un diferencial central.
Dado que un diferencialordinario reparte la fuerza por igual entre ambas ruedas (reparto 50%-50%), lacapacidad de tracción máxima es siempre el doble de la de la rueda con menortracción. En caso de que esta sea cero en una de las ruedas, la capacidad detracción total es lógicamente cero. Para solucionar este problema se empleandiferenciales autoblocantes o bloqueables. Estos últimos pueden enviar hasta el100% del par a una sola rueda.
Caja de cambios:La caja de cambios está constituida por una serie de ruedas dentadas dispuestas en tres árboles.
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. En las transversales lleva varios piñones conductores. Gira en el mismo sentido que el motor.
Árbol intermedio o intermediario: Es el árbol opuesto o contraeje. Consta de un piñón - corona conducido que engrana con el árbol primario, y de varios piñones (habitualmente tallados en el mismo árbol) y que son solidarios al eje que pueden engranar con el árbol secundario en función de la marcha seleccionada. Gira en el sentido opuesto al motor. En las cajas transversales este eje no existe.
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. Gira en el mismo sentido que el motor (cambios longitudinales), y en sentido inverso en las cajas transversales. En otros tipos de cambio, especialmente motocicletas y automóviles y camiones antiguos, los piñones se desplazan enteros sobre el eje.
La posición axial de cada rueda es controlada por unas horquillas accionadas desde la palanca de cambios y determina qué pareja de piñones engranan entre el secundario y el intermediario, o entre primario y secundario según sea cambio longitudinal o transversal.
En las cajas transversales, la reducción o desmultiplicación final eje secundario/corona del diferencial invierte de nuevo el giro, con lo que la corona gira en el mismo sentido que el motor.
Eje de marcha atrás. Lleva un piñón que se interpone entre los árboles intermediario y secundario (longitudinal) o primario y secundario(transversal) para invertir el sentido de giro habitual del árbol secundario.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.
Todos los árboles se apoyan, por medio de cojinetes,axiales, en la carcasa de la caja de cambios, que suele ser de fundición gris,(ya en desuso) aluminio o magnesio y sirve de alojamiento a los engranajes, dispositivos de accionamiento y en algunos casos el diferencial, así como de recipiente para el aceite de engrase.
TIPOS DE TRANSMISIÓN
-Motor delantero y tracción delantera
Sus ruedas delanteras son motrices y directrices y no posee árbol de transmisión. Este sistema es muy empleado en vehículos de pequeña y mediana potencia.
-Motor delantero y tracción trasera
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.
- Motor trasero y tracción trasera
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.
-Propulsión doble
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 y 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.
-Transmisión total
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 y en camiones de grandes tonelajes sobre todo los que se dedican a la construcción y obras públicas.
Tipos de cajas de cambio:
- Manuales: necesitan la intervención del conductor en todo momento para cambiar de marcha. El conductor controla todos los elementos; embrague y caja de cambios.
- Automáticas: No precisan de la intervención del conductor, salvo en un primer momento inicial para seleccionar si desea ir hacia delante o hacia detrás. Los vehículos con caja de cambios automática no poseen embrague convencional, sino que poseen convertidor de par; símil del embrague en las cajas de cambio manuales. En las cajas de cambio CVT (continua variable) no se dispone ni de embrague ni de convertidor de par. La caja de cambios CVT posee en su interior dos embragues multidisco bañados en aceite dentro de la caja de cambios, uno para su funcionamiento en marcha normal y otro para la marcha atrás
- Manuales pilotadas: estas se confunden con las automáticas.Son cajas de cambio que funcionan como una manual, pero el embrague y el cambio de marchas son realizados por elementos actuadores que cambian de marcha. Estas cajas de cambio tienen un modo manual en el cual el conductor puede actuar sobre el cambio accionando unas levas en el volante o con un toque hacia arriba o hacia abajo en la palanca de cambios. Además estas cajas de cambio poseen un modo automático en el cual el conductor no tiene que intervenir en absolutamente nada. El sistema de transmisión, mediante sus actuadores, acciona el embrague y la transmisión de forma totalmente automática.
La diferencia entre manual y automática es por la construcción interna de la caja de cambios, que es totalmente diferente. En cambio una manual pilotada es por dentro exactamente igual que una manual, pero accionada automáticamente por sus actuadores.
Actualmente, tanto en vehículos industriales como en turismo, la tendencia está a montar cajas de cambio manual pilotada cuando el comprador desea un cambio “automático”, esto es debido a que con la gestión electrónica del cambio y tener características de una caja manual se reduce mucho el consumo y se optimiza la conducción.
Cajas de cambio manuales:
Cajas de cambio de toma directa(2 ejes):
Son las utilizadas en vehículos de tracción delantera. Su construcción es simple y compacta, ya que tienen que compartir espacio con el motor en la parte delantera del vehículo además de alojar el grupo diferencial en su interior.
Estas cajas de cambio poseen dos ejes, uno por el cual llega la transmisión del motor, también llamado primario y el secundario, por el cual, a través de los piñones seleccionados se transmite la fuerza hacia el grupo cónico diferencial, que a su vez, mediante los palieres lanza la transmisión mecánica de giro a las ruedas.
El eje primario puede ser fijo o no, al igual que el secundario que puede ser fijo o no. Hay cajas de cambio que va mitad y mitad, todo depende de la arquitectura adoptada y del diseño del fabricante. Sin embargo, eso no es determinante para el rendimiento, ya que funcionan todas exactamente igual.
En el dibujo de la parte superior vemos como llega la transmisión del motor al eje primario, se transmite al secundario a través de los piñones de la marcha engranada y de éste al diferencial para trasmitir la fuerza mecánica de giro a las ruedas.
Cajas de cambio de toma constante (3 ejes):
Estas cajas de cambio están diseñadas para vehículos de propulsión trasera y poseen 3 ejes, aunque visualmente parece que tengan solamente dos. Se reconocen fácilmente ya que poseen un tamaño muy alargado y voluminoso y se sitúan en la parte central del vehículo, sobre su eje longitudinal. El motor adopta de este modo una configuración longitudinal.
Estas cajas de cambio también se conocen con el nombre de cajas de cambio de toma constante, ya que posee dos piñones que permanecen siempre engranados, los cuales transmiten la fuerza al eje intermediario (que suele ser fijo) y a través de los sincronizadores, situados en el tercer eje, se engrana la marcha.La fuerza mecánica resultante abandona la caja de cambios por su parte posterior hacia el grupo diferencial, situado en el eje trasero del vehículo.
En la imagen de la parte superior observamos representada una caja de cambios de toma constante. Podemos ver como el primario (color verde) está engranado continuamente con el rojo (eje intermedio). Los sincronizadores situados en el tercer eje engranan el piñón correspondiente con el eje intermediario y a través del eje terciario (amarillo) transmitimos el movimiento al grupo cónico diferencial.
Cajas de cambio automáticas.
En el cambio manual las marchas se engranan intercalando un juego de piñones pero en un cambio automático esto se consigue de forma totalmente diferente; con un juego de planetarios.
Un engranaje planetario consta de tres elementos básicamente: un engranaje planeta en la parte interior, los satélites (3) que giran alrededor del planeta y una corona alrededor de los satélites. Con un solo juego de planetarios logramos hasta 4 velocidades, 3 hacia delante y 1 hacia atrás.
En la relación más corta la potencia del motor entra por el planetario y de ahí sale por los satélites.
En la relación intermedia el planeta no gira y el par se obtiene por la corona entrando la potencia por el satélite.
En la relación más larga la potencia del motor entra por la corona, y a través de los satélites la potencia sale por el planeta.
En la marcha atrás la potencia entra por el planeta, el porta-satélite se bloquea(pero los satélites no, actuando de piñón intermedio) y la corona entonces gira al revés invirtiendo el giro.
Las cajas de cambio automáticas no constan de un solo juego de planetarios, ya que solo lograríamos 3 velocidades y con relaciones muy largas si queremos obtenerlas prestaciones normales de un turismo que posee 5 o 6 velocidades. Las cajas de cambio automáticas poseen 2 o 3 (o incluso más en las más sofisticadas)juegos de planetarios, con diferentes relaciones entre uno y otro, que intercalándolos se consiguen cambios automáticos de 6 o más velocidades.
Este tipo de caja de cambios fue las que primero se montaban en los vehículos turismos de propulsión trasera (antes de que saliesen al mercado las cajas pilotadas de doble embrague) y se siguen montando en grandes berlinas y vehículos de alta gama de propulsión trasera enfocados al confort. Las cajas de cambio que utilizan hoy y día estos vehículos poseen hasta 8 velocidades.
Para conseguir intercalar en estas cajas de cambio los diferentes conjuntos planetarios, la caja posee en su interior una serie de frenos y embragues que ayuda a frenar o a obligar a girar loco a los diferentes conjuntos para lograrla relación deseada.
Caja de cambios Continua Variable CVT:
Estas cajas de cambio son completamente diferentes a las cajas de cambio automáticas mediante planetarios a pesar de ser automáticas. Estas cajas de cambio están enfocadas para montarse en vehículos automáticos de tracción delantera, donde el espacio es muy reducido.
Estas cajas de cambio han experimentado una gran evolución gracias a que son utilizadas actualmente en los vehículos híbridos de tracción delantera.
Por fuera la caja de cambios CVT es muy similar a una caja de cambios manual y está ubicada en el mismo sitio, pero hay notables diferencias.
Para empezar este cambio no lleva convertidor de par, la potencia del motor pasa directamente al eje primario que la transmite a un solo planetario, de aquí salen solo dos marchas para adelante y para atrás. También posee solo dos embragues hidráulicos, uno para la marcha adelante y otro para la marcha atrás.
El secundario del planetario y los embragues hacen mover una polea especial la cual porta una correa de acero que mueve otra polea. En función del número de las r.p.m. los diámetros de estas poleas van variando consiguiendo infinitas relaciones de transmisión (hasta un tope lógicamente). En la marcha atrás el sistema emplea una transmisión fija.
Cajas de cambio Manual Pilotada.
La característica principal de estas cajas de cambio es que incorporan un doble eje secundario para ganar rapidez en el cambio y que se haga de forma prácticamente instantánea. Las que no poseen doble eje secundario poseen un doble embrague que sincroniza un doble eje primario (dividido en su interior) que aparentemente es un solo eje primario. En el caso del doble embrague el eje secundario es fijo. En las cajas de cambio de doble secundario el primario es el tren fijo.
En este tipo de cambios lo que ocurre es que se engranan dos marchas a la vez, una par, otra impar y viceversa, haciendo que una transmita el movimiento al grupo y la otra permanece en espera para ser engranada por el otro embrague, haciendo que el cambio sea realmente rápido y suave.
En función de nuestra conducción el cambio va sincronizando las marchas para alcanzar mayor velocidad(aceleración) o bien para reducir marchas (deceleración, pedal del acelerador totalmente levantado).
Convertidor de par:
El embrague hidráulico que más tarde evolucionara llamándose convertidor de par, actúa como embrague automático entre el motor y la caja de cambios que, en estos casos, suele ser automática o semiautomática. Dicho embrague permite que el motor gire al ralentí (en vacío) y además transmite el par motor cuando el conductor acelera.
Está fundado en la transmisión de energía que una bomba centrífuga comunica a una turbina por mediación de un líquido que generalmente es aceite mineral.
Para comprender bien este principio se puede poner el ejemplo de dos ventiladores (figura inferior) colocados uno frente al otro.
El ventilador (1), conectado ala red, mueve el aire y lo proyecta como impulsor o bomba sobre el otro ventilador (2) que está sin conectar; éste último, al recibir el aire, se pone a girar como una turbina.
Constitución del embrague hidráulico
Está constituido, como puede verse en la figura inferior, por dos coronas giratorias(bomba y turbina) que tienen forma de semitoroide geométrico y están provistas de unos tabiques planos , llamados alabes. Una de ellas, llamada rotor conductor,va unida al árbol motor por medio de tornillos y constituye la bomba centrífuga; la otra, unida al primario de la caja de cambios con giro libre en el volante, constituye la turbina o corona arrastrada.
Ambas coronas van alojadas en una carcasa estanca y están separadas por un pequeño espacio para que no se produzca rozamiento entre ellas
Funcionamiento
Cuando el motor gira, el aceite contenido en la carcasa es impulsado por la bomba, proyectándose por su periferia hacia la turbina, en cuyos alabes incide paralelamente al eje. Dicho aceite es arrastrado por la propia rotación de la bomba o rotor conductor, formándose así un torbellino tórico.
La energía cinética del aceite que choca contra los alabes de la turbina,produce en ella una fuerza que tiende a hacerla girar.
Cuando el motor gira a ralentí, la energía cinética del aceite es pequeña y la fuerza transmitida a la turbina es insuficiente para vencer el par resistente.En estas condiciones, hay un resbalamiento total entre bomba y turbina con lo que la turbina permanece inmóvil. El aceite resbala por los alabes de la turbina y es devuelto desde el centro de ésta al centro de la bomba, en donde es impulsado nuevamente a la periferia para seguir el ciclo.
A medida que aumentan las revoluciones del motor, el torbellino de aceite se va haciendo más consistente, incidiendo con más fuerza sobre los alabes de la turbina. Esta acción vence al par resistente y hace girar la turbina, mientras se verifica un resbalamiento de aceite entre bomba y turbina que supone el acoplamiento progresivo del embrague.
Cuando el motor gira rápidamente desarrollando su par máximo, el aceite es impulsado con gran fuerza en la turbina y ésta es arrastrada a gran velocidad sin que exista apenas resbalamiento entre ambas (éste suele ser de un 2 %aproximadamente con par de transmisión máximo).
El par motor se transmite íntegro a la transmisión de embrague, cualquiera que sea el par resistente y,de esta forma, aunque se acelere rápidamente desde ralentí, el movimiento del vehículo se produce progresivamente, existiendo un resbalamiento que disminuye a medida que la fuerza cinética va venciendo al par resistente.
Al subir una pendiente, la velocidad del vehículo disminuye por aumentar el par resistente, pero el motor continúa desarrollando su par máximo a costa de un mayor resbalamiento, con lo que se puede mantener más tiempo la directa sin peligro de que el motor se pare.
Ventajas e inconvenientes de los embragues hidráulicos:
Este tipo de embrague presenta el inconveniente de que no sirve para su acoplamiento a una caja de cambios normal, es decir, de engranes paralelos; ya que aún funcionando a ralentí, cuando el resbalamiento es máximo, la turbina está sometida a una fuerza de empuje que, aunque no la haga girar por ser mayor el par resistente, actúa sobre los dientes de los engranajes y no permite la maniobra del cambio de velocidades.
Por esta razón este embrague se utiliza en cajas de cambio automático. Para su acoplamiento a una caja normal, habría que intercalar un embrague auxiliar de fricción que permita desacoplar la caja de cambios en el momento del cambio.
Debido a la inevitable pérdida de energía por deslizamiento del aceite en su acoplamiento para obtener el par máximo, los vehículos equipados con este tipo de embrague consumen algo más de combustible que los equipados con un embrague normal de fricción. Presentan también la desventaja de un mayor coste económico, así como la necesidad de tener que acoplar una caja de cambios automática.
Como contrapartida de estos inconvenientes, la utilización del embrague hidráulico presenta las siguientes ventajas:
Ausencia de desgaste. Duración ilimitada, incluso mucho mayor que la vida útil del vehículo. Las vibraciones por torsión en la transmisión están fuertemente amortiguadas, cualidad muy importante para su utilización en los motores Diésel. Arranque muy suave, debido a la progresividad en el deslizamiento. Bajo coste de entretenimiento, no exigiendo más atención que el cambio periódico de aceite cada 15 000 o 20 000 km.
Embrague:
El embrague se sitúa entre el volante motor y la caja de cambios y es accionado por un pedal que maneja el conductor con su pie izquierdo (menos en los automáticos que el pedal se suprime). Con el pedal suelto el giro del motor se transmite directamente a las ruedas, es decir, el motor está embragado. Y cuando el conductor pisa el pedal de embrague el giro del motor no se transmite a las ruedas, y se dice que el motor está desembragado.
El embrague debe tener la suficiente resistencia como para lograr transmitir todo el par motor a las ruedas y lo suficientemente rápido y seguro como para realizar el cambio de velocidad en la caja de cambios sin que la marcha del vehículo sufra un retraso apreciable. También debe ser progresivo y elástico para evitar que se produzcan tirones ni brusquedades al poner en movimiento al vehículo, partiendo desde la situación de parado, ni tampoco cuando se varíe la velocidad del motor en las aceleraciones y retenciones.
Existen diversos tipos de embrague, aunque todos ellos pueden agruparse es tres grandes grupos. Los de fricción basan su funcionamiento en la adherencia de dos piezas, cuyo efecto produce una unión entre ellas y equivalen a una sola. También están los hidráulicos, cuyo elemento de unión es el aceite. Y por último los embragues electromagnéticos, que son los que menos se utilizan, que basan su funcionamiento en la acción de los campos magnéticos.
Embrague de fricción:
Está constituido por un conjunto de piezas situadas entre el motor y los dispositivos de transmisión , y asegura un número defunciones:
En posición acoplado (o "embragado"
transmite el par motor suministrado por el motor. En un automóvil, cuando el embrague gira, el
motor
está vinculado a la
transmisión
. En posición desacoplado (o "desembragado" se interrumpe la transmisión. En un automóvil, las ruedas giran libres o están detenidas, y el motor puede continuar girando sin transmitir este par de giro a las ruedas. En las posiciones intermedias restablece progresivamente la transmisión de par, mediante rozamiento o fricción.
DEFINICIÓN
El embrague es un mecanismo colocado entre el motor y la caja de velocidades, la función del embrague es desacoplar y acoplar al motor de la caja, transmitiendo o interrumpiendo el movimiento del motor alas ruedas del vehículo. Basado en el principio de fricción controlada. Tiene la capacidad de transmitir la fuerza motriz, que eroga el motor (GIRO Y POTENCIA/TORQUE) a la caja de velocidades o no, de acuerdo ala acción elegida (ACOPLAR/DESACOPLAR). En la imagen inferior a la izquierda está acoplado y a la derecha está desacoplado.
LAS TRES POSICIONES DEL EMBRAGUE
1.CUANDO EL CONDUCTOR NO TIENE PRESIONADO EL PEDAL.
El embrague mantiene unidos al motor con la caja de velocidades y el movimiento llega a las ruedas del vehículo, esta es la posición de “embragado”.
2. CUANDO EL CONDUCTOR PRESIONA EL PEDAL.
El embrague separa al motor de la caja de velocidades y se interrumpe el movimiento hacia las ruedas permitiendo el cambio de una marcha a otra, esta es la posición “desembragado”.
3. CUANDO EL CONDUCTOR LIBERA EL PEDAL.
En el momento de iniciar la marcha del vehículo se suelta el pedal normalmente y se retiene en la posición intermedia“patinando” que conviene mantener hasta que se halla vencido “el estado de inercia de detención”, luego el conductor libera totalmente el pedal volviendo a la posición de embragado. Después de haber hecho el cambio de marcha, el embrague une de manera solidaria al motor con la caja de velocidades y el movimiento llega a las ruedas del vehículo sin perdidas por patinamiento.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO: Este mecanismo es capaz de efectuar una fricción controlada,por el método de prensado entre dos componentes, volante motor y placa de contacto o prensa, a un tercero que media entre ellos, disco de embrague. La acción de prensado o ACOPLAR es constante y mantiene al conjunto solidario deforma tal que se transmite la fuerza motriz entregada por el volante motor que es solidaria a la placa de contacto los que a su vez inducen al disco de embrague esta fuerza motriz, por fricción al principio y contacto permanente al final de la acción. Esta acción es permanente gracias a una serie de resortes que presionan a la placa contra el volante. Es de tener en cuenta que el disco puede girar sobre su propio eje, ya que está montado sobre el eje de entrada ala caja. La acción de DESACLOPLAR es efectuada por una serie de palancas o un diafragma que empuja a la placa de contacto contraponiendo la presión de los resortes desactivando la acción de prensado al disco de la fuerza motriz inducida.
Es conveniente aclarar que al tratarse de un mecanismo capaz de transmitir fuerza y movimiento debe ser capaz de soportar elevadas temperaturas en la superficie de contacto que a su vez debe poder disiparla rápidamente, esto se logra contagiando esta temperatura a la placa de contacto y al volante que son piezas construidas en acero fundido de importantes espesores y volúmenes, capaces de disipar elevadas temperaturas rápidamente, manteniéndolo así a todo el conjunto en los parámetros normales de dilatación.
El tamaño del embrague, es directamente proporcional a la potencia (hp) que deba transferir desde el motor hacia la caja de velocidades, dado que cuanto mayor sea la potencia a transferir, mayor deberá ser la superficie de contacto entre ellas por lo tanto en el caso de camiones tractores con gran poder de tracción y motores de 300hp o más, el tamaño del embrague debe ser tal que superaría en el diámetro al volante motor,la solución encontrada y aplicada en muchos camiones, es el embrague con doble disco, ya que al sumar la superficie de un disco más otro intercalando una placa separadora podemos lograr una gran superficie de contacto manteniendo un reducido diámetro.
Superficie del volante + Superficie Disco 1 +Superficie Placa intermedia + Superficie Disco 2 + Superficie Placa de contacto= Superficie total.
Rodamientos:
Un rodamiento es un tipo de cojinete , que es un elemento mecánico que reduce la fricción entre un eje y las piezas conectadas a éste por medio de rodadura, que le sirve de apoyo y facilita su desplazamiento.
Tipos de rodamientos.
Los más utilizados son:
Rodamientos rígidos de bolas Tienen un campo de aplicación amplio. Son de sencillo diseño y no desmontables,adecuados para altas velocidades de funcionamiento, y además requieren poco mantenimiento.
Rodamientos de bolas a rótula
Tienen dos hileras de bolas con un camino de rodadura esférico común en el aro exterior del rodamiento. Esta última característica hace que el rodamiento sea autoalineable, permitiéndose desviaciones angulares del eje respecto al soporte. Indicados para aplicaciones en las que se puede producir desalineaciones o deformaciones del eje.
Rodamientos de bolas con contacto angular
Tienen los caminos de rodadura de sus aros interior y exterior desplazados entre sí respecto al eje del rodamiento. Son particularmente útiles para soportar cargas combinadas.
Rodamientos de rodillos cilíndricos
Tienen la misma función que los rodamientos rígidos de bolas, es decir, absorber cargas puramente radiales. No obstante, su capacidad de carga es mucho más elevada. Son desmontables y existe una gran variedad de tipos, siendo la mayoría de ellos de una sola hilera de rodillos con jaula.
Rodamientos de agujas
Se caracterizan por tener los rodillos finos y largos en relación con su diámetro,por lo que se les denomina agujas. Tienen gran capacidad de carga y son especialmente útiles en montajes donde se dispone de un espacio radial limitado.
Rodamientos de rodillos a rótula
Están compuestos por dos hileras de rodillos con un camino de rodadura esférico común sobre el aro exterior. Cada uno de los caminos de rodadura del aro interior está inclinado formando un ángulo con el eje del rodamiento. Son autoalineables,pueden soportar cargas radiales y cargas axiales, y tienen una gran capacidad de carga.
Rodamientos de rodillos cónicos
Tienen los rodillos dispuestos entre los caminos de rodadura cónicos de los aros interior y exterior. El diseño de estos rodamientos los hace especialmente adecuados para soportar cargas combinadas.Su capacidad de carga axial depende del ángulo de contacto, cuanto mayor es el ángulo, mayor es la capacidad de carga axial del rodamiento.
Junta homocinética:
La junta homocinética, es una pieza compleja, que unida al palier de transmisión tiene como finalidad conectar dos ejes dispuestos longitudinalmente, no continuos, de modo que la velocidad entre ellos sea igual en todo momento. El palier de transmisión delas ruedas, se conecta por uno de sus extremos con el diferencial y por el otro con el buje de la rueda. Esta transmisión está sometida a los movimientos oscilatorios de la suspensión y los movimientos giratorios de la dirección, y por lo tanto debe ser articulada. La junta homocinética es una unión articulada, una especie de rótula compleja, que permite estos movimientos sin que por ello las ruedas pierdan tracción ni sufran las transmisiones.
Glaencer-Spicer
Están basadas en 2 juntas cardan las que están unidas mediante una doblehorquilla, constituyendo éste un árbol bastante corto y haciendo posible unmovimiento uniforme de las ruedas mediante una rectificación que una junta hacedel giro alterado de la otra.
Se trata de una junta de reducido volumen y con engrase constante, con un muypequeño índice de rozamiento pudiendo actuar de forma homocinética cualquierasea su ángulo.
Rzeppa
De mayor complejidad constructiva tiene igualmente una gran presencia en lamecánica actual, siendo conocida también como homocinética de bolas, debido asu construcción con 6 bolas encontradas en su jaula, las cuales gracias a lasdisposición de ésta y las gargantas hacen que el par sea transmitido por 2bolas al mismo momento que las restantes 4 aseguran el plano bisector. Estajunta es muy utilizada en combinación con la Glaenzer, teniendo como una de susprincipales características su larga vida útil.
Tracta
Es una junta con una arquitectura muy sencilla, presentando los árboles desalida y entrada unas horquillas acopladas a 2 piezas centrales llamadas nuecesque hacen el efecto de árbol intermedio de la junta, haciendo que el movimientose presente en el plano bisector.
Bendix-Weiss
Al igual que la Rzeppa hace eluso de bolas pero 4 en este caso, sin existir la jaula de bolas, ypresentándose una bolas adicional, la bola taladrada, sobre la que giran lasotras cuatro, girando ésta a su vez en un pasador. La posición de las bolas esconseguida gracias al rozamiento del rodamiento entre las 4 bolas y suspistas.
JuntaCardan:
El cardan es un componentemecánico, que permite unir dos ejes no colineales. Suobjetivo es transmitir el movimiento de rotación de un eje al otro a pesar dela no colinealidad. En los vehículos demotor se suele utilizar como parte del árbol de transmisión , quelleva la fuerza desde el motor situado en la parte delantera del vehículo hacialas ruedas traseras. El principal problema que genera el cardán es que, por suconfiguración, el eje al que se le transmite el movimiento no gira a velocidadangular constante. No obstante, si se colocan dos en serie yel principio y el final del árbol total se encuentran paralelos (como es elcaso general de los vehículos de tracción trasera ),estas diferencias se anulan.
En la actualidad, laconfiguración más común en los automóviles esel motor delantero transversal con tracción delantera. En esta configuración,así como en otras en que el motor se ubica cerca de las ruedas motrices, no seutiliza el cardán. En estos casos la fuerza se transmite típicamentemediante semiejes y juntas homocinéticas .
El cardán es fácilmenteobservable en camiones, en los que el árbol de transmisión seobserva como una larga pieza de metal que rota sobre sí misma cuando elvehículo está en marcha. Está ubicada longitudinalmente entre el motor y el trentrasero donde están montadas las ruedas, pudiéndose observar un cardántípicamente en el acople con el diferencial o a la salida dela caja.
En el cardan podemos distinguir3 partes: los rodillos, las horquillas y la cruceta.
Diferencial:
Un diferencial es el elemento mecánico que permite que las ruedas derechae izquierda de un vehículo giren a velocidades diferentes, según éste seencuentre tomando una curva hacia un lado o hacia el otro.
Cuando un vehículo toma unacurva, por ejemplo hacia la derecha, la rueda derecha recorre un camino máscorto que la rueda izquierda, ya que esta última se encuentra en la parteexterior de la curva.
Funcionamiento:Eldiferencial consta de engranajes dispuestos en forma de "U" en eleje. Cuando ambas ruedas recorren el mismo camino, por ir el vehículo en línearecta, el engranaje se mantiene en situación neutra. Sin embargo, en una curvalos engranajes se desplazan ligeramente, compensando con ello las diferentesvelocidades de giro de las ruedas.
La diferencia de giro tambiénse produce entre los dos ejes. Las ruedas directrices describen una circunferenciade radio mayor que las no directrices, por ello se utiliza el diferencial.
Un vehículo con tracción en lascuatro ruedas puede tener hasta tres diferenciales: uno en el eje frontal, unoen el eje trasero y un diferencial central.
Dado que un diferencialordinario reparte la fuerza por igual entre ambas ruedas (reparto 50%-50%), lacapacidad de tracción máxima es siempre el doble de la de la rueda con menortracción. En caso de que esta sea cero en una de las ruedas, la capacidad detracción total es lógicamente cero. Para solucionar este problema se empleandiferenciales autoblocantes o bloqueables. Estos últimos pueden enviar hasta el100% del par a una sola rueda.