Asignaturas:
- Información General
- Reducción simple y doble
- Caja de cambios en dirección longitudinal o transversal
- Piñones y engranajes
- Operar la caja de cambios
- Dispositivo de sincronización
- Desmontar caja de cambios
- Malla constante
- Malla Deslizante
- Relaciones de transmisión
Información general:
El objetivo de una caja de cambios es adaptar el régimen del motor y, por tanto, el par y la potencia disponibles a las diferentes condiciones de conducción. Esto puede ocurrir al acelerar o desacelerar, transportar una carga pesada, subir y bajar pendientes y cambios en el aire y la resistencia a la rodadura que pueden ocurrir mientras se conduce. Cambiar a una marcha más favorable en estas diferentes circunstancias conducirá en la mayoría de los casos a un mejor consumo de combustible y a más par y potencia.
En una marcha baja (por ejemplo, segunda) hay más par motor disponible que en una marcha más alta (por ejemplo, cuarta). Esto se debe a que el cigüeñal del motor da más revoluciones en segunda marcha y acelera mucho más rápido al acelerar que en una marcha más alta. Por lo tanto, es más prudente no conducir con una marcha demasiado alta cuando se conduce con una carga pesada, como una caravana. Ciertamente no en las montañas.
El. está ubicado entre el motor y la caja de cambios. enlace que está equipado con un disco de embrague, un grupo de presión y un cojinete de desembrague. Al pisar el pedal del embrague, el plato de presión se acciona mediante un cable. En un embrague hidráulico, un fluido se mueve de un cilindro a otro mediante dos cilindros de embrague.
A continuación se muestra un diagrama de bloques de cómo se logra la transmisión desde el motor a las ruedas con tracción delantera, trasera y en las cuatro ruedas. Para obtener más información sobre esto, consulte la página. formas de conducir.
Reducción simple y doble:
Las cajas de cambios manuales se dividen en dos grupos, a saber, de reducción simple y doble. Reducción es otra palabra para transmisión. En realidad significa transmisión “simple y doble”. Lo que se entiende por esto se muestra a continuación.
Reducción única
Los engranajes de los ejes de entrada y salida están directamente conectados entre sí.
A: Eje de entrada (eje de transmisión, desde el motor)
B: Eje de salida (eje principal)
Doble Reducción
La primera marcha está engranada; las fuerzas motrices en primera marcha van de A a B y de C a D.
Se ejerce una fuerza sobre el engranaje A a través del eje de entrada. Este engranaje está en conexión directa con los engranajes B, D y E. Debido a que la primera marcha está engranada, el sincronizador ha acoplado el eje de salida al engranaje D (ver flechas azules). Desde la marcha B, las fuerzas motrices abandonan la caja de cambios a través del eje de salida. El eje de salida impulsa el diferencial, que puede ubicarse en la caja de cambios (en automóviles con tracción delantera) o el diferencial puede montarse en otro lugar, como en un automóvil con tracción trasera. Más adelante en esta página se explica más sobre esto.
A: Engranaje del eje de entrada (eje de transmisión, desde el motor)
B, C y E: engranajes del eje secundario
D y F: Engranajes del eje de salida (eje principal)
La segunda marcha está metida. El dispositivo de sincronización se desconecta del engranaje D y se acopla al engranaje F (ver las flechas azules). En ese momento, el engranaje D gira, pero no está acoplado al eje de salida. El engranaje F es, por lo que las fuerzas impulsoras ahora van de A a B y de E a F.
Debido a que los engranajes C y E tienen dimensiones diferentes, las relaciones de transmisión han cambiado. Esto significa que la velocidad del motor ha disminuido después del acoplamiento a la misma velocidad del vehículo.
Caja de cambios en dirección longitudinal o transversal:
La figura muestra un diagrama de un automóvil con tracción trasera. El bloque motor está colocado longitudinalmente (a lo largo) y la caja de cambios está equipada con una doble reducción. El engranaje final (diferencial) está ubicado en el eje trasero y acciona las ruedas traseras. Este es el tipo de propulsión que BMW, entre otros, utiliza mucho.
Esta imagen muestra un diagrama de un automóvil con tracción delantera. El bloque motor está colocado transversalmente (a lo ancho) y la caja de cambios está equipada con una única reducción.
Las fuerzas motrices ingresan al eje de entrada (el eje de transmisión) y se transmiten al eje de salida a través de los engranajes engranados. El diferencial está integrado en la carcasa de la caja de cambios. Este tipo de propulsión se utiliza, entre otros, en un Volkswagen Golf y un Ford Focus (¡y por supuesto en muchas otras marcas!)
La figura muestra un diagrama de un automóvil con tracción delantera. Tanto el bloque motor como la caja de cambios están colocados longitudinalmente. El bloque motor está situado delante del eje delantero y la caja de cambios detrás del eje trasero. El diferencial está montado en los ejes de transmisión. Este sistema se utiliza, entre otros, en los antiguos VW Passat, Skoda Superb y Audi A4. Los modelos más nuevos ahora tienen un bloque motor transversal (es decir, la situación siguiente).
Engranajes y engranajes:
Se pueden lograr diferentes relaciones de transmisión con diferentes tamaños de engranajes. A estas relaciones de transmisión las llamamos engranajes. Por ejemplo, cuando un engranaje grande es impulsado por un engranaje pequeño, el engranaje pequeño puede dar 3 revoluciones, mientras que el engranaje grande solo da una vuelta. La relación de transmisión es entonces de 1:1. El retraso y el aumento de potencia son entonces 3 veces mayores. Cuando el engranaje pequeño tenga 3 dientes, el engranaje grande tendrá 20 dientes.
A continuación puedes ver las diferentes marchas que se pueden cambiar. Puede ver que con cada engranaje el engranaje derecho del eje superior (el eje primario) se vuelve cada vez más pequeño en los engranajes 2 y 3. El engranaje del lado derecho del eje secundario se está haciendo más grande. Esto sigue aumentando la relación de transmisión, que es el objetivo final al cambiar a otra marcha.
Primera marcha:
La fuerza motriz ingresa al eje de transmisión por el lado izquierdo en la flecha. La fuerza motriz se transmite directamente al engranaje del eje secundario. El eje secundario es el eje inferior. El engranaje más pequeño del eje secundario está acoplado al penúltimo engranaje del eje de salida. El eje de salida gira mucho más lento que el eje de entrada debido a las dimensiones de los engranajes. Esto ha provocado el mayor retraso. La primera marcha tiene la mayor desaceleración, por lo que puedes acelerar desde parado con un gran aumento de par.
Segunda marcha:
Las marchas de la izquierda permanecen engranadas. La fuerza motriz pasa a través de la tercera marcha del eje secundario hasta la tercera marcha del eje de salida. El eje de salida todavía gira más lento que el eje de entrada. Entonces todavía hay un retraso. La desaceleración ahora es menor que con la primera marcha, por lo que con el mismo régimen del motor se puede alcanzar una velocidad del vehículo mayor que con la primera marcha.
Tercera marcha:
La fuerza motriz pasa por el segundo engranaje del eje secundario y el segundo engranaje del eje de salida. El eje de salida todavía gira más lento que el eje de entrada. La desaceleración vuelve a ser menor que con la segunda marcha, por lo que ahora se puede alcanzar una mayor velocidad del vehículo con el mismo régimen del motor que con la segunda marcha.
Cuarta marcha:
Esto se llama precio directo. La fuerza motriz va desde el eje de entrada directamente al eje de salida. Por tanto, el par motor se transmite 1 a 1 a las ruedas. De hecho, la caja de cambios no funciona en este momento.
En el caso de una caja de cambios de cinco velocidades, la cuarta marcha es siempre de transmisión directa. Sin embargo, con una caja de cambios de 6 velocidades, la quinta marcha es de transmisión directa.
Quinta velocidad:
En quinta marcha, los dos piñones traseros están conectados entre sí. El engranaje más grande del eje secundario está acoplado al engranaje más pequeño del eje de salida. Esto se llama "sobremarcha". El eje de salida ahora gira más rápido que el eje de entrada.
Las marchas 1, 2 y 3 son desaceleraciones; el eje de entrada gira más rápido que el eje de salida. En cuarta marcha, el eje de entrada gira tan rápido como el eje de salida (prise-direct). Esta quinta marcha es, por tanto, una verdadera aceleración, porque en esta marcha el eje de salida es el único de todos los engranajes que gira más rápido que el eje de entrada. Al conducir por carretera, la velocidad del motor disminuirá. Cuando necesitas acelerar, a menudo tienes que volver a cambiar a una marcha más baja.
Traje:
Al seleccionar marcha atrás, se coloca un engranaje adicional entre los engranajes de los ejes secundario y de salida. Normalmente, cuando el engranaje inferior gira en el sentido contrario a las agujas del reloj, el engranaje superior montado contra él girará en el sentido de las agujas del reloj. Si coloca otro engranaje al lado del engranaje que gira a la derecha, volverá a girar en el sentido contrario a las agujas del reloj. De hecho, esto también se hace en la caja de cambios. El eje de entrada simplemente se conduce de la manera normal y el engranaje adicional hará que el eje de salida gire en la dirección opuesta.
Conclusión:
Se explicó anteriormente que al acoplar engranajes de diferentes tamaños, se crea una relación de transmisión (es decir, aceleración) diferente y cómo funciona la transmisión. A continuación se muestra una explicación de cómo funciona engranar y desengranar las marchas cuando se acciona la palanca.
Funcionamiento de la caja de cambios:
Al mover la palanca de cambios en el interior se mueven los cables o varillas (según el tipo de caja/mecanismo) que van a la caja de cambios.
En la imagen de abajo puedes ver que el eje de la baladaura puede moverse hacia adelante y hacia atrás. Este espacio está indicado en rosa. El eje balladeur controla la horquilla de cambio. La horquilla de cambio presiona el anillo sincronizador contra la rueda dentada con la ayuda del anillo de cambio. Al cambiar a la siguiente marcha, el eje de la baladera se mueve hacia atrás, colocando la horquilla de cambio en la posición neutral. Al cambiar de marcha, el eje de bola mueve la misma horquilla de cambio en la dirección opuesta para engranar la otra marcha (por ejemplo, de tercera a cuarta) o se utiliza un eje de bola diferente para mover las otras horquillas de cambio.
Hay varios ejes de balladeur en la caja de cambios. Cada eje balladeur puede acoplar o desacoplar dos marchas. El funcionamiento de los distintos ejes balladeur se realiza moviendo la palanca de cambios hacia la izquierda y hacia la derecha. La siguiente imagen muestra el patrón H de los engranajes.
Cuando el conductor quiera poner la primera marcha, primero moverá la palanca de cambios desde el centro (N de 'neutral') hacia la izquierda. El eje de cambio enganchará los dientes del eje de baladera de la primera y segunda marcha.
Al mover la palanca hacia arriba (a primera velocidad), el eje balladeur se mueve hacia atrás (arriba a la derecha en la imagen). La horquilla de cambio conecta la rueda dentada de primera marcha al eje.
Para cambiar a segunda marcha, será necesario bajar la palanca (a punto muerto). La horquilla de cambio rompe la conexión entre el eje y la marcha. Al mover la palanca más hacia abajo, la misma horquilla de cambio conectará la otra marcha al eje; La segunda marcha ahora está engranada. Por tanto, este eje de baladera desplaza la horquilla de cambio entre primera y segunda marcha.
Para cambiar a tercera marcha, primero se debe desengranar del eje la rueda dentada de segunda marcha. Para ello, primero hay que volver a mover la palanca hacia arriba (hasta la posición neutra). Luego se debe mover la palanca al centro del patrón H. Moviendo la palanca de izquierda a centro se engrana el eje de baladera de tercera y cuarta marcha. Empujar la palanca hacia adelante y hacia atrás hará que las horquillas de cambio de tercera y cuarta se muevan hacia adelante o hacia atrás para engranar estas marchas.
Al subir a quinta velocidad, la palanca se empuja completamente hacia la derecha. Se conecta el eje balladeura de quinta marcha y marcha atrás. Para seleccionar la quinta marcha, el eje baladista se empuja hacia adelante para permitir que la horquilla de cambio conecte la rueda dentada al eje.
La imagen muestra un mecanismo de conmutación. Este mecanismo accionado por cable se utiliza en un automóvil con bloque motor transversal. Debido a que las palancas 1 y 2 se mueven mediante el movimiento de empuje o tracción de los cables, las horquillas de cambio se mueven a través de una llamada torre de cambio.
Dispositivo de sincronización:
Si no se utiliza ningún dispositivo de sincronización, los engranajes no engranarán o chirriarán debido a la diferencia de velocidad. Los anillos sincronizadores se utilizan para garantizar un acoplamiento suave de los engranajes. Los anillos sincronizadores garantizan que las velocidades del eje y del engranaje sean las mismas al encender. Todas las marchas (1 a 5 o 6) están sincronizadas, a menudo excepto la marcha atrás. También notarás esto porque la marcha a veces cruje cuando pones la marcha atrás. A veces las marchas atrás están sincronizadas.
Los engranajes de los engranajes que no están engranados giran libremente alrededor del eje de salida. Por lo tanto, engranar un engranaje significa acoplar un engranaje que gira libremente al eje de salida. Cuando se engrana una marcha, la velocidad del eje de salida debe corresponder a la velocidad de la marcha que se va a engranar. El anillo sincronizador está conectado al eje de salida mediante chaveteros y, por lo tanto, gira a la misma velocidad que este eje de salida. La marcha que se debe engranar tiene una velocidad diferente a la del eje de salida y, por lo tanto, también una velocidad diferente a la del sincronizador. Debido a que la horquilla de cambio se mueve, lleva consigo el sincronizador y la parte cónica del anillo sincronizador se presionará contra la superficie cónica interna del engranaje. Las porciones cónicas de ambas partes se presionan entre sí, igualando la fricción entre las superficies cónicas. Cuando ya no hay diferencia de velocidad entre las dos marchas, se puede empujar el casquillo de cambio para que los dientes se deslicen entre sí y así la marcha se engrane sin chirriar. El sincronizador funciona no solo al engranar las marchas, sino también al cambiar de marcha y reducir de marcha.
Es muy malo que los anillos sincronizadores cambien muy rápidamente, por lo que hay que presionar la palanca con mucha fuerza para introducir una marcha. El sincronizador entonces no tendrá tiempo de sincronizarse. Por lo tanto, es mejor presionar la palanca suavemente contra resistencia al cambiar y solo presionar hasta que se cambie de marcha casi automáticamente.
Un anillo sincronizador es una pieza de desgaste. La fricción se produce durante el cambio, por lo que la pieza se desgastará con el tiempo. Con un uso normal, el anillo sincronizador puede durar toda la vida útil del automóvil, pero con un uso inadecuado o cambios deportivos, los anillos sincronizadores se desgastarán prematuramente. La distancia (3) entre el anillo sincronizador y el engranaje en la imagen de abajo será menor. Esto se debe a que el anillo sincronizador se desgasta en la interfaz donde toca la rueda dentada. Esta parte está indicada por la distancia 1.
Una vez desmontada la caja de cambios, se puede comprobar el desgaste de los anillos sincronizadores. La distancia entre el anillo sincronizador y la rueda dentada se puede medir con una galga de espesores. La marcha no debe estar engranada. Cuando un anillo sincronizador se desgasta, la distancia entre el anillo sincronizador y el engranaje se reduce.
El fabricante del coche o de la caja de cambios describe en la documentación del taller cuál es el límite de desgaste del anillo sincronizador. Si el valor medido es menor que el valor máximo de desgaste en la documentación del taller, se debe reemplazar.
Desmontaje de la caja de cambios:
Esta sección describe cómo se puede desmontar una caja de cambios. Esto puede proporcionar una buena idea de cómo se ve realmente el interior de la caja de cambios y cómo se pueden reemplazar las piezas de la caja de cambios. Se trata de una caja de cambios de un coche con tracción trasera en la que el motor está colocado longitudinalmente.
Se pueden quitar varios pernos en la parte trasera de la caja de cambios que se muestra. Luego se puede quitar la parte trasera. Naturalmente, primero se debe drenar el aceite de la caja de cambios antes de desmontar cualquier pieza.
El interior con los ejes y engranajes está unido a la parte trasera. Al realizar el desmontaje, todo el interior sale de la caja de cambios.
El rodamiento del eje secundario se puede ver en el interior (en el lado derecho del orificio por donde pasa el eje primario cuando está montado).
Se pueden ver cinco orificios en el lado izquierdo del orificio del eje de transmisión. Estos cinco agujeros contienen los cuatro extremos de los ejes de la balada.
La imagen muestra el eje de transmisión, los engranajes y los ejes de bola con las horquillas de cambio. Al cambiar, el eje de bola correspondiente gira y se mueve, de modo que la horquilla de cambio acciona el anillo sincronizador del engranaje para engranar el engranaje.
Una vez retirados los pasadores o tornillos de sujeción que conectan las horquillas de cambio a los ejes balladeur, se pueden deslizar los ejes balladeur hacia afuera. Esto hace que las horquillas de cambio se aflojen. Las horquillas de cambio se pueden deslizar fuera de los ejes.
La siguiente imagen muestra cómo se ven los engranajes. Si es necesario reemplazar engranajes o anillos sincronizadores, se deben quitar los ejes del otro lado de la carcasa de la caja de cambios. Los engranajes y el sincronizador deben extraerse de los ejes. A continuación, se deben volver a presionar las piezas nuevas sobre el eje.
Para comprobar si los anillos sincronizadores todavía están en orden, se debe medir la distancia entre el piñón y el anillo sincronizador. Si la distancia es mayor que el valor máximo especificado por el fabricante, el anillo sincronizador está desgastado. Será necesario reemplazar el anillo sincronizador. La forma en que se debe realizar la medición se describe en la sección "dispositivo de sincronización" de esta página.
Malla constante:
Con una caja de cambios de malla constante, los engranajes se engranan "constantemente". Los engranajes están montados en el eje de salida y están conectados entre sí mediante manguitos de cambio y acoplamientos de garras. La explicación anterior siempre trata sobre la caja de cambios Constant Mesh.
En la imagen siguiente, la manga de cambio derecha se desplaza hacia la derecha para engranar la primera marcha y hacia la izquierda para engranar la segunda.
Malla Deslizante:
Estas son palabras en inglés para "deslizar" y "entrelazar". Con este tipo de transmisión, las marchas se cambian para seleccionar una marcha específica. Esto todavía se utiliza hoy en día en las marchas atrás, pero ya no en las cajas de cambios modernas, por lo que no profundizaremos en ello. Los dientes son rectos con bisel en los extremos. Con este tipo de caja de cambios siempre escucharás chirridos al cambiar porque, por supuesto, no está sincronizada.
Relaciones de transmisión:
Las relaciones de transmisión en la caja de cambios deben calcularse y construirse con precisión. La siguiente imagen muestra la velocidad del vehículo en el eje X y la fuerza sobre las ruedas en el eje Y. Se puede observar que la 1.ª marcha ejerce mucha fuerza sobre las ruedas, pero se detiene a baja velocidad del vehículo. Cada marcha posterior tiene menos fuerza en las ruedas y un rango de velocidad más alto.
Haga clic aquí para ir a la página de relaciones de transmisión, donde todas las relaciones de transmisión se calculan mediante la serie geométrica y la serie geométrica corregida (serie de Jante) con el factor K.
De este modo también se puede calcular la velocidad máxima del vehículo para cada transmisión.
