1.1. Carrera Profesional : MECATRÓNICA AUTOMOTRIZ.

1.2. Módulo : MANTENIMIENTO Y REPARACION DEL SISTEMA TRANSMISIÓN DE VEHÍCULOS AUTOMOTORES

1.3. Unidad Didáctica : SISTEMA DE EMBRAGUE Y TRANSMISIÓN CONVENCIONAL.

1.4. Horas Semestre : 80 hrs

1.5. Horas Semana : 5 hrs.

1.6. Créditos : 4

1.7. Semestre Académico : III

1.8.

1.9. Docente : TEC. MEC: PEPE RAMIREZ CASTERNOQUE.

FUNCIONAMIENTO DE SITEMAS

DE TRANSMICIÓN DE DOS Y

TRES EJES.

Cajas de cambio manual hay de dos tipos fundamentalmente: Caja de cambios de dos ejes: Un eje primario transmite el par motor a uno secundario, que a su vez lo transmite de forma directa al grupo diferencial. Caja de cambios de tres ejes: Un eje primario transmite el par a uno intermediario, éste a su vez lo transmite a otro eje, el secundario, que es coaxial con el primario; y transmite el par al grupo diferencial. A continuación veremos un esquema de la disposición de la caja de cambios en el vehículo:

En este esquema podemos observar como la línea que recorren las flechas (que podríamos

tomarla como la línea de transmisión de par) es continua, es decir la transmisión de par se

realiza en el mismo eje hasta el mecanismo diferencial. La caja de cambios se encuentra por

debajo del habitáculo, dividiendo en dos el mismo longitudinalmente. Este es el caso habitual

de uso de la caja de cambios de 3 ejes.

En este esquema, sin embargo, vemos que la situación de la caja de cambios

está adelantada con respecto al puesto de conducción, debido a la forma de transmitir el par

motor. Este es el caso habitual de uso de la caja de cambios de 2 ejes.

Estos son los esquemas más usados en vehículos con cajas de cambio manual, pero no son los

únicos. Podemos encontrar vehículos con motor longitudinal y tracción delantera, y vehículos

con motor transversal y propulsión, aunque esto último es más raro.

Vamos a pasar a estudiar el tipo más común de caja de cambios, me estoy refiriendo a la caja

de cambios de tres ejes:

Aquí un esquema que ejemplifica muy bien como es una caja manual de 3 ejes, o mejor dicho

como se dispone los engranajes dentro de la caja. Estas cajas se reconocen muy fácilmente

debido a la forma alargada de su cárter (recordad que era la carcasa metálica que envolvía

todo el conjunto de engranajes y que iba bañada en aceite lubricante). También se las

denomina cajas de cambio de toma constante, debido a que siempre tienen dos piñones

engranados continuamente que transmiten el par al eje intermediario (normalmente fijo).

Viendo la imagen me podríais preguntar, ¿por qué se denomina de tres ejes, si yo sólo veo

dos? En realidad son 3 ejes de transmisión de par, lo que ocurre que dos de ellos son coaxiales,

y el otro es paralelo a los anteriores. Pero en realidad son tres ejes, y es la configuración más

habitual para los vehículos con motor delantero y propulsión.

Piñón solidario: Un engranaje o piñón solidario no es más que una rueda de engranaje que se

mueve solidaria con un eje, es decir siempre se encuentra conectada.

Piñón de arrastre: Es aquel que mueve o arrastra a otro engranaje o conjunto de engranajes.

Piñón loco: Es aquel que gira sólo cuando el sincronizador correspondiente lo enclave y haga

solidario su giro con el eje. Mientras no se accione el sincronizador, el piñón se encuentra

suelto, y no transmite movimiento.

Aclarados algunos términos, pasamos a ver en detalle como funciona una caja de cambios:

Sería punto muerto o neutral (la famosa N que vemos en los coches de competición). Antes de

explicar el porqué, vamos a decir que las cajas de cambios de tres ejes utilizan el sistema

llamado de doble reducción. ¿En qué consiste? Pues simplemente en reducir la velocidad de

transmisión 2 veces, así de simple y así de complejo a la vez. Lo que ocurre en una caja de tres

ejes es que hacemos coincidir longitudinalmente el eje primario y el secundario, y utilizamos el

intermediario para la doble reducción que os acabo de contar, ya que el piñón B y el C son de

distinto tamaño, pero es que E y H también lo son o F e I, etc...y esta doble reducción consigue

que se transmita el par motor al eje secundario de manera eficaz, además de compactar un

poco el tamaño de la caja.

En punto muerto, que es la posición de la imagen de arriba, no hay transmisión de par

motor a las ruedas, que es lo mismo que si desconectamos el embrague del motor, tampoco

hay transmisión.

Desplazamos el sincronizador de 1ª/2ª (N) hacia la derecha, enclavándose el piñón loco (J).

Al hacerse el giro de J solidario con el eje secundario, conseguimos transmitir el par como

indica la figura, obteniéndose la mayor reducción de velocidad de giro, por lo que obtenemos

la mínima velocidad de desplazamiento del vehículo y el máximo par motor transmitido.

Desplazamos el sincronizador (recordad que se realiza mediante el accionamiento de la

palanca de cambios, que a su vez acciona unas horquillas que desplazan los

sincronizadores) de 1ª/2ª (N) hacia la izquierda, enclavándose el piñón loco (I). Al producirse

este encalvamiento, la transmisión del movimiento (y del par) será como se indica en la figura

superior, y producimos la reducción de la velocidad de giro oportuna. En esta velocidad (2ª), la

reducción es algo menor que en el anterior caso, y por ello la velocidad de desplazamiento es

algo mayor, y el par motor algo menor.

Desplazamos el sincronizador de 3ª/4ª (O) hacia la derecha, enclavándose el piñón loco

(H). Al igual que en casos anteriores, obtenemos una reducción oportuna de la velocidad de

giro. La velocidad de giro será un poco mayor que en el anterior caso (2ª velocidad), y por ello

la velocidad de desplazamiento será mayor y el par motor algo menor.

En este caso, como nos encontramos con una caja ce cambios de 4 velocidades,

cuando desplazamos el sincronizador (O) hacía la izquierda, enclavamos el piñón de arrastre

(B) o de toma constante. En este caso se dice que la caja ha engranado la marcha directa, y no

hay intervención del eje intermediario, realizandose la transmisión de par motor a la

velocidad de giro del motor, es decir de forma directa. Aquí el par disminuye al ofrecido por el

motor (luego el diferencial lo aumentará un poco) y se alcanzará la velocidad máxima de

desplazamiento.

En vehículos con caja de cambios de 5 velocidades, la marcha directa puede ser la 4ª y la 5ª es

una marcha de desmultiplicación, denominada superdirecta. Esta marcha de desmultiplicación

consigue, como su nombre indica, que las revoluciones de giro aumenten con respecto a las

revoluciones de motor, consiguiendo que el motor baje de vueltas. Esto se hace para relajar el

motor cuando se desciende una pendiente o se llanea, aunque la transmisión de par motor es

mínima.

Por último, vemos el accionamiento de la marcha atrás o reverse, indicada con una R en la

palanca de cambios. En este caso, un manguito de empuje del piñón de la marcha atrás hace

engranar este con dos piñones de dientes rectos que pertenecen al eje secundario e

intermediario. Así se obtiene una nueva relación de cambio, además de invertir el giro del eje

primario con el secundario. Reseñar dos cosas, una que el piñón del eje secundario es

solidario con el eje, y no necesita sincronizador para su engrane, y dos que la reducción de giro

es parecida a la primera velocidad, y por tanto el par motor transmitido es muy parecido.

Digo esto último para que sepais que si un coche con tracción delantera tiene problemas para

subir una cuesta en 1ª velocidad (porque patine y en 2ª no tenga fuerza suficiente), podeis

probar a subirla marcha atrás. La fuerza a transmitir será muy parecida, pero con la

particularidad de que el peso del coche se carga al eje delantero, evitando el patinaje al cargar

de más peso al vehículo en la parte delantera.

Bueno, ahora pasamos a estudiar el otro caso de cajas de cambio manuales, las cajas de

cambio de dos ejes:

En este esquema se observa como es internamente una caja de cambios de dos ejes, esquema

que es un corte transversal de la caja y digamos que estaríamos observándola desde

arriba (para que os hagais una idea de porque esa forma). A diferencia de en el anterior tipo,

aquí sólo tenemos un eje primario y uno secundario. Esto se hace así ya que la caja se utiliza

para motores en posición transversal y tracción delantera. Al tener que compartir espacio con

el motor, debe ser lo más compacta posible. Ahora veremos en más detalle los componentes:

Aquí observamos, en primer lugar, que tenemos una velocidad más que en la caja de tres ejes,

pero hay cajas de tres ejes con hasta 6 velocidades, así que tomadlo sólo como ejemplo, no

como norma. Deciros también, que al contrario que en la caja de tres ejes, aquí los piñones

solidarios y los locos se reparten por igual entre los dos ejes, de ahí que no necesitemos eje

intermediario y así reduzcamos el tamaño de la caja lo más posible. El gran inconveniente

frente a una caja de tres ejes, es que el reparto del par se realiza entre dos ejes y eso hace que

los esfuerzos a soportar por los piñones sean mayores.

Al igual que en la caja de tres ejes, desplazamos el sincronizador de la 1ª/2ª (19) velocidad a

la derecha, enclavando el piñón loco (20). Al igual que en la caja de tres ejes, obetenmos la

máxima reducción de giro, la mínima velocidad de desplazamiento del vehículo y el máximo

par motor transmitido.

Ahora desplazamos el sincronizador de 1ª/2ª (19) hacia la izquierda, enclavando el piñón loco

(18). La reducción es algo menor que en 1ª, y ya sabeis que eso conlleva menor par motor y

algo más de velocidad de desplazamiento del vehículo.

Lo mismo que en anteriores casos, os recuerdo que es un proceso repetitivo. Sólo cambia el

sincronizador que se acciona, y sabed que conforme aumentamos la relación de velocidad,

disminuimos el par motor transmitido. Esto es siginificativo, porque siempre que queremos

hacer un adelantamiento, debemos buscar una relación adecuada para ello. Por ejemplo, la 3ª

velocidad puede ser adecuada para muchos casos de adelantamiento, la 2ª velocidad sólo

cuando partimos de una velocidad de desplazamiento muy baja. La 5ª velocidad no será

adecuada debido al poco par motor transmitido.

Al igual que en las cajas de tres ejes, aquí intercalamos un piñón de reenvio o piñón de

marcha atrás, que es de dientes rectos normalmente. Cambiamos el sentido de giro y además

obtenemos una relación de transmisión parecida a la 1ª velocidad.

A continuación os expongo algunos esquemas de una caja de cambio manual moderna:

La mayoría de motores en vehículos de calle están colocados en posición transversal. Es lógico

pensar que la caja de cambios manual que más cambios ha sufrido es la de dos ejes, y aquí

teneis un esquema de una caja de cambios moderna (el 75 % de los vehículos equipan una

similar a esta). Sólo la primera y segunda velocidad tienen doble sincronización, las demás la

sincronización es simple. El ir doblemente sincronizada asegura una transmisión del par motor

más efectiva, y un engranamiento más suave. Esta caja de cambios es realmente compacta y

ligera. Normalmente las cajas modernas llevan una carcasa o cárter fabricado en aluminio al

magnesio. Esto les dota de rigidez y ligereza al mismo tiempo.

Esquema de la estructura del árbol primario

Esquema de la estructura del árbol secundario

Quiero que observeis que tanto el árbol primario como el secundario, contienen piñones locos

y solidarios, como toda caja de dos ejes que se precie y de ahí lacompacidad que se consigue.

Y he aquí el mecanismo que se encuentra justo debajo de nuestra palanca de cambios. Como

veis es un sistema de horquillas que se encuentran alojadas en el interior del cárter y que se

encuentran conectadas a la palanca por medio de cojinetes. Estas horquillas son las que

desplazan los sincronizadores para accionar una u otra relación de cambio.

A continuación, la bbliografía consultada:

- http://www.aficionadosalamecanica.net/caja-cambios4.htm

- http://www.aficionadosalamecanica.net/caja-cambios2.htm

- http://professionalautomotive.wordpress.com/2012/07/24/cajas-de-cambio-tipos-y-

funcionamiento/

- http://www.aficionadosalamecanica.net/caja-cambios1.htm

Publicado por Jerónimo en 22:37

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