El embrague del automóvil

El motor del automóvil, es una máquina térmica que no tiene arranque propio, por lo que una vez puesto en marcha, debe mantenerse girando hasta tanto termine su jornada de servicio, so pena de hacer trabajar en exceso, al sistema de arranque durante las constantes arrancadas y paradas del tráfico urbano.

Para poder cumplir con este propósito debe existir algún elemento que permita desconectar el motor del resto de la transmisión del vehículo durante las paradas. Este dispositivo se llama embrague, y está colocado entre el motor y la caja de cambios.

Este embrague, debe hacer un acoplamiento gradual entre el motor y la transmisión durante la puesta en movimiento inicial del automóvil. En ese momento, el motor se mantiene girando a una velocidad moderada, y la transmisión que acopla con las ruedas está completamente detenida, el embrague debe entonces, encargarse de ir acelerando de manera gradual la transmisión (y con ella al automóvil), hasta sincronizarla con giro del motor.

En la práctica se utilizan tres tipos de embragues:

Embragues de fricción accionados por el conductor.Embragues hidráulicos de desconexión automática.Convertidor de par.

Para algunos vehículos muy ligeros, como las motocicletas más pequeñas y similares, se usan también embragues de fricción de accionamiento centrífugo automático, que no serán considerados.

Embragues de Fricción

Un esquema representativo de un embrague de fricción es como sigue:

Embrague de fricción acoplado

La figura muestra de manera elemental, los principales componentes de un embrague de fricción acoplado.

Un disco (azul) está acoplado al eje de salida hacia la transmisión, este disco se mantiene apretado contra el volante del motor (verde) que es parte del eje de entrada, por unos resortes que empujan otro disco (azul claro), perteneciente a un cuerpo que está montado sobre el propio volante y gira con él.

De esta forma el disco de fricción (azul) está obligado a girar junto con el volante de entrada y ambos ejes, entrada y salida están acoplados.

Embrague de fricción desacoplado

Unas palancas (negras), que pivotan en los puntos rojos, pueden levantar el disco opresor (figura 2), cuando son empujadas por el collar (rojo), liberando el disco de fricción y desconectando el embrague.

Así se permite que el volante de entrada gire y no arrastre el disco de fricción, ambos ejes están desacoplados. Estas palancas están conectadas por un mecanismo adecuado al pedal del embrague del conductor.

Una vista de un embrague real seccionado se muestra en la siguiente figura.

El elemento señalado como diafragma en el dibujo corresponde a un plato de acero de forma

especial y es a la vez el resorte de opresión y la palanca de desacople.Embragues Hidráulicos

Los embragues hidráulicos utilizan un fluido como elemento de comunicación entre los ejes de entrada y salida.

Si usted coloca dos ventiladores de paletas normales, como los que usamos en nuestras casas, uno frente a otro a escasa distancia, y luego ponemos uno de ellos en funcionamiento, la corriente de aire que genera, hará girar el otro como si fuera "arrastrado". En este caso estamos transmitiendo el movimiento entre dos componentes mecánicos usando como conector a un fluido: el aire.

Al ventilador que bombea el aire se le llama bomba, y el que es arrastrado por la corriente, turbina.

En este mismo principio se basan los embragues hidráulicos, con las diferencias, de que el fluido es un aceite, el diseño de las paletas de bomba y turbina son especializados, y el proceso se realiza dentro de una carcasa cerrada donde el aceite no puede escapar del sistema, como sucede en el caso ilustrativo de los ventiladores, sino que recircula una y otra vez entre bomba y turbina.

Embrague hidráulico

Simplificado.

Para el embrague hidráulico del automóvil, la bomba, que forma parte de la carcasa del embrague, está acoplada al cigüeñal del motor y la turbina al eje de entrada de la caja de cambios.

Una característica importante de este embrague es que siempre la velocidad de la turbina será menor que la de la bomba, y esta diferencia se acentúa a medida que la carga en la turbina se hace mayor, a esta diferencia de velocidad se le llama patinaje.

El patinaje se convierte en ineficiencia mecánica, es decir, la energía entregada por la bomba al fluido no se recupera toda en la turbina, una parte se pierde en el acoplamiento y se convierte en calor en el aceite, por lo que la temperatura de este crece durante el funcionamiento, especialmente con grandes cargas.

Para evitar que la temperatura del aceite llegue a valores muy altos que afecten el sistema, este se hace circular por un medio que lo enfríe, que puede ser usando un radiador de aceite, o bien haciéndolo pasar por un conducto embebido dentro del agua del radiador del motor.

Comportamiento del par trasmitido con la turbina detenida.

En el gráfico se muestra el comportamiento del torque trasmitido de acuerdo a la velocidad de giro de la bomba cuando la turbina está en reposo (100% de patinaje), lo que se produce cuando el automóvil está detenido y el freno accionado, puede apreciarse que para las bajas revoluciones de ralentí, el torque transmitido a la turbina está próximo a cero, por lo que se produce la desconexión entre la bomba y la turbina, o lo que es lo mismo entre el motor y la caja de cambios, luego; cuando se incrementa la velocidad de rotación del motor al acelerar, y con ella la de la bomba, este torque transmitido crece rápidamente para volverse asintótico a la línea de torque máximo, nuestro motor transmite fuerza motriz a la caja de cambios para convertirse en movimiento del automóvil.

Es entonces bien fácil darse cuenta que funciona como embrague solo de sacar el pie del acelerador y bajar a velocidad de ralentí, de esta forma se produce la desconexión entre caja y motor de manera automática.

En general puede decirse que el torque trasmitido será mayor a medida que es más grande la diferencia de velocidad de giro entre la bomba y la turbina, y se convierte en cero (no hay trasmisión) si ambas giran a la misma velocidad, de modo que como ya se ha dicho, nunca las velocidades de ambas serán iguales porque siempre será necesario una cierta cantidad de trasmisión para vencer la resistencia del camino. La excepción se produce cuando es el vehículo es el que arrastra el motor, por ejemplo, al bajar una cuesta.

Es muy común que para mejorar la eficiencia del embrague, este esté dotado de un embrague mecánico que se acciona de forma automática cuando la velocidad de giro de la bomba y la turbina están próximas, solidarizando como un solo cuerpo a ambas piezas y con ello eliminando el patinaje. Este embrague mecánico se desconecta, también automáticamente, cuando el motor baja a velocidades de giro cerca del ralentí para permitir la desconexión en el momento que hace falta.

Convertidor de par.

Ahora nos concentraremos en el convertidor de par y partimos del hecho de que ya usted ha leído y comprendido el embrague hidráulico.

Probablemente el convertidor de par es la parte del automóvil menos conocida por la persona común como usted o como yo, por lo menos en su funcionamiento, debido principalmente a que es muy segura, libre de mantenimiento y rara vez necesita de atención, digamos que es de esos elementos del automóvil que se ponen en él en la planta de montaje, y resultan de por vida.

En el convertidor de par el principio de trabajo es análogo al del embrague hidráulico ya descrito, pero hay varias diferencias importantes, a saber:

En lugar de tener dos piezas interiores, bomba y turbina, tiene tres, se agrega una pieza intermedia entre ambas conocida como estator que modifica las características de interacción entre bomba y turbina en la zona del trabajo con patinaje grande.

El par que entra al embrague y se aplica a la bomba, para el caso del embrague hidráulico siempre será ligeramente menor en la turbina de salida (patinaje), mientras que en el convertidor de par resulta aumentado, y puede dar un torque de salida en la turbina bastante mayor, a expensas de su velocidad de giro.

Primero la construcción.

En la figura pueden verse las partes principales de un convertidor de par real, esto es:

Bomba.Estator.Turbina

Observe que el diámetro de la bomba y de la turbina son aproximadamente iguales, mientras que el del estator es bastante menor.

Note también que los álabes más externos de la bomba son radiales o casi radiales, al igual que en el embrague hidráulico, mientras que los de la turbina son de perfil curvo e inclinado. Sin embargo, puede ver también que ambas piezas tiene otro juego de álabes más interiores que se diferencian notablemente. Ambos juegos de álabes están separados por una superficie circular casi plana sin álabes.

En un convertidor de par, la bomba constituye la carcasa cerrada del dispositivo y en su interior se colocan, uno a continuación del otro y muy próximos, el estator y la turbina. De esta forma, el estator, que también tiene álabes, queda colocado en la zona de los álabes interiores de las otras dos piezas.

De esta construcción se deduce que los álabes exteriores interactúan unos de frente a los otros mientras que la interacción de los álabes interiores se hace a través del estator.

En esta última cualidad es que radica la capacidad de amplificar el par que tiene el convertidor.

El diseño clásico del convertidor de par predice que el estator no puede girar bajo ninguna condición, de ahí el término de estator, pero en la práctica, sin embargo, el estator está montado sobre un mecanismo de rueda libre (como el de las ruedas traseras de las bicicletas), lo que impide que pueda girar en dirección contraria al movimiento de la bomba, pero permite cierto giro en la misma dirección.

Como funciona.

En un convertidor, como hemos visto arriba hay un mínimo de tres elementos rotativos: la bomba, que es accionada mecánicamente por el movimiento de entrada, la turbina, que impulsa la carga, y el estator, que se interpone entre la bomba y la turbina, y que altera la dirección del flujo de aceite de retorno a los álabes de la bomba.

En el trabajo del convertidor de par se pueden diferenciar tres etapas:

Arranque: es el momento en que se aprieta el acelerador y el motor hace girar la bomba con bastante potencia, pero la turbina está en reposo porque el automóvil está detenido y su inercia se opone al movimiento. Durante esta etapa se produce la mayor amplificación del torque. El fluido que llena el convertidor no gira, es solo bombeado a la turbina para hacerla girar y retorna con gran velocidad.

Aceleración: el automóvil va ganado en velocidad, pero todavía hay una diferencia relativamente grande de velocidad de giro entre la bomba y la turbina. Bajo esta condición, el convertidor produce una alta amplificación del par, pero menor que en las condiciones de arranque. El índice de multiplicación dependerá de la diferencia real entre las velocidades de giro de ambas piezas, así como otros factores de diseño.

Acoplamiento: la turbina ha acelerado y gira a una velocidad muy próxima a la de la bomba. La amplificación del par casi es inexistente y el convertidor de par se está comportando de una manera similar a un embrague hidráulico.Imagen

Como ya se ha dicho la clave para que el par sea amplificado radica en el estator.

En el clásico embrague hidráulico, durante los períodos de alto patinaje, es decir cuando las velocidades de giro de la bomba y la turbina son muy diferentes, el flujo del fluido que regresan de la turbina a la bomba lo hace en una dirección que no es la de los álabes de esta última, por lo que de cierto modo obliga a la bomba a cambiar su dirección y dirigirlo de nuevo a la turbina para

trasmitir el par, claro está que este efecto conlleva a una pérdida significativa de la eficiencia y una generación de calor residual considerable.

En las mismas condiciones, en un convertidor de par, el líquido que regresa de la turbina por los álabes interiores será redirigido por el estator de modo que entrará a los álabes interiores de la bomba en una dirección muy próxima al perfil de los álabes de esta, así una buena parte de la energía del fluido de retorno se recupera y se añade a la energía que aplica a la bomba. Esta acción provoca un aumento sustancial de la masa de fluido que se dirige a la turbina, produciendo un aumento en el par de salida.

Debido a que el líquido que retorna, desde la salida de la turbina, viaja en dirección opuesta a la rotación de la bomba, tratará de hacer girar el estator en ese sentido, cosa que se impide por el mecanismo de rueda libre, y por tanto, la curvatura de los álabes del estator desviarán el aceite en la dirección correcta a favor del giro de la bomba.

Flujo del aceite dentro del convertidor de par.

En el convertidor de par, a diferencia de los álabes colocados radialmente en un embrague hidráulico normal, tanto la turbina como el estator tienen álabes en ángulo y curvos. La forma de los álabes del estator es lo que altera la trayectoria del fluido, y lo obliga a coincidir con la rotación de la bomba. La curvatura de los álabes de la turbina ayuda a dirigir correctamente el líquido de regreso al estator por lo que este último puede hacer su trabajo. La forma de los álabes es importante ya que pequeñas variaciones pueden resultar en cambios significativos en el desempeño del convertidor.

Durante el arranque y la etapa de aceleración, en las que se produce la amplificación del par, el estator permanece estacionario debido a la acción de su embrague unidireccional y porque recibe flujo de la turbina que lo tiende a hacer girar en contra de la bomba. Sin embargo, cuando el convertidor de par se aproxima a la fase de acoplamiento, la energía y el volumen del líquido que regresan de la turbina disminuirá gradualmente, todo el sistema girará como parte del torbellino rotatorio de fluido, el mecanismo de rueda libre se libera y las tres piezas giran en la misma dirección de la bomba como un conjunto.

Desafortunadamente, una parte de la energía cinética del fluido se perderá debido a la fricción y la turbulencia, lo que causa que en el convertidor se genere calor residual, y hace que la eficiencia nunca será del 100%. Este efecto, a menudo referido como pérdidas por bombeo, será más pronunciado cerca de condiciones de arranque. En los diseños modernos, la geometría de las aspas minimiza las pérdidas, lo que permite que la turbina se pueda quedar bloqueada durante

largos períodos con poco peligro de sobrecalentamiento. De todas formas, al igual que en los embragues hidráulicos, el convertidor de par necesitará de un sistema de enfriamiento del aceite para evitar que la temperatura llegue a valores peligrosos para el fluido y el sistema.

Lo más común es que los convertidores de par utilizados en los automóviles tengan un rango de amplificación del par que oscila entre 1.8 a 2.5, durante el arranque, y en general hay un compromiso entre eficiencia y amplificación del par de forma que a mayor amplificación es menor la eficiencia.

¿Cuál es la función del kit de embrague?

El embrague es una pieza mecánica propia de los coches equipados con caja de cambios manual.

El embrague es el elemento que transmite por adherencia la potencia del motor hacia la caja de cambios.

Su papel consiste en permitir el cambio de una marcha a otra absorbiendo las sacudidas de la transmisión.

• Posición de embrague: pedal de embrague suelto, la potencia del motor se transmite íntegramente al embrague.

• Posición de desembrague: pedal de embrague pisado, el mecanismo de transmisión se interrumpe, el vehículo rueda por inercia, el giro del motor no se transmite a las ruedas. Es el momento de cambiar de marcha.

• Fase transitoria de deslizamiento: alude a la fase intermedia entre la posición de embragado y desembragado. Esta fase transmite progresivamente la potencia del motor a la caja de cambios. Es en esta fase cuando los discos de embrague se desgastan.

El kit de embrague consta de un mecanismo de resortes que aprieta fuertemente el disco contra el volante motor. El disco de embrague acciona el árbol primario de la caja de cambios. El cojinete es desplazado por el pedal del embrague y actúa sobre los resortes del mecanismo(o diafragma y plato), los cuales liberan el disco del volante motor para detener el accionamiento de la caja.

Cada vez más vehículos incorporan un sistema de absorción más productivo, integrado en el volante (volante motor de doble masa). También existe un kit de embrague premontado.

El mecanismo suministra la presión de mantenimiento del disco a través de las aletas que actúan como un resorte. Está fijado al volante motor. También se le denomina diafragma.

El disco tiene el diámetro estriado donde se encaja el árbol de la caja de cambios.

El objetivo de los resortes es amortiguar las sacudidas que podrían dañar el motor y los elementos de las transmisiones.

El revestimiento periférico asegura la fricción y la adherencia entre la caja y el motor.

El cojinete es un rodamiento que es presionado por una horquilla para apoyarlo contra el centro del mecanismo.

¿Por qué cambiar el kit de embrague?

Un kit de embrague desgastado patina e impide que se transmita el par y la potencia del motor a la caja de cambios y al terreno. Esta situación es incómoda y peligrosa, y exige cambiar urgentemente el embrague.

¿Cuándo cambiar el kit de embrague?

Tiene una vida útil media de aproximadamente 150.000 km según el tipo de conducción y de trayectos.

La pieza que más se desgasta es el disco de embrague, cuyo revestimiento pierde grosor con los sucesivos desembragues. A medida que el revestimiento del disco se desgasta, la presión del diafragma ya no es suficiente para acoplar el volante motor al disco -y el embrague patina.

El plato puede quemarse a causa de un uso incorrecto del embrague. Esto ocurre cuando se fuerza

el vehículo para realizar un adelantamiento o para subir una pendiente y el régimen del motor se embala sin obtener, no obstante, la aceleración deseada. El conductor tarda mucho en levantar el pie del pedal del embrague mientras acelera (acción de patinaje) al cambiar de marcha. Cuando el embrague patina, deja de transmitir la potencia del motor a la caja de cambios. El plato se sobrecalienta, toma un color azulado y el revestimiento del disco se alisa.

Desmontaje del kit de embrague:

• Elevar el coche sobre soportes de columna y desmontar las ruedas del eje correspondiente

• Desconectar el borne negativo de la batería

Para desmontar la caja es preciso liberarla de sus periféricos, véase la siguiente lista: controles de la caja de cambios, control del embrague, motor de arranque, transmisión, sensores de la caja de cambios y soportes de la caja de cambios.

Este orden se ofrece a título indicativo, pero en algunos casos es preferible comenzar por la transmisión (cardán) con las ruedas en el suelo.

Control de la caja de cambios

Algunos sistemas de control se desajustan en el desmontaje, y hay que reajustar la posición de los distintos elementos para facilitar el montaje.

Este control puede ser de cable, bieleta o barra.

Control de embrague

Se efectúa por cable (el cable de embrague) o por vía hidráulica (emisor-receptor). En este último caso, sólo se desmonta el receptor.

Desacoplar el receptor, según el caso no es necesario abrir el circuito hidráulico.

El motor de arranque

¿Cuál es la función de un motor de arranque?

El motor de arranque sirve para poner en marcha el motor del coche para hacerlo arrancar.Está compuesto por un motor eléctrico que se activa eléctricamente con la llave de contacto.La alimentación eléctrica del motor de arranque:

• Un cable fino conectado a la llave de contacto permite accionar el solenoide, que hace las veces de interruptor • Un cable grueso proveniente de la batería alimenta el motor de arranque una vez activado el solenoide

¿Por qué cambiar un motor de arranque?

Un motor de arranque averiado no permite el arranque del vehículo.

¿Cuándo cambiar un motor de arranque?

Varios indicios:

• El motor tiene problemas para arrancar. • Ausencia de reacción del motor cuando se gira la llave de contacto, a pesar de que la batería parece estar en buen estado. Los signos de una batería en buen estado son: una buena intensidad

luminosa de los indicadores y de los faros.

Si el coche no arranca, ¿cómo saber si se debe al motor de arranque o a una descarga de la batería?

Poner en marcha el contacto y observar la intensidad luminosa de los indicadores del salpicadero y de los faros.

• Si no se ilumina nada o la intensidad es muy débil, la batería está descargada. Para su reparación, su vehículo deberá arrancar con ayuda de cables. La batería deberá ser verificada en un taller. • Si la intensidad luminosa es buena, es probable que el problema se encuentre en el motor de arranque. • Atención en el caso de que el motor de arranque parezca defectuoso, el problema también puede provenir de malas conexiones eléctricas. Para detectar la conexión defectuosa, es necesario disponer de un multímetro o de una lámpara de comprobación y verificar cada una de las conexiones eléctricas. Comenzando por la conexión del motor de arranque, del grupo moto propulsor y de la batería al chasis.

¿Cómo cambiar un motor de arranque de coche?

El desmontaje del motor de arranque:

Desconecte el borne negativo de la batería.

Identificar la posición exacta del motor de arranque para determinar si el acceso al mismo se realiza por arriba o por abajo, y por la parte delantera o trasera del motor

• Por la parte de arriba: no es necesario elevar el coche • Por la parte de abajo: colocar el coche sobre dos soportes de columna en la parte delantera

Localizar las conexiones y las posiciones de los cables (por lo general, dos, o incluso tres) que ofrecen la alimentación al motor de arranque

Desconectar toda la alimentación

Analizar los puntos de fijación.

El motor de arranque estará fijado a:

• La caja de cambios (mediante dos o tres tonillos) únicamente

• La caja de cambios y a la parte trasera del motor de arranque en el motor (mediante uno o dos

tornillos) • la caja de cambios (mediante dos o tres tornillos), estos mismos tornillos sirven para mantener en su posición el grupo moto propulsor (Volkswagen, Audi, Seat y Skoda).En este caso, es obligatorio colocar un gato bajo el motor para que no se caiga • La caja de cambios (mediante dos o tres tornillos), en muchos otros casos estos mismos tornillos están vinculados a otros elementos (soporte del filtro de aire, soporte de canalización, etc.). Tenga cuidado al manipularlos.

Desmonte ahora su motor de arranque

En general, puede haber una guía destinada a centrar el motor de arranque en la caja de cambios acoplada a la parte superior del motor de arranque. Dicha guía debe ser recuperada.

Debe recuperarse obligatoriamente el soporte de fijación situado en la parte trasera del motor de arranque, ya no siempre se entrega con la pieza nueva

La colocación del motor de arranque:

Comparar el motor de arranque antiguo con el nuevo y asegurarse de que los puntos de fijación sean idénticos. No obstante, el tamaño y la forma del motor de arranque pueden haber sido modificados.

Volver a colocar el soporte de fijación en la parte trasera del motor de arranque

Volver a colocar el motor de arranque, asegurándose de que esté bien acoplado a su guía

Colocar el motor de arranque e iniciar el atornillado

Limpiar con la ayuda de un cepillo metálico los bornes que puedan estar oxidados

Volver a conectar los cables de alimentación en el motor de arranque

Asegurarse de que no se queda ninguna herramienta en el interior del compartimento del motor

Las transmisiones

¿Qué función cumple el cardán?

La transmisión agrupa el conjunto de caja de cambios y cardán, y también se llama árbol de transmisión.

Los cardanes transmiten el esfuerzo de rotación del motor a las ruedas motrices del vehículo, permitiendo a la vez el movimiento de suspensión y de giro de las ruedas delanteras. Por tanto cada vehículo incorpora dos cardanes, excepto los 4 x 4 (cuatro ruedas motrices) que tienen cuatro. Siempre se conecta a la rueda mediante una fijación estándar acanalada y atornillada. Por

su parte, la conexión a la caja de cambios (tracción) o al diferencial (propulsión) varía según el caso; es preciso consultar la ficha técnica.

Tracción: cuando las ruedas motrices son las delanteras, los cardanes soportan el esfuerzo de suspensión y de dirección de las ruedas. Como consecuencia, los cardanes sufren más desgaste y se deterioran antes.

Propulsión: cuando las ruedas motrices son las traseras, los cardanes soportan únicamente el esfuerzo de suspensión.

Consiste en una barra cuyas articulaciones en cada extremo están protegidas por muelles que contienen grasa.

¿Por qué sustituirlo?

En caso de avería en el cardán, se interrumpe la transmisión a las ruedas y por tanto el coche queda inmovilizado.

Si se rompe en medio de una curva, se pierde el control de la dirección.

¿Cuándo sustituir los cardanes?

En caso de tracción delantera, un fallo en el cardán se manifiesta durante una curva con un ruido de golpe constante y persistente procedente de su juego de articulaciones. Según el origen del ruido (izquierda o derecha), se podrá identificar qué cardán es el defectuoso.

En caso de propulsión, un fallo en el cardán se manifiesta en línea recta con un ligero ruido de golpe al desacelerar y acelerar.

El intervalo de sustitución de un cardán es de aproximadamente 100. 000 km. Pero es importante llevar un control visual del estado de los fuelles.

Si un fuelle de cardán se rasga, se producirá una fuga de grasa que contribuirá al desgaste prematuro de su articulación.

Diagnóstico del estado del cardán

1. Elevar el coche sobre soportes de columna.2. Girar la rueda a fondo en caso de tracción delantera.3. Examinar el estado de la goma del fuelle de cardán en toda la periferia girando la rueda

lentamente. • Si detecta presencia de grasa, es que el fuelle tiene fugas. • Si detecta holgura entre el árbol y las articulaciones (ruido de golpe), el cardán está averiado.

La goma no debe presentar ningún tipo de fisura, grieta o rotura. De lo contrario se tendrá que sustituir.

¿Cómo cambiar el cardán del coche?

Desmontaje del cardán:

Desenroscar la tuerca o el tornillo central que sujeta el cardán al cubo.

Existen muchos tipos de tuercas de seguridad. Veamos tres ejemplos:

Tuerca de seguridad Nylstop

Tuerca de seguridad de clavar

Tuerca de seguridad de pasador

Brida de fijación de la tuerca

• Si el coche no dispone de llantas de aluminio, se puede acceder a la tuerca o tornillo del cardán directamente debajo del embellecedor. Por tanto habrá que desenroscar antes la tuerca o tornillo.

• En ocasiones se tiene que desmontar la rueda para desbloquear el acceso a la tuerca o tornillo (pasador, caja, clips, etc.). • Después volver a montar la rueda y posar el vehículo para desenroscar la tuerca o tornillo.

Elevar el vehículo sobre soportes de columna y desmontar las ruedas del eje correspondiente.

En caso de conexión sin tornillos del cardán a la caja de cambios o al diferencial

• Desacoplar el triángulo de suspensión • Abrir la mangueta. • Desacoplar la cabeza del cardán del cubo. • Retirar el cardán:

a. Desacoplar el otro extremo por el lado de la caja de cambios o diferencial. Colocar una bandeja de vaciado bajo la caja de cambios para recoger el aceite de la caja.b. Si el cardán está sujeto mediante un cojinete de rodamiento situado en el centro del cardán y fijado al bloque del motor, habrá que desacoplarlo para poder extraer el cardán.

En caso de conexión con tornillos del cardán a la caja de cambios o al diferencial

• No siempre es necesario desacoplar el triángulo de suspensión.

a. Dejar descender el cardán.b. Retirar el cardán.

Existe un caso excepcional de Renault / Dacia en que el fuelle se sujeta a la caja mediante tornillos que crean la estanqueidad del aceite de la caja de cambios que sirve igualmente para lubricar el cardán. En este caso es necesario vaciar la caja de cambios

.Montaje del cardán:

Comparar el cardán viejo con el nuevo. Comprobar la longitud y la presencia de la corona de ABS en su caso.

Si hay una junta en la unión de cardán / caja, es preciso cambiarla.

Montar el cardán en el orden contrario al desmontaje siguiendo cada una de las fases.

Apretar al máximo la tuerca o tornillo central del cardán.

Volver a montar las ruedas y posar el vehículo en el suelo para bloquear el cardán.

Si es necesario, rellenar el aceite de la caja de cambios con una jeringa hasta su nivel máximo.

Para los vehículos de propulsión, se separa el árbol de transmisión por tres tornillos. También se separa el cojinete de transmisión por dos tornillos.

Los sensores

En una caja de cambios podemos encontrar los siguientes sensores:

• Desconectar el sensor de marcha atrás.

• Desconectar el sensor de velocidad o cable taquimétrico en los vehículos antiguos, si está instalado en la caja de cambios.

• Desconectar o desmontar: el sensor PMS (punto muerto superior) o el palpador de régimen o el generador de impulsos de cigüeñal, si está montado en la caja de cambios.

El (los) soporte(s) de la caja

Hay que prever el mantenimiento del motor (con gato o un aparejo o una grúa o barra de hierro y un gancho) antes de desacoplar la caja de cambios de sus soportes.

Los soportes se fijan al chasis o a la bancada. En este último caso, a veces hay que desmontarla para despejar la caja de cambios.

• Retirar todos los tornillos que fijan la caja de cambios al motor.

Prestar atención a los tornillos, pues a menudo tienen longitud y diámetros diferentes. Para no equivocarse, podemos hacer una silueta de cartulina y colocar en ella los tornillos extraídos de la caja.

• Desmontar la caja de cambios.

Si la caja no se despega del motor, habrá que hacer palanca con un destornillador. Si aun así no sale, comprobar que no queda ningún tornillo.

Las cajas de cambios pesan mucho (aproximadamente 30 kg). Hará falta la ayuda de alguien o utilizar un gato.

En algunos vehículos, la caja no se extrae totalmente y hay que apartarla lo suficiente para poder Acceder al embrague.

• Retirar los tornillos que fijan el mecanismo al volante motor.

Al desbloquear estos tornillos, el volante motor empieza a girar y hay que inmovilizarlo. Para ello,

colocar una llave de tubo con mucho alargador sobre el tornillo de la polea dámper del lado de la correa de accesorios; se quedará trabada contra el chasis o el suelo, inmovilizando el cigüeñal.

• Desmontar el mecanismo y el disco.

Utilizar un destornillador para hacer palanca entre el volante motor y el mecanismo y así liberarlo de sus guías.

• Retirar el cojinete de la caja.

Montaje del kit de embrague:

Controlar el juego del volante motor si éste es un bimasa.

Si hay grasa en torno al volante motor y a la campana de la caja, sustituir la junta del volante motor y la junta del árbol de la caja.

Controlar y sustituir la guía del cojinete si es necesario.

En su caso, sustituir las juntas del cardán en la caja.

Limpiar el interior de la campana de la caja, la guía del cojinete y el árbol primario utilizando limpiador de frenos (desengrasante).

Engrasar muy ligeramente la guía del cojinete y el estriado del árbol primario.

Raspar con papel de lija la superficie del volante motor y del mecanismo nuevo y rociarlos con limpiador de frenos (desengrasante).

Volver a montar el disco insertándole el centrador de embrague.

Colocar el mecanismo y poner en posición todos los tornillos antes de apretarlos.

Retirar el centrador.

Colocar el cojinete nuevo en la caja.

Ahora meta una marcha. Engranar una marcha para facilitar que el árbol primario encaje en el disco de embrague.

Colocar la caja de cambios de cara al volante motor y engranarla manteniendo en todo momento la caja de cambios en el eje del motor.

Realizar en orden inverso las operaciones de desmontaje de los periféricos: • volver a montar los sensores de la caja de cambios • volver a conectar los sensores de la caja de cambios • volver a montar la transmisión (los cardanes) • volver a montar el motor de arranque • volver a montar el control de embrague • volver a montar los controles de la caja de cambios

Completar el nivel de aceite de la caja si es necesario.

Arrancar el motor.

Realizar una prueba estática (en el sitio) de la carrera del pedal del embrague y, si es necesario, reajustar el cable del embrague si el sistema de reglaje es manual. A simple vista se puede comprobar si la carrera del pedal del embrague es correcta. En reposo, debe encontrarse a la

misma altura que el pedal del freno.

Cajas de velocidades o cambios manuales

La caja de cambios forma parte de la transmisión del automóvil, y juega un papel muy importante para establecer la fuerza de tracción apropiada en las ruedas y así adaptarse a las necesidades del camino o la carga. En general es un mecanismo que gana en torque a expensas de la disminución de la velocidad de rotación y utiliza para ello diferentes etapas de reducción con engranajes que pueden ser permutadas a voluntad del conductor o bien de manera automática. La cantidad de etapas de cambio dependerá del campo de utilización del automóvil y de la elasticidad del motor.

En el automóvil clásico la caja de cambios tiene acoplado al árbol de entrada por uno de sus extremos el motor, a través de un embrague mecánico, hidráulico, o de un convertidor de torque o convertidor de par, y acoplado al árbol de salida por el otro extremo la barra de transmisión que conduce el movimiento al resto de los elementos de la transmisión (vea los esquemas del artículo Tren de fuerza para ilustrar lo que decimos).

Existen tres tipos básicos de cajas de velocidades que se usan en los automóviles: la caja de cambios manual, la caja de cambios semi automática y la caja de cambios automática, que se diferencian en cuanto al modo de operación y en los sistemas internos. Veamos ahora una descripción de cada una.

Cajas manuales

Las cajas de velocidades manuales, también conocidas como cajas mecánicas o cajas estándar son aquellas en las que el conductor puede, a su voluntad, establecer la fuerza de tracción del automóvil, utilizando diferentes etapas de engranajes colocados dentro de un cuerpo o carcasa y que se permutan usando una palanca de mando al alcance del conductor. Este cuerpo o carcasa está lleno hasta determinado nivel, de aceite lubricante de más alta viscosidad y resistencia a la presión que el lubricante del motor.

Las cajas de cambios manuales pueden utilizar diferentes esquemas de trabajo entre los engranajes, y los modos en que se acoplan para transmitir la fuerza del motor a la transmisión. El esquema de arriba corresponde a la caja de cambio tradicional con collares desplazables de acoplamiento con tres velocidades. En este tipo de caja de velocidades, pueden diferenciarse dos árboles o ejes, uno de entrada (llamado árbol o eje de mando) y otro de salida (el que algunos llaman eje o árbol corredizo), el primero procedente del motor a través del embrague y el segundo acoplado a la continuación de la transmisión. Entre ambos árboles hay un cojinete que permite el movimiento de rotación relativo entre ellos, de manera que pueden girar a diferentes velocidades.

Uno de los extremos del árbol de entrada queda fuera de la carcasa de la caja de velocidades y por él es que se acopla el movimiento procedente del motor, el otro extremo queda dentro de la carcasa, y al final de este extremo interior y como parte integrante del árbol hay un engrane y un collar estriado. Este engrane está acoplado constantemente a un tren de engranes montados en un solo cuerpo rígido que gira sobre sus propios cojinetes, conocido como tren fijo. El tren fijo es arrastrado todo el tiempo por el árbol de entrada (de ahí su nombre de tren fijo).

Por su parte el árbol de salida es un árbol con estrías longitudinales y en él pueden girar libremente varios engranes, los que a su vez están acoplados al resto de los engranes del tren fijo. Estos engranes, al igual que el del árbol de entrada tienen un collar estriado exteriormente en una de sus caras. Con este esquema, siempre que gire el árbol de entrada, girará también el tren fijo y los demás engranes sobre el árbol de salida que hemos supuesto detenido (con el vehículo sin movimiento). Observe que el movimiento que entra a la caja de velocidades por el árbol de mando se transmite al tren fijo y este a su vez a los otros engranes que pueden girar libremente sobre el árbol de salida. De esta forma no hay continuación desde el motor al resto de la transmisión lo que corresponde a la posición neutral. La figura muestra, usando flechas rojas, cual es el camino seguido por el movimiento procedente del motor para el estado neutral.

Veamos ahora como se produce la transmisión del movimiento.

En el árbol de salida y acoplados a sus estrías se montan, (de manera que no puede haber movimiento de rotación relativo entre ellos y el árbol), unos collares desplazables, que se llaman así, porque pueden moverse axialmente sobre el árbol de salida. Estos desplazables, además de las estrías que los acoplan al árbol de salida, tienen otras estrías interiores en ambas caras que pueden acoplarse perfectamente a los collares estriados de los engranes mencionados arriba, de manera que si se mueve alguno de estos desplazables lateralmente, puede producirse un acoplamiento rígido entre el engrane correspondiente y el desplazable, y como el desplazable está rígidamente acoplado al árbol de salida este produce que el engrane correspondiente quede también acoplado al árbol de salida, con lo que se establece la transmisión del movimiento.

Unas horquillas solidarias a la palanca de cambios del automóvil a través de un mecanismo apropiado, realizan este desplazamiento, y con ello establecen las diferentes velocidades de acuerdo al par engranado seleccionado.

El estado representado en la figura anterior corresponde a la primera velocidad, uno de los desplazables se ha trasladado lateralmente accionado por la horquilla correspondiente y se ha acoplado al collar estriado del engranaje de mayor diámetro, de esta forma el movimiento del árbol de entrada, se transmite al árbol de salida a través de la combinación de engranajes de mayor reducción de velocidad, y por lo tanto de mayor amplificación de la fuerza (vea las flechas rojas en la figura). El otro engrane montado sobre el árbol de salida sigue girando libremente sobre él.

Para el caso mostrado en la anterior figura se ha conectado la segunda velocidad, el mismo desplazable que anteriormente había establecido la primera velocidad ahora se ha movido a la izquierda, y se ha acoplado al collar estriado del engrane de segunda (de menor diámetro que el de primera), y el movimiento del árbol de entrada, se transmite por la combinación de engranajes de menor reducción de velocidad, y por lo tanto con menor amplificación de la fuerza.

Esta figura corresponde a la directa, en la cual, el otro desplazable se ha movido a la izquierda y se ha acoplado al collar estriado del árbol de entrada, con lo que se establece la conexión directa

entre ambos árboles, por lo que no hay ni cambio de velocidad ni de fuerza y el movimiento procedente del motor sigue sin alteración al resto de la transmisión.

Hemos utilizado una caja de velocidades de tres cambios a fin de simplificar el esquema y hacerlo más comprensible, pero como ya se mencionó arriba, la cantidad de etapas de cambio puede ser, y, de hecho es muy común que sea, de más de tres, pudiendo llegar a siete o más etapas.

Aunque no se han representado por simplicidad, los collares desplazables presentan un conjunto de piezas que funcionan por fricción y cuyo objetivo es sincronizar la velocidad de rotación de las piezas que se acoplarán antes de que entren en contacto las estrías de unión.

Es evidente que debe existir un mecanismo adecuado en el selector de cambios que gobierna el movimiento de las horquillas, que impida que ambos desplazables puedan acoplarse al mismo tiempo, lo que evidentemente provocaría el bloqueo total de la caja de velocidades con consecuencias desastrosas. A continuación se muestra un animado del

Caja de velocidades automática del automóvil

No es posible en el automóvil hacer funcionar el motor directamente al resto del tren de fuerza en todo momento, debido a que las necesidades de torque durante el comienzo del movimiento desde la situación de parada, o en caso de grandes cargas, por ejemplo en una subida, necesitan de un par motriz más elevado del que el motor directamente puede producir. Para solventar este inconveniente los automóviles se dotan de una caja reductora de cambio variable colocado entre el motor y el resto del tren de fuerza que permite amplificar el par motor de acuerdo a las necesidades de la situación en particular. A esta caja reductora se le llama caja de cambios o de velocidades y pueden ser básicamente de tres tipos:

De cambios manuales.De cambios semi automáticos.De cambios automáticos.

En este artículo trataremos las cajas de cambios automáticas y semi automáticas.

En las cajas clásicas de cambio manual las etapas de amplificación del par motor se hacer cambiando el acople de diferentes trenes de engranajes con mayor o menor reducción, es fácil darse cuenta, que estos cambios de reducción no pueden hacerse de manera adecuada y suave con el motor conectado y trasmitiendo potencia a la caja de velocidades, y esta a su vez al resto de la trasmisión, ya que se intentarán acoplar dos árboles; el de entrada y el de salida, que giran a diferente velocidad, de hacerlo, necesariamente se produciría un choque violento entre los dientes de los engranes involucrados en su interior, que es inaceptable para el mecanismo. Se desprende entonces, que en este caso, es absolutamente necesario el uso del embrague mecánico.

Esto implica, que para hacer los cambios automáticos o semi automáticos donde el embrague mecánico no existe no se puede acudir a trenes de engranajes desplazables, hay que buscar otro método de cambiar las etapas de reducción sin la necesidad de acoplar dientes en movimiento. La solución está en los engranajes planetarios, veamos cómo funcionan:

Engranajes planetarios.

En la figura se muestra un esquema típico de un engranaje planetario de los que se usan en los automóviles. En todo momento, los engranes están acoplados, pero pueden brindar más de un escalón de reducción/amplificación de velocidad o torque en dependencia de cómo se use.

Estos trenes, también llamados epicicloidales, constan de cuatro partes:

Un engrane central llamado sol, representado en azul. Uno o más engranes de igual número de dientes que giran alrededor del sol y que reciben

el nombre de satélites o planetas, representados en rojo. Una armadura o brazo donde están los ejes de giro de los satélites, representado en

negro. Un anillo envolvente dentado interiormente donde engranan los satélites y que también

se le llama corona, representado en verde.

En este conjunto tenemos tres posibilidades de entrada de potencia: el sol, la corona y la armadura y para que no gire como un todo, tenemos necesariamente que fijar uno de los otros elementos en cada caso, convirtiéndose en la salida el que queda libre. Así se tienen las posibilidades siguientes:

1. Entrada por el sol, corona fija y salida por la armadura.2. Entrada por el sol, armadura fija y salida por la corona.3. Entrada por la corona, armadura fija y salida por el sol.4. Entrada por la corona, sol fijo y salida por la armadura.5. Entrada por la armadura, corona fija y salida por el sol.6. Entrada por la armadura, sol fijo y salida por la corona.

De estas seis posibilidades se pueden considerar solo tres verdaderamente diferentes, las otras tres son iguales en cuanto a relación de trasmisión pero con giro de sentido contrario, es decir se convierten en mecanismos de amplificación de velocidad con las mismas relaciones que los esquemas de reducción y vice versa.

Siendo físicamente exactos, las velocidades de rotación de los diferente elementos involucrados en el mecanismo responden a la siguiente ecuación:

(2 + n)ωc + nωs − 2(1 + n)ωa = 0Dónde:

n es el factor de forma del sistema y se define como: formula

Ns =Número de dientes del sol

Np =Número de dientes del planeta o satélite.

ωc, ωs, ωa = velocidades de rotación de la corona, el sol y la armadura respectivamente.

Como conclusión tenemos que con los engranajes planetarios, podemos tener lo que necesitamos para una caja de velocidades, es decir, disponer de un reductor, simplemente utilizando un freno para inmovilizar alguna parte del mecanismo y sin tener que desplazar engranajes. Más adelante veremos cómo se usa en la práctica.

El otro reductor disponible.

Aunque ya disponemos de un mecanismo capaz de introducir o quitar reducciones en el tren de fuerza, si lo colocamos dentro de la caja de velocidades, aún tenemos el problema de que cuando el automóvil se detiene hay que desconectar la trasmisión para que el motor siga funcionando sin interrupción, para este último propósito podemos contar con el embrague hidráulico de desconexión automática, o mejor aún, con el convertidor de par, el que además de cumplir la función de desconexión, se convierte en otro reductor adicional que se coloca en serie con el planetario descrito arriba.

Con estos elementos ya podemos entrar en la descripción general de una de estas cajas de velocidades, empecemos por la semi automática.

Caja de velocidades semi automática.

En este tipo, lo más común es que se use un embrague hidráulico para producir la necesaria desconexión entre el motor y la caja, pero los cambios se hacen manualmente a voluntad del conductor, utilizando algún mando a su alcance dentro de la cabina de manejo.

Cuando se trató más arriba el engranaje planetario llegamos a la conclusión de que si hacemos la entrada por el sol, sacamos la potencia por la armadura y fijamos la corona obtenemos una gran reducción, pues bien, este es por lo general el método que se usa en las cajas semi automáticas.

Basémonos en la siguiente figura, en ella se ha representado esquemáticamente una de las formas más comunes usadas en las cajas de velocidades semi automáticas. Observe que se usa un freno de banda para inmovilizar la corona, de esta forma, el par que se aplica por el sol, resulta amplificado en la armadura que girará a más baja velocidad.

En las cajas reales lo que se hace es colocar un tren de varios de estos paquetes en línea, con todos los soles como parte integrante del árbol de entrada (la salida del embrague hidráulico que viene del motor) y todas las armaduras solidarias con el árbol de salida que va al puente motriz.

Cada uno de los paquetes planetarios tiene una relación de trasmisión diferente, de forma que podemos ir cambiando la amplificación del torque de salida a medida que frenamos la corona de uno u otro paquete planetario.

Lo más común es que el dispositivo de accionamiento de los frenos de banda sea hidráulico, con un cilindro de fuerza que aplica la banda a la corona como puede verse en la figura anterior, el aceite a presión lo suministra una bomba colocada al efecto dentro del cuerpo de la caja de velocidades, y que recibe movimiento constante desde el motor. Esta bomba a su vez mantiene el nivel de aceite en el embrague hidráulico y lo fuerza a circular por el radiador de enfriamiento.

El elemento marcado como anclaje en la figura anterior está fijo al cuerpo de la caja de velocidades y sirve además como mecanismo de regulación de la holgura entre la corona y la banda, a fin de poder compensar el desgaste que se produce con el uso, debido al deslizamiento que se produce durante el tiempo breve en que la banda logra aplicar suficiente fuerza de frenado para inmovilizar la corona.

Para cambiar la relación de trasmisión, es decir, el paquete planetario cuya corona se inmoviliza, se usa un sistema de electroválvulas que abren y cierran el paso del aceite al freno en cuestión de acuerdo a la selección del conductor en la cabina. Hay un paquete especialmente dedicado para la marcha en reversa.

Todos estos sistemas de mando de los frenos de bandas están dotados de algún dispositivo de seguridad, tanto en la comunicación hidráulica, como en el sistema de mando eléctrico, para evitar a toda costa que por accidente se puedan frenar más de una corona a la vez, cuestión que sería desastrosa para la caja de velocidades que resulta totalmente bloqueada con un motor funcionando en la entrada y la inercia de todo un vehículo por el otro.

En la figura anterior se muestra esquemáticamente otro sistema que se usa con frecuencia en las transmisiones semi automáticas, el embrague multidisco, en este caso lo más común es que se utilicen para acoplar alguno de los elementos del engranaje planetario al árbol de salida o para inmovilizar algún elemento del engranaje planetario diferente de la corona cuando se usan con otros tipos de combinaciones de reducción. Una vista del aspecto real de estos embragues se muestra en la siguiente figura.

Note que en estos tipos de embragues, un grupo de discos están solidarios al árbol de entrada, pero se pueden desplazar en él debido al montaje interior con estrías, el otro grupo hace lo mismo con el cuerpo del embrague o tambor, que es parte del árbol de salida. Cuando se suministra presión de aceite, esta mueve un pistón interior que aprieta unos discos contra otros y con ello se produce la trasmisión de fuerza entre el árbol de entrada y el de salida.

Los dos juegos de discos son de naturaleza diferente, uno de ellos está constituido por discos de acero templado, de superficie plana y pulida, mientras que el otro juego consta de discos también de acero templado pero recubiertos de un material antifricción como el bronce y su superficie está dotada de canaladuras para facilitar la lubricación entre las superficies. Recuerde que mientras no se logre el debido anclaje entre las dos partes, se está produciendo un fuerte rozamiento entre los juegos de discos.

En la siguiente figura se muestra un esquema de cómo se puede operar en la variante con embragues multidiscos en una transmisión real.

El eje de entrada está conectado a la corona (gris), el eje de salida está conectado a la armadura (magenta), y también a una de las series de discos del embrague. El sol está conectado al tambor del paquete (verde), el que también está conectado con los otros discos del paquete del embrague. El tambor está rodeado de un freno de banda (rojo) que se puede accionar para frenar el tambor y con él también al sol.

Cuando ni el embrague multidisco ni el freno de banda están aplicados, el sistema estaría en neutral. Al girar el eje de entrada, los satélites giran libremente sobre el sol, y al mismo tiempo hacen girar la corona, pero como ningún elemento está fijo, el movimiento se convierte en giro libre y no se produce fuerza en el árbol de salida.

Para poner la unidad en modo de reductor, se frena el tambor usando el freno de banda, ahora el sol se encuentra fijo y la salida la suministra la armadura con una elevada reducción, digamos que primera marcha.

Para cambiar a marcha en directa, la banda se libera y el embrague se aplica para bloquear juntos el tambor y la armadura, esto hace que todo el conjunto gire como un todo y de esta forma la salida y la entrada marchan a la misma velocidad.

Al igual que con la caja de cambios manuales, para operar una caja semi automática el conductor debe tener cierta pericia, y "familiarizarse" con el "tiempo de respuesta" del vehículo, en este caso la diferencia básica es que no hay que oprimir el pedal del embrague, pero sí se debe quitar el pie del acelerador para que el motor baje las revoluciones por minuto y el embrague hidráulico haga la debida desconexión, lo que toma cierto tiempo breve, si esto no se hace, el cambio de velocidad resulta brusco y produce grandes cargas de impacto al tren de fuerza.

Vale aclarar que en todos los casos, las cajas automáticas y semi automáticas están dotadas de un sistema de bloqueo del movimiento del automóvil para cuando aparca en algún lugar, tenga en cuenta que esto es absolutamente necesario ya que el convertidor de par o el embrague hidráulico dejan al automóvil en estado "libre" si el motor no funciona y no se aplica ningún freno

a las ruedas.

Lo hasta aquí mostrado es de carácter ilustrativo para entender el principio de trabajo de las cajas semi automáticas pero no es, ni remotamente, el único, hay múltiples variantes de cajas semi automáticas con menor o mayor complejidad, y con otras disposiciones de los engranajes.

Caja de velocidades automáticas

Las cajas automáticas son complejas, probablemente el más complejo de todos los agregados del automóvil, y de múltiples diseños, no obstante, en síntesis, son iguales que las semi automáticas, lo que dotadas de un intrincado sistema de sensores y válvulas que sustituyen la voluntad del conductor y adecúan el valor de la amplificación del par a las diferentes variantes de marcha del vehículo y a la resistencia del camino.

En la figura anterior se muestra un diagrama de bloques simplificado con los componentes básicos de una caja de velocidades automática.

Observe que se ha utilizado un convertidor de par en lugar del embrague hidráulico de la caja semi automática. Este convertidor de par como ya sabemos eleva el par de entrada durante el período de arranque y aceleración del vehículo con lo que se pueden utilizar menos etapas de reducción y con ello simplificar la caja de velocidades.

El "cerebro" de la caja de velocidades, y que sustituye al conductor, es la caja de válvulas, la que envía una señal de aceite a presión a los frenos de banda y a los embragues multidiscos para hacer los cambios en el momento apropiado.

A esta caja de válvulas llegan tres señales:

1. La posición del mando como la ha puesto el conductor (azul).2. El valor del vacío dentro del múltiple de admisión (verde).3. Una señal de presión de aceite proveniente del gobernador (violeta)

La combinación de los valores de las diferentes señales le permite a la caja de válvulas decidir cuándo, y a cuales frenos o embragues, le envía la señal de presión de aceite para accionarlos y así hacer los cambios. Veamos porque son necesarias esas señales.

La primera, es decir, la de la posición del mando seleccionada por el conductor es evidente, si este pone al automóvil en neutral, la caja debe obedecer sin más "preguntas", lo mismo sucede si coloca la reversa, etc.

Pero cuando el conductor decide usar la D (directa) deja la decisión a la caja de velocidades y se ocupa solamente del acelerador y el freno.

Veamos ahora las diferentes situaciones que se producen durante el arranque y posterior movimiento del automóvil hasta alcanzar su velocidad normal de régimen, y como se comportan las otras dos señales restantes. Aceptemos para simplificar, que la caja solo tiene dos velocidades, primera velocidad y directa, de tener más solo hay que extender lo que explicaremos a continuación a mas cantidades de cambios.

El automóvil está detenido y el freno accionado: en este modo, el convertidor de par casi no trasmite torque a la caja de velocidades por lo que el motor sigue en marcha. Cuando el motor funciona con el acelerador suelto la mariposa de entrada de aire está casi cerrada, por lo que el vacío dentro del múltiple de admisión es muy elevado, y este vacío extremo llega a la caja de válvulas, dándole una primera pista de como decidir. Al mismo tiempo el gobernador, que es una válvula de tipo centrífuga, no gira, porque el árbol de salida de la caja de velocidades está detenido al igual que el vehículo, y está mandando un mensaje a la caja de válvulas "diciéndole" el coche está parado. Con esta segunda información la caja de válvulas no tiene dudas, hay que poner la primera velocidad y acciona la válvula correspondiente para que la presión de aceite se aplique al freno o embrague en cuestión.

El conductor suelta el freno y aprieta el acelerador: las cosas cambian, se comienza a trasmitir torque desde el convertidor, el vacío en el múltiple de admisión disminuye de golpe y el gobernador empieza a "sentir" el movimiento. Ambas señales le dicen a la caja de válvulas que el coche se mueve, y a medida que lo hace aumenta su velocidad por lo que vuelve a empezar a subir el vacío en el múltiple de admisión, cuando este vacío alcanza cierto valor y el gobernador dice que el carro aún se mueve, y lo hace con cierta velocidad, la caja toma la decisión de permutar la presión de aceite al lugar adecuado y cambia a directa. Y mientras las condiciones se mantengan en ese rango así estará la trasmisión.

Durante la marcha el conductor aprieta el acelerador a fondo: si hace esto, el vacío en el múltiple

de admisión baja fuertemente, la caja de válvulas recibe el mensaje y "razona" lo siguiente, "mi conductor quiere que el vehículo acelere fuerte" por lo que vuelve a colocar la primera velocidad, pero primero le "pregunta" al gobernador el valor de la velocidad de movimiento del coche, si está el alta, no hace el cambio ya que en ese caso las RPM del motor pueden llegar a subir a valores peligrosos para su integridad y decide quedarse en directa. Si la velocidad es baja, entonces cambia a primera marcha con lo que el vehículo reacciona con vigor.

El conductor aprieta el freno y baja la velocidad del vehículo: las condiciones se empiezan a acercar a las del automóvil detenido, con un gran vacío en el múltiple de admisión ya que el acelerador está suelto, al mismo tiempo el gobernador que siempre está "informando" de la velocidad del coche le brinda a la caja de válvulas la posibilidad de decidir el momento en que debe cambiar a primera marcha un poco antes de que el coche se detenga.

Aunque en el esquema se han representado los conductos de aceite a presión como trazos, en las cajas reales, estos están tallados como un confuso laberinto tanto en el cuerpo de la caja de válvulas así como en el de la propia caja de velocidades.

En las cajas automáticas actuales, el sistema de sensores se ha ido haciendo cada vez más complejo y el número de cambios se han hecho cada vez mayores (hasta más de seis), además ha entrado a jugar su papel la electrónica, incorporando la selección "inteligente" de las velocidades a la Unidad Procesadora Central (UPC). En realidad se puede decir que se han convertido en un engendro complejo electro-mecánico, cuya reparación y ajuste solo se puede hacer si se tiene información del fabricante de cómo proceder. A continuación una vista de una caja automática actual.

Transmisión del movimiento entre la caja de velocidades y el neumático

La barra de trasmisión del automóvil

La barra de trasmisión fue un elemento indispensable en casi todos los automóviles hasta la aparición masiva de la tracción delantera en los vehículos ligeros. Aún se conserva en aquellos coches que tienen el motor en la parte delantera y la tracción trasera, así como en todos los vehículos pesados.

Este dispositivo tiene la función de trasmitir la fuerza motriz en forma de movimiento rotatorio desde la caja de velocidades hasta el, o los puentes motrices.

En la figura se muestra un esquema típico del montaje de una barra de trasmisión en la que pueden verse las partes que la constituyen, en él se observa como esta barra se acopla a la caja de velocidades por un extremo y al puente motriz por el otro con el uso de unos acoplamientos especiales llamados cardanes o uniones universales, a fin de poder transmitir la rotación formando un ángulo. Puede verse además que no es una pieza monolítica, ya que está formada por dos partes acopladas por una unión estriada, desplazable axialmente. Analicemos ahora algunos detalles del porqué son necesarias todas esas partes.

La unión universal.

Hay que partir de que la barra de trasmisión está trasmitiendo rotación entre dos puntos que están a notable diferente altura en el automóvil; la caja de velocidades y el puente motriz, de esta forma, no es posible colocar un árbol rígido directamente entre ellos y hay que acudir a una unión mecánica capaz de trasmitir las elevadas potencias y velocidades típicas de estas máquinas. Esta unión es el cardán.

En la figura se representa un corte hecho a una unión cardán, consta de dos horquillas agujereadas colocadas a 90 grados una con respecto a la otra, y cada una acoplada rígidamente a los árboles a unir; en este caso, una de las horquillas está soldada a la barra de trasmisión y la otra presenta una superficie plana rectangular con agujeros, estos agujeros sirven para atornillar rígidamente la horquilla a un plato metálico solidario con el otro árbol a acoplar y que no se representa. Las dos horquillas están unidas a través de una pieza en forma de cruz conocida como cruceta, los extremos de la cruceta se introducen en los agujeros de las horquillas y se apoyan en sus respectivos cojinetes de rodillos . Esta cruceta hace que uno de los árboles sea arrastrado cuando el otro gira, sin embargo, permite el movimiento angular del eje de un árbol con respecto al del otro.

Esta unión, aunque resuelve el problema de la transmisión entre árboles no alineados axialmente, tiene el inconveniente de que la velocidad de rotación del árbol movido no es constante durante los 360o de cada vuelta, aun con velocidad constante en el árbol motor.

Esto significa que aunque el árbol motor mantenga una velocidad de giro constante, el árbol movido sufrirá aceleraciones y desaceleraciones durante el mismo tiempo, por lo que la velocidad angular instantánea de ambos no es la misma; el árbol movido tiende a tener un giro vibracional. Este giro vibracional a todas luces no es conveniente para introducir potencia al puente motriz, ya que generaría cargas dinámicas adicionales a la ya elevada carga que viene del motor, con la consecuente disminución de la vida del puente motriz además de la aparición de vibraciones en el vehículo.

Este problema se resuelve colocando los dos árboles; el de salida de la caja de velocidades, y el de entrada del puente motriz, paralelos (Figura1), y utilizando una unión cardán en cada extremo de la barra de trasmisión, de esta forma, los cambios instantáneos de velocidad de rotación que genera uno de los cardanes, son compensados por el otro, y aunque la barra de trasmisión tenga el movimiento rotacional variable generado por el primer cardán, el árbol de entrada del puente motriz gira en cada instante de tiempo a la misma velocidad.

Este efecto compensador se consigue solo si las dos horquillas fijas en cada extremo de la barra de trasmisión se colocan con sus agujeros coincidentes sobre la misma línea axial, por el contrario si se colocaran a 90o una respecto a la otra, el efecto perturbador se multiplica.

Es muy importante tener esto en cuenta cuando se monta una barra de trasmisión dividida que no tiene alguna guía de montaje.

En la figura se puede ver una imagen real de una barra de trasmisión de una sola pieza, observe la posición coincidente de las horquillas en cada extremo. Estas barras son comunes como extensión, en los camiones de carga con distancias grandes entre caja de velocidades y puente motriz, donde

no puede utilizarse una barra única debido a su excesiva longitud.

La unión desplazable

El puente motriz en el automóvil durante la marcha está en constante movimiento de subida y bajada de acuerdo a las ondulaciones del camino, no obstante, estos movimientos verticales no se trasmiten del todo al vehículo y son amortiguadas por la suspensión. El trabajo de la suspensión entonces, supone que existe un constante movimiento relativo entre el puente motriz y el coche, lo que produce a su vez un cambio en el ángulo de inclinación de la barra de trasmisión.

Si se observa la figura es fácil darse cuenta de que esta barra constituye la hipotenusa del triángulo rectángulo imaginario formado por la suspensión como cateto vertical, y la distancia entre la salida de la caja de velocidades y el puente motriz como cateto horizontal, aunque en algunos vehículos esta última distancia cambia algo con la subida y bajada del puente con respecto al coche, el cambio es muy pequeño y podemos despreciarlo para simplificar, de manera que son perfectamente aplicables los cálculos trigonométricos del Teorema de Pitágoras a este triángulo.

Este teorema de manera simplificada dice, que cuando en un triángulo rectángulo disminuye la longitud de alguno de los catetos, la longitud de la hipotenusa también disminuye, por lo tanto, cuando el vehículo se carga o encuentra una protuberancia del camino, y el puente motriz sube con respecto al coche (se reduce el cateto vertical) también tiene que hacerlo la hipotenusa (la barra de trasmisión). Este cambio de longitud necesario de la barra de trasmisión, se logra utilizando una barra dividida entre cuyas partes se coloca una unión estriada desplazable que garantiza la trasmisión de la rotación, y al mismo tiempo el movimiento relativo axial entre dos piezas.

En la práctica se usan dos métodos:

1. Acoplando uno de los cardanes a un árbol hueco y estriado interiormente en donde se introduce el árbol de salida de la caja de velocidades estriado exteriormente. Este árbol queda mayormente dentro del cuerpo de la caja de velocidades y su superficie cilíndrica exterior sirve a su vez como superficie de contacto con el empaque que evita la pérdida de lubricante de esta.

Barra donde en el lado de la caja de velocidades (lado izquierdo) está la unión estriada mientras el otro cardán es rígidamente acoplado al árbol del puente.

2. Haciendo la barra de trasmisión de dos piezas entre las cuales se tallan las estrías interiores en una, y exteriores en la otra, para hacer el acoplamiento, y los cardanes se colocan rígidamente acoplados a sus árboles respectivos.

Observe la zona de empalme entre las dos piezas que conforman la barra de trasmisión

La construcción de la barra.

La barra es una pieza que cuando funciona puede girar a alta velocidad, por lo que tiene que estar perfectamente balanceada dinámicamente para no producir molestas vibraciones al vehículo, además de cargas adicionales a los apoyos, y está sometida a dos tipos de esfuerzos:

Esfuerzos de torsión dinámicamente cambiantes como ya hemos visto en la descripción del cardán.

Esfuerzos de flexión debido a su propio peso, ya que está libremente suspendida entre sus dos puntos de apoyo; el puente motriz, y la caja de velocidades.

Analicemos ahora la influencia de cada uno de estos esfuerzos en el diseño de la barra:

Esfuerzos de torsión.

El motor de pistones en sí mismo no produce a la salida del cigüeñal un torque constante debido a que la potencia es generada a impulsos durante la carrera de fuerza de cada uno de sus cilindros. Aunque esta oscilación del torque es amortiguada por elementos presentes como el volante, el mecanismo de amortiguación del disco del embrague, o el convertidor de par, de todas formas siempre está presente en mayor o menor grado a la entrada de la barra. Si a esto sumamos que el propio cardán produce una trasmisión del torque variable como vimos en la descripción de este mecanismo más arriba, entonces nuestra barra está sometida a un fuerte efecto de torsión dinámica (variable) durante su trabajo.

La barra, por muy rígida que se construya es un elemento elástico al fin, cuando es sometida a una carga se tuerce (deforma), en mayor o menor grado en dependencia de la carga y su rigidez constructiva, si luego se libera de la carga, tiende a recuperar su forma original, pero siempre oscilando durante un breve tiempo a su frecuencia natural de oscilación. Si la frecuencia natural de oscilación torsional de la barra coincide o está muy cerca de la frecuencia de cambio de las cargas dinámicas que trasmite, puede producirse el efecto conocido como resonancia, la amplitud de la torsión de la barra irá creciendo hasta valores que pueden producir su rotura por sobrecarga. Por esta razón las barras se construyen con suficiente rigidez para que su frecuencia natural de oscilación este siempre lejos de las posibles cargas dinámicas a trasmitir.

Esfuerzos de flexión

Debido a que la barra representa una viga libremente apoyada en sus dos extremos cargada con su propio peso, está sometida a un pequeño esfuerzo de flexión que tiende a deformarla un tanto. Si esta flexión es algo significativa debido a las dimensiones y peso de la barra, entonces durante el giro se produce un gran desbalanceo dinámico que a todas luces es indeseable. Para evitar este problema, las barras se construyen huecas y de paredes finas para reducir el peso, y de gran diámetro para aumentar la resistencia a la flexión.

Puente motriz del automóvil

Para que el automóvil se mueva necesita hacer llegar a las ruedas la fuerza motriz generada en el motor. Durante muchos años del desarrollo del vehículo, esta función estaba a cargo de un dispositivo monolítico, colocado en la parte trasera del automóvil, y en cuyos extremos se encontraban las ruedas.

Este dispositivo recibía la rotación desde la caja de velocidades, a través de la barra de trasmisión colocada a lo largo del vehículo, y lo transformaba a un movimiento transversal, dividido a cada lado del vehículo para mover los neumáticos y así garantizar la tracción.

Como era un cuerpo rígido que iba de un lado al otro del automóvil y en donde se apoyaba este a través de la suspensión, se le denominó puente, pero como además era el responsable de la tracción, se le puso el apellido de motriz para diferenciarlo del otro puente rígido que soportaba las ruedas delanteras y que era el directriz.

El desarrollo posterior de la tracción delantera hizo que este "puente" virtualmente desapareciera de los vehículos ligeros, y solo quedara reservado para los camiones y vehículos más pesados, no obstante, aunque ya la pieza monolítica no exista, el nombre de puente motriz se conserva para todos los automóviles. Observe en la siguiente figura un esquema de este tipo de puente motriz.

No existe cuerpo rígido ente las ruedas, y estas, están directamente unidas al vehículo por un mecanismo de suspensión independiente. En este tipo de puente van a parar a las ruedas solo dos árboles de trasmisión del movimiento que salen directamente del mecanismo de la trasmisión.Estructura básica del mecanismo motriz

El torque generado en el motor y transformado en la caja de velocidades aun no es del valor adecuado para las necesidades óptimas del vehículo y debe ser amplificado aún más, esta última etapa de amplificación se hace en el puente motriz en una o varias etapas de amplificación; generalmente una, en los automóviles ligeros, y dos o más, en los pesados y muy pesados. Esta necesidad genera la primera condición que debe cumplir el puente motriz:

Condición 1:

El puente motriz debe amplificar el torque que recibe de la caja de velocidades.

En muchos casos la colocación del motor y la caja de velocidades es longitudinal al vehículo, en estos casos el puente motriz debe convertir el movimiento longitudinal de entrada a un movimiento transversal para hacerlo llegar a las ruedas. De aquí la segunda condición:

Condición 2:

Cuando el movimiento de entrada es longitudinal al vehículo, el puente motriz debe convertirlo en un movimiento transversal al de entada.

Es casi universalmente utilizado que la salida de la caja de velocidades sea única, es decir un solo árbol en movimiento, por lo tanto el puente motriz debe convertir esa rotación de árbol único, a la de dos árboles alineados y hacerlo llegar a cada una de las ruedas. De aquí la tercera condición:

Condición3:

El puente motriz debe convertir el movimiento del único del árbol de entrada, al de dos árboles alineados y opuestos uno para cada rueda.

Cuando el vehículo se mueve en una curva, ambas ruedas recorren un espacio diferente, la rueda interior a la curva se mueve por un arco de círculo de menor diámetro que la rueda exterior, por tal motivo ambas velocidades de rotación son diferentes. Si no se provee al puente motriz de un mecanismo que permita esta diferenciación, necesariamente alguna de las ruedas, o ambas, tendrán que deslizarse en contradicción una con la otra en las curvas.

Esta necesidad establece la cuarta condición que se debe cumplir:

Condición 4:

El puente motriz debe permitir la diferenciación de la velocidad de rotación de las ruedas en las curvas sin dejar de trasmitir la fuerza motriz.

Veamos ahora como se pueden cumplir todas estas condiciones.

En la figura anterior se muestra un esquema del mecanismo básico del puente motriz, la entrada del movimiento se hace por árbol de trasmisión, en cuyo extremo interior tiene un piñón dentado cónico de pequeño diámetro. Este piñón engrana con una corona de mayor diámetro cuyo eje está a 90o con respecto al eje del piñón. Este par engranado hace que se cumplan las condiciones anteriores 1 y 2, es decir el torque de entrada se amplifica, debido a la diferencia de diámetros entre los engranes, y además se transforma en un movimiento transversal al de entrada.

Montado rígidamente y solidario a esta corona, existe una suerte de horquilla con ejes en los que se montan dos engranes cónicos conocidos como satélites. Estos satélites a su vez engranan con los planetarios, otro par de engranes cónicos empotrados en los extremos de dos árboles

independientes que van a las ruedas, conocidos como palieres.

Este mecanismo de planetarios y satélites se conoce como diferencial, y es el que permite el cumplimiento de las condiciones 3 y 4, es decir, divide el movimiento del árbol único de entrada, al de dos árboles opuestos y alineados que van a parar a las ruedas, y permite el movimiento de rotación relativo de una de las ruedas con respecto a la otra.

Observe la anterior figura , en este caso el automóvil marcha en línea recta, los satélites no giran sobre sus ejes y solo sirven como elemento de arrastre entre la corona y los planetarios, aquí, los planetarios y con ellos los palieres y las ruedas, giran a la misma velocidad.

Cuando el automóvil entra en una curva, la diferente velocidad de rotación de las ruedas se permite (ver Figura anterior) debido a que los satélites pueden girar sobre sus ejes, con ello se establece una independencia de giro entre ambos palieres y la velocidad de cada uno se adapta automáticamente a la necesidad del giro.

En la figura anterior aparece una vista de un diferencial real, observe que los dientes de la corona y el piñón son dientes inclinados del tipo helicoidales mientras que los de satélites y planetarios son dientes rectos. Todo el mecanismo está confinado a un cárter cerrado donde hay aceite de lubricación hasta cierto nivel. Este aceite es especialmente formulado para soportar la alta presión que se produce en el contacto entre los dientes de los engranes.

Con el objetivo de bajar la posición del piñón con respecto a la corona y con ello bajar también la altura de la barra de trasmisión acoplada a este, la unión engranada entre piñón y corona en los vehículos ligeros que aún tienen tracción trasera es del tipo hipoidal.

La figura muestra una vista de este tipo de engranajes hipoidales, observe que el eje del piñón no coincide con el centro de la corona, si no, que está más abajo, de esta forma la entrada de la barra de trasmisión al puente motriz es más baja y puede bajarse el nivel del piso del vehículo. La figura siguiente es otro ejemplo de engrane hipoidal utilizado en la maquinaria en general.

Los engranajes helicoidales presentan los dientes inclinados y curvos como formando la sección de una rosca, y tienen la ventaja de que su funcionamiento es muy silencioso, y que además participa más de un diente a la vez en la trasmisión de la fuerza (solape), que los hace muy robustos, pero su geometría tiene el inconveniente; especialmente los hipoidales, de que la posición relativa de ambos sea muy exacta para el funcionamiento silencioso y eficiente, por este motivo, todos los puentes motrices de este tipo, requieren de un montaje cuidadoso y todos tienen la posibilidad de regular la posición tanto de la corona como del piñón para lograrlo.

Para el caso de los puentes motrices de tracción delantera que no son del tipo rígido, la construcción es diferente, en ellos la corona y el diferencial en general, están dentro del mismo cárter que los engranajes de la caja de cambios, y solo los palieres salen al exterior a acoplarse con las ruedas .

En el esquema siguiente se ha representado uno de esto puentes motrices, observe como el movimiento procedente del motor se transmite a través de los engranes de la caja de cambios y pasa directamente a un engranaje cilíndrico de dientes helicoidales que funciona como la corona del diferencial. El movimiento entonces, sale directamente a las ruedas a ambos lados desde el mecanismo de satélites y planetarios embebido en su interior.

En este caso, cada uno de los palieres funciona como si fuera una barra de trasmisión, por lo que deben estar dotados de uniones que permitan el ángulo de inclinación variable de ellos cuando las ruedas se mueven arriba-abajo en las irregularidades del camino, y además la posibilidad de permitir el ángulo de giro de las ruedas que son a la vez directrices.

Aunque en algunos casos se utilizan uniones del tipo cardán, en la mayoría se usan una uniones especiales denominadas juntas homocinéticas.

Neumáticos de automóviles

Aunque la palabra neumático en si misma se refiere a "que funciona con aire" y hay, de hecho muchas otras cosas "neumáticas", se ha reservado en el idioma cotidiano y técnico a la parte de caucho reforzado con fibras y cargado con aire comprimido de las ruedas de las máquinas.

Es imposible tratar de abarcar en un artículo corto, la enorme cantidad de particularidades, tipos y características de los neumáticos, no obstante trataremos aquí las consideraciones más importantes con algún detalle.Historia

Las primeras ruedas neumáticas surgieron al principio del siglo XX y estaban hechas de varias capas de lona impermeabilizadas, en forma tubular montada sobre un aro metálico. Estos

primeros neumáticos vinieron a aliviar el problema de la rudeza de la marcha de las ruedas de madera o metálicas en los vehículos de la época, por aquellos caminos irregulares, hasta ese momento usados principalmente por carros de tiro animal. Pero..... la durabilidad era del orden de algunos kilómetros.

Algo más adelante, Charles Goodyear, experimentando con el pegajoso látex del árbol del caucho, descubre que si se calienta mezclado con azufre se produce un cambio importante en sus propiedades, esto es: deja de ser pegajoso, se convierte en muy elástico y esa elasticidad se mantiene por largo tiempo, cosas que no sucedían con el látex natural. A este proceso le llamó Vulcanización en honor al Dios Vulcano (Dios del fuego) de la mitología.

Un Italiano de apellido Michelín tiene la idea de utilizar este producto creado por Goodyear como material de unión, relleno e impermeabilización de las capas de lona de los neumáticos de entonces, había nacido el neumático duradero.

Más adelante, las capas de lona, se fueron sustituyendo por más y más capas de fibras más resistentes y duraderas, se perfeccionó el diseño, se agregaron rellenos en polvo de negro de humo, y el neumático pasó a ser en pocos años un excelente y seguro medio de apoyo del vehículo, suave, adherente y muy duradero.

Ante la escasez de látex en Alemania durante la segunda Guerra Mundial y movidos por las necesidades bélicas, se comenzó en ese país a trabajar en la búsqueda de algún sustituto del caucho natural, de ese proceso nacieron los cauchos sintéticos, elaborados a partir del isopreno derivado del petróleo. Estos cauchos solos, o mezclados con el caucho natural tenían mejores cualidades que las del caucho puro, a partir de entonces, comenzó una interminable carrera de mejoras a los cauchos sintéticos que han dado como resultado los flamantes neumáticos radiales sin cámara de hoy en día.

Elementos del neumático.

El neumático está constituido por varias partes diferenciables que están presentes en la mayor parte de ellos, estas son:

1. La pestaña de apoyo. Es la parte reforzada interiormente con alambres de acero que sirve para el apoyo del neumático sobre la llanta o aro.

2. El cuerpo tubular. Constituye el cuerpo del neumático y está formado por varias capas de tejidos de fibras sintéticas, de acero, o mezcladas, embebidas en caucho y adheridas fuertemente unas a otras formando un cuerpo monolítico.

3. La banda de rodamiento. Es una banda plana de más grosor, de caucho reforzado con fibras en su base interior, y adherida al cuerpo tubular en la zona de contacto del neumático con el camino. Esta banda de rodamiento en la parte exterior tiene unos surcos o dibujos de diferente diseño de acuerdo al uso del neumático.

Tipos de neumáticos

Es enorme la diversidad de aplicaciones de los neumáticos, desde pequeños tubos llenos de aire en las bicicletas o carretillas de mano hasta verdaderos gigantes en las máquinas de la construcción. Por tal motivo los neumáticos pueden clasificarse desde muchos puntos de vista, en

esta página solo nos referiremos a la clasificación de acuerdo a la construcción.

Desde ese punto de vista pueden ser:

Neumáticos de capas con cuerdas cruzadas.Neumáticos de capas con cuerdas radiales.

Cuerdas cruzadas

La figura es un esquema elemental de la construcción de un neumático de cuerdas cruzadas. Se han representado tres capas de cuerdas, aunque estas pueden ser muchas más.

En el esquema pueden además verse con claridad las partes de la rueda:

a.- El cuerpo formado por capas.

b.- La banda de rodaje.

c.- El aro o llanta de metal.

Cada capa de las que forman el neumático tiene las cuerdas que la constituyen en diagonal a la dirección del cuerpo del neumático y las cuerdas de cada capa a su vez, cruzadas con respecto a la capa anterior.

Esta construcción da al cuerpo tubular del neumático más rigidez, con lo que el caucho puede resistir el constante "amasado" que se produce al rodar con carga, cada vez que se pone contacto con el camino.

El ulterior desarrollo de cauchos más resistentes al "amasado" dio lugar como veremos más

adelante a los neumáticos radiales.

Debido a la relativa rigidez, estos neumáticos son algo más "duros" que los radiales en cuanto a la amortiguación de las irregularidades menores del camino, y su adherencia al pavimento durante los giros es menor.

Estos tipos de neumáticos, son apropiados para grandes cargas y donde la suavidad de la marcha y la adherencia al terreno no son factores de gran importancia. Esta misma rigidez hace que la combadura que se produce en la parte baja del neumático con carga sea menor, por lo que se usan casi exclusivamente en las ruedas "gemelas" (dobles) donde la distancia entre el par gemelo de neumáticos es reducida.

Tienen la ventaja de que cuando se desgasta la banda de rodamiento, pueden ser "reencauchadas" con facilidad por lo que recupera la operatividad.

Cuerdas radiales

La figura muestra un esquema más detallado de la construcción de un neumático radial.

Todos los componentes se aplican por igual a la rueda de cuerdas cruzadas, la diferencia fundamental radica en que, como puede observarse, las cuerdas de las capas de conformación son perpendiculares al cuerpo del neumático, es decir en la dirección de los radios del círculo que forma la rueda.

Esta construcción hace que el neumático se deforme más debido a la carga en la zona de contacto con el suelo, haciendo una combadura más pronunciada.

La fabricación de cauchos más resistentes al "amasado" y con menores pérdidas de energía por deformación (producción de menos calor) son los que han permitido la fabricación de este tipo de neumático, que tiene las ventajas de dar una mayor suavidad de marcha y una mejor adherencia al pavimento.

Los surcos de la banda de rodaje

Exceptuando los neumáticos especiales de alto empuje, como los de los tractores agrícolas y algunas máquinas de la construcción así como en otros de uso muy especial, todos los neumáticos en la zona semi plana de contacto con el pavimento tienen unos surcos o dibujos de forma más o menos tortuosa o compleja. Estos surcos tienen la función de permitir la salida del agua, el lodo, o la nieve, que tiende a acuñarse debajo del neumático cuando el vehículo rueda en caminos cubiertos por algunos de estos materiales.

Contrariamente a lo que se piensa, estos dibujos no juegan un papel trascendental en la adherencia del neumático en el camino limpio y seco, pero su profundidad es muy importante en caminos mojados o con nieve, sin ellos, la rueda puede literalmente "flotar" en la cuña de agua apresada debajo y perder toda la adherencia al camino y con ello la estabilidad. Por este motivo es que se establecen por las autoridades de muchos países, límites mínimos de profundidad de estos surcos a partir de los cuales el neumático no puede seguir circulando.

Un chofer experimentado sabe que con los neumáticos desgastados tiene que extremar las precauciones y bajar mucho la velocidad cuando llueve. Muchos accidentes se deben a no respetar este detalle.Presión de inflado.

No menos importante en la seguridad vial y en la duración del neumático es la correcta presión de inflado del neumático. La presión adecuada no es inherente completamente al tipo de neumático, esta presión se establece como consecuencia de una combinación de factores influyentes entre los que están

La ubicación del neumático en el vehículo. El tipo de trabajo a que se destine el vehículo. La carga sobre ejes.

Los fabricantes de neumáticos por lo general solo establecen los valores máximos y en ocasiones mínimos de la presión de inflado, corresponde a los fabricantes del vehículo establecer estos valores óptimos de uso, estos valores deben ser respetados estrictamente.

En los vehículos ligeros es común encontrar a partir del año 2008 un sistema automático de vigilancia de esa presión.

Influencia de la presión baja en la estabilidad

Debido a la compresibilidad del aire y la elasticidad del material con que están hechos los neumáticos el apoyo sobre el camino no es una línea si no un área, esta área de contacto se deforma un tanto cuando el automóvil toma una curva debido al empuje lateral que sufre el vehículo, de forma tal, que la dirección en la que tiende a rodar no coincide exactamente con la dirección de marcha del vehículo, esta tendencia al sobregiro aumenta notablemente en un neumático con baja presión de inflado, por lo que el conductor notará como si el coche girara más de lo que ha movido el timón, especialmente si las ruedas bajas son las traseras. Da la sensación de que el automóvil se "bandea" de la parte trasera.

Este efecto es peligroso, porque el conductor para restablecer la dirección tiene que estar constantemente haciendo ajustes al timón, si no se tiene cuidado, el efecto de "bandeo" y las repetidas maniobrar del timón pueden llegar a poner el coche en un movimiento en zig-zag con la consecuente pérdida del control. Se produce el mismo efecto cuando un vehículo marcha sobrecargado de las ruedas traseras, debido a la excesiva deformación de la "huella" del neumático en el camino.

Influencia de la presión alta en la estabilidad.

Cuando un neumático se infla en demasía, se pone rígido, esta dureza hace, que con mayor facilidad "rebote" con fuerza en los obstáculos del camino, durante estos rebotes el neumático puede perder el contacto con el suelo y con ello la capacidad direccional si es de las ruedas directrices o la posibilidad de derrape lateral en las curvas en cualquiera de las ruedas. La combinación de un pavimento irregular, un neumático sobre inflado, alta velocidad y un amortiguador defectuoso es una combinación muy peligrosa.

Influencia de la presión de inflado en la durabilidad.

Presión del neumático

El esquema muestra cómo se comporta la zona de contacto del neumático con el camino con diferentes estados de inflado, el efecto se ha exagerado un tanto para que pueda ser observado con claridad.

Cuando la presión es baja, los laterales del neumático se comban en exceso, esto trae como consecuencia un "amasado" adicional del material del neumático que puede deteriorarlo en pocos kilómetros por demasiado calentamiento, además de un excesivo gasto de combustible. También observe que la banda de rodamiento tiene a encorvarse hacia arriba en el centro, por lo que el contacto del neumático con el camino se reduce a los bordes externos, estos se desgastarán rápidamente, reduciendo en mucho la durabilidad.

En el caso contrario, es decir alta presión de inflado, la sección del neumático tiende a redondearse, en este caso la zona de contacto con el camino se limita al centro de la banda de rodamiento con el consecuente desgaste prematuro de ella y la perdida notable de vida útil.Influencia ambiental

La vida de los neumáticos es limitada ya que a determinado desgaste no pueden seguir siendo utilizables y será necesario desecharlos, este desgaste es una parte mínima del neumático comparado con su volumen general, por lo que puede decirse que prácticamente se desecha casi íntegramente desde el punto de vista del material que lo constituye. Solo una pequeña parte de este material es reciclable, es decir se puede aprovechar de nuevo por alguna industria especializada el resto constituye un problema para los vertederos de basura debido a dos razones

básicas:

El material de los neumáticos tiene una vida muy larga y su degradación demora decenas o cientos de años.

Algunos de los productos de la degradación de los neumáticos son nocivos al ambiente.

Si tenemos en cuenta la enorme cantidad de automóviles en uso, la cantidad de neumáticos ya en desuso constituye un problema en la mayor parte de los países formándose en ocasiones verdaderas montañas de ellos en los vertederos, cuya solución definitiva aún no está resuelta.

TALLER

¿Qué función cumple el embrague?

a) Dar más revoluciones al motorb) Frenar momentáneamente la velocidad para el cambio de marchac) Conectar y desconectar al motor de la transmisión

El dispositivo que transmite la energía del motor a las ruedas motrices se llama:

a) Transmisiónb) Direcciónc) Freno

¿Cómo se llama el sistema que permite dirigir el vehículo a voluntad del conductor?

a) Suspensiónb) Direcciónc) Embrague

Por seguridad, la presión de los neumáticos deben ser revisados periódicamente ¿Cuándo y cómo?

a) Mínimo cada mes y con los neumáticos fríosb) Mínimo cada mes y medio y con los neumáticos friosc) Mínimo cada 15 días y con los neumáticos calientes

La profundidad del labrado de un neumático es muy importante para la seguridad. ¿Cuál es la profundidad mínima que debe tener un neumático?

a) 0,5 milímetrosb) 3 milímetrosc) 1,5 milímtros

Para una conducción segura. ¿Es necesario utilizar neumáticos similares en todas as ruedas?

a) Si pero sólo en viajes de largas distanciasb) No, si sólo viajamos en zonas urbanasc) Sí, todo el tiempo

En el mercado existen dos tipos de neumáticos: radiales y diagonales. ¿Cuál de estos tipos son mejores?

a) Los diagonalesb) Los radialesc) Los dos tipos son iguales

Si los neumáticos de un mismo eje de un vehículo tienen diferente presión de inflado, al circular, ¿Qué puede suceder?

a) Permite llevar más carga en el vehículob) Permite circular a altas velocidades c) El vehículo tenderá a desplazarse hacia un lado (donde está el neumático desinflado).

Cada que kilometraje es recomendado alinear, balancear y rotar un neumático nuevo?

a) 30000 kilómetrosb) 10000 kilómetrosc) 55000 kilómetros

Cuando circulamos y a ciertas velocidades la dirección vibra. ¿Cuál es el problema?

a) Los neumáticos están desgastadosb) El motor se ha recalentadoc) Las ruedas tienen fallas en la alineación y balanceo

Si un neumático explosiona. ¿Cuál es la acción más apropiada?

a) Aplicar los frenos y poner la marcha en neutrob) Tomar firmemente la dirección y desacelerar suavementec) Aumentar la velocidad para incrementar la tracción y entonces abrirse hacia el lado derecho