ARBOLES DE TRANSMISION

La transmisión del movimiento de la caja de cambios a las ruedas necesita de unos elementos que se van a encargar de este cometido. Estos elementos van a depender principalmente de la posición que ocupe el motor en el vehículo (delantero, trasero) y de la posición de las ruedas motrices ("tracción" delantera, "propulsión" trasera, tracción total 4x4). Estos elementos de transmisión están sometidos a esfuerzos constantes de torsión; en consecuencia, deben diseñarse para sopotar estos esfuerzos sin deformación y ser capaces de transmitir todo el par motor a las ruedas.
Como el motor y caja de cambios van fijos al bastidor y las ruedas van montadas sobre un sistema elástico de suspensión, éstas se hallan sometidas a continuos desplazamientos de vaivén por las irregularidades del terreno. Por lo tanto el enlace entre la caja de cambios y las ruedas no puede ser rígido, sino que ha de estar preparado para adaptarse a esas deformaciones.
Según la situación del grupo motopropulsor y de las ruedas motrices en el vehículo, se emplean diferentes sistemas de transmisión, acoplando juntas y semiarboles adaptados al sistema elegido.
En los vehículos con motor delantero y propulsión trasera, el enlace caja de cambios puente trasero con diferencial se realiza por medio de de un árbol de transmisión que lleva adaptado un sistema de juntas elásticas para absorber las deformaciones oscilantes del puente. En este sistema, el enlace del diferencial con las ruedas se realiza por medio de unos semiarboles rígidos llamados palieres, alojados en el interior del puente trasero.
En los vehículos con motor y propulsión traseros o motor y tracción delanteros, la transmisión se realiza directamente desde la caja de cambios a las ruedas. En este caso no existe puente diferencial ni árbol de transmisión. El diferencial esta formando conjunto con la caja de cambios y la unión de este conjunto con las ruedas se hace por medio de un enlace que no puede ser rígido. Con este fin se usan semiarboles con interposición de juntas elásticas que permitan el movimiento oscilante de la rueda cuando el vehículo esta en movimiento.
Cualquiera que sea el sistema de juntas empleadas en la transmisión, estas deben cumplir la condición de ser oscilantes y deslizantes, para permitir los desplazamientos de la rueda y a la vez adaptarse a las variaciones de longitud producidas en los semiarboles por causa de esos desplazamientos.
En los vehículos con tracción a las 4 ruedas (4x4), la transmisión del movimiento a las ruedas se complica ya que se necesitan mas elementos, como otro árbol de transmisión que transmita el movimiento generalmente a las ruedas traseras, esto viene acompañado con el uso de otro diferencial.
12. ÁRBOLES DE TRANSMISION
Están sometidos en su funcionamiento a esfuerzos constantes de torsión que son contrarrestados por la elastidad del material. Por este motivo están diseñados para que aguanten el máximo de revoluciones sin deformarse. Se fabrican en tubo de acero elástico, con su sección longitudinal en forma de uso (mas grueso en el medio que en los extremos) y perfectamente equilibrados para no favorecer los esfuerzos en ningún punto determinado.
Además del esfuerzo de torsión, el árbol de transmisión está sometido a otro de oscilación alrededor de su centro fijo de rotación. Debido a este movimiento de oscilación se modifican continuamente las longitudes de las uniones, dando como resultado un movimiento axial del árbol de transmisión
12.1 ÁRBOLES DE TRANSMICION CON JUNTA UNIVERSAL CARDAN
La juntas cardan son las mas empleadas en la actualidad, ya que pueden transmitir un gran par motor y permite desplazamientos angulares de hasta 15º en las de construcción normal, llegando hasta los 25º en las de construcción especial. Tienen el inconveniente de que cuando los ejes giran desalineados quedan sometidos a variaciones de velocidad angular y, por tanto, a esfuerzos alternos que aumentan la fatiga de los materiales de los que están construidos.
La oscilación de la velocidad es mayor cuanto mayor sea el ángulo aunque, normalmente, este ángulo en los vehículos es muy pequeño y, por tanto, las variaciones de velocidad son prácticamente despreciables.
La junta cardan esta constituida por dos horquillas unidas entre si por una cruceta, montada sobre cojinetes de agujas encajados a presión en los alojamientos de las horquillas y sujetos a ellas mediante circlips o bridas de retención.
Una de las horquillas va unida al tubo de la transmisión y la otra lleva la brida de acoplamiento para su unión al grupo propulsor del puente. En el otro lado del tubo, la junta cardan va montada sobre una unión deslizante, formada por un manguito estriado interiormente que forma parte de una de las horquillas, acoplándose al estriado del tubo. El conjunto así formado constituye una unión oscilante y deslizante.
Estos árboles no sufren, generalmente, averías de ningún tipo, salvo rotura del propio árbol, en cuyo caso hay que cambiar el conjunto, ya que no admite reparación. El único desgaste que pueden sufrir esta en los cojinetes de la cruceta, en cuyo caso se sustituyen éstos o se procede a cambiar la cruceta.
La protección del acoplamiento estriado la asegura el casquillo guardapolvo y el engrase de las articulaciones de la junta cardan se efectúa con grase consistente por los engrasadores.
12.2 ÁRBOLES DE TRANSMISION CON JUNTA UNIVERSALES ELASTICAS
Estos árboles se emplean cuando el puente trasero va fijo a la carrocería o para secciones intermedias de transmisión; por tanto, no necesitan transmitir el giro con grandes variaciones angulares. Como juntas se emplean discos de tejido o articulaciones de goma interpuesta entre dos bridas sujetas con pernos de unión.
Las juntas de disco, permiten un ángulo de desviación de 3 a 5º y están constituidas por uno o dos discos elásticos (tejido de tela engomada), interpuestos entre la brida del puente o caja de cambios y la brida de transmisión.
Las juntas con articulaciones de goma (silentblock), al ser mas elásticas que los discos, permiten desviaciones angulares de 5 a 8º. Tienen la ventaja de amortiguar las oscilaciones y ruidos en la transmisión; además, pueden eliminar el elemento deslizante, debido a su propia elasticidad transversal, cuando va montada entre elementos fijos.
12.3 SEMIARBOLES DE TRANSMISION O PALIERES
Los semiarboles o palieres pueden ser rígidos o articulados (para suspensiones independiente) tienen la misión de transmitir el movimiento desde el diferencial a las ruedas. Están constituidos por un eje de acero forjado, uno de sus extremos se acopla al planetario del diferencial y, el otro extremo se acopla al cubo de la rueda.
En vehículos con motor delantero y propulsión trasera dotada de puente trasero flotante (sin suspensión independiente) se emplean para el montaje de estos semiárboles, varios sistemas:
Montaje semiflotante: En este sistema el palier se apoya por un extremo en el planetario del diferencial y, por el otro lado, lo hace en la trompeta del puente, a través de un cojinete. Con este montaje, el peso del vehículo descansa en y queda totalmente soportado por el palier que, además, transmite el giro a la rueda; queda, por tanto, sometido a esfuerzos de flexión y torsión; por esta razón, estos palieres tiene que ser de construcción mas robustos.
Montaje tres cuartos flotante: En este montaje el palier se une al cubo de la rueda, siendo este el que se une al mangón a través de un cojinete. En este caso, el peso del vehículo se transmite desde la trompeta del puente al cubo de la rueda y el palier queda libre de este esfuerzo, teniendo
únicamente que mantener el cubo alineado y transmitir el giro.
Montaje flotante: En este montaje (el mas utilizado en los camiones) el cubo de la rueda se apoya en el mangón del puente a través de dos cojinetes, quedando así alineada la rueda que soporta el peso del vehículo. El palier queda liberado de todo esfuerzo, ya que solamente tiene que transmitir el giro de las ruedas.
En los montajes semiflotantes y tres cuartos flotante, el palier no puede ser extraído del puente sin haber antes liberado a la rueda del peso del vehículo, cosa que no ocurre con este ultimo sistema en el que, como puede verse, el palier queda totalmente libre.
12.4 SEMIARBOLE DE TRANMISION CON MOTOR Y PROPULSION TRASEROSY SUSPENSION INDEPENDIENTE
Uno de los mas empleados es el que se ve en la figura inferior, donde el palier se une por un extremo al planetario por medio de los patines alojados en el cajeado del mismo. Su forma esférica les permite deslizarse en el cajeado y adaptarse perfectamente a cualquier posición del palier. Por el otro extremo se acopla el manguito por medio del estriado de ambos y que permite el deslizamiento del palier dentro del mismo, ajustando así la longitud diferencial-rueda por muy accidentado que sea el terreno.
El árbol de la rueda se acopla por medio de su estriado a la junta elástica, que consiste en un manguito o taco de caucho con un estriado interior, para que su acoplamiento al árbol de la rueda sea elástico, sujeto al mismo con la tuerca. La junta elástica se une al manguito y transmite así el movimiento desde el planetario a la rueda montada en la cabeza del árbol.
La junta elástica y los patines constituyen el sistema oscilante que hace que el giro pueda transmitirse a la rueda en cualquier posición de la misma, debido a las desigualdades del terreno. El sistema va montado al aire y lleva un protector de goma para evitar que entre polvo en el interior de la caja de cambios.
Otro tipo de semiarbol para motor y propulsión traseros es el que se ve en la figura inferior que consiste en interponer una junta cardan, la cual se une por uno de sus extremos al planetario y, por el otro lado, al palier y cubo de rueda.
En este sistema el palier no va montado al aire, sino dentro de una trompeta
que va unida al carter por un sistema que permite adaptarse a las incidencias del terreno, apoyándose al palier en esta trompeta con interposición del rodamiento.

MECANISMO DIFERENCIAL

9. MECANISMO DIFERENCIAL
El mecanismo diferencial tiene por objeto permitir que cuando el vehículo dé una curva sus ruedas propulsoras puedan describir sus respectivas trayectorias sin patinar sobre el suelo. La necesidad de este dispositivo se explica por el hecho de que al dar una curva el coche, las ruedas interiores a la misma recorren un espacio menor que las situadas en el lado exterior, puesto que las primeras describen una circunferencia de menor radio que las segundas. El diferencial reparte el esfuerzo de giro de la transmisión entre los semiejes de cada rueda, actuando como un mecanismo de balanza; es decir, haciendo repercutir sobre una de las dos ruedas el par, o bien las vueltas o ángulos de giro que pierda la otra. Esta característica de funcionamiento supone la solución para el adecuado reparto del par motor entre ambas ruedas motrices cuando el vehículo describe una curva, pero a la vez se manifiesta como un serio inconveniente cuando una de las dos ruedas pierde su adherencia con el suelo total o parcialmente.
El diferencial consta de engranajes dispuestos en forma de "U" en el eje. Cuando ambas ruedas recorren el mismo camino, por ir el vehículo en línea recta, el engranaje se mantiene en situación neutra. Sin embargo, en una curva los engranajes se desplazan ligeramente, compensando con ello las
diferentes velocidades de giro de las ruedas.
Un vehículo todo terreno# puede tener hasta tres diferenciales: uno en el eje frontal, uno en el eje trasero y un diferencial central.
En estas circunstancias, cuando por ejemplo una de las dos ruedas del eje motriz rueda momentáneamente sobre una superficie deslizante (hielo, barro…), o bien se levanta en el aire (a consecuencia de un bache o durante el trazado de una curva a alta velocidad), la característica de balanza del diferencial da lugar a que el par motor se concentre en la rueda cuya adherencia se ha reducido. Esta rueda tiende a embalarse, absorbiendo todo el par, mientras que la opuesta permanece inmóvil, lo que se traduce en pérdida de tracción del coche.
10. TIPOS DE DIFERENCIALES:
10.1 Diferencial convencional:
Se fabrica de fundición y es el elemento que actúa de soporte del resto de piezas. En la carcasa se acopla la corona del grupo cónico y el conjunto diferencial.
El grupo cónico consta de un piñón de ataque que recibe movimiento del eje secundario o árbol de transmisión, y de una corona dentada, el piñón de ataque y la corona pueden tener dentado cónico y recto.
Consta de una carcasa que en el interior se encuentran dos piñones (planetarios), que sirven para dar movimiento a los palieres, y luego encontramos otros piñones (satélites), que engranan con los planetarios a 90º.
10.2 Diferencial bloqueable 100% (Manual):
Tiene la particularidad de que el conductor puede decidir cuando bloquear el diferencial simplemente pulsando un botón en el salpicadero.
El principio de funcionamiento es el siguiente:
Nosotros podemos decidir cuando conectar el bloqueo y se hace mediante la pulsación de un interruptor que se instala en el salpicadero y pone en marcha el compresor.
Elegimos el diferencial a bloquear pulsando el botón correspondiente. Esta acción hará que el aire a presión circule por una manguera especial y una vez llegue al diferencial, mueva el mecanismo del bloqueo.
Se consigue por tanto que ambas ruedas del mismo eje, reciban la misma cantidad de par motor y evitamos el efecto diferencial.
Ventajas:
Permite decidir cuando bloquear o desbloquear el diferencial.
Ideal para uso intensivo off-road.
Si es ARB, nos aprovechamos del compresor para otras funciones.
No interfiere en la conducción “normal” sobre asfalto, si está desconectado.
Desventajas:
Coste de adquisición alto.
Necesita mantenimiento minucioso.
Propenso a algunos problemas debido a su alta sofisticación.
10.3 Diferencial de tipo LSD (Limited Slip Differential).
Este tipo de dispositivo está compuesto por un conjunto de discos (embragues viscosos) que en combinación de un aceite especial y un aditivo a base de siliconas, realizan en conjunto un bloqueo de diferencial, pero en un porcentaje limitado, no superior al 25 %. Cuando dejamos una rueda sin tracción, se produce un giro alocado de esta (efecto diferencial), mientras la otra del mismo eje se queda parada aunque esté apoyada sobre el firme. Ese momento diferencial hace que los embragues viscosos patinen entre sí y hagan subir la temperatura del aceite, lo cual hace que este gane volumen y en cierta manera se peguen los embragues entre sí, propiciando un cierto bloqueo.La particularidad de este sistema es que la unión no es muy sólida y además es de efecto retardado, al menos hasta que se calienta el aceite (1 segundo o así). Al mismo tiempo, solo es capaz de frenar la rueda sin tracción, aproximadamente un 25%, que será “reenviado” a la rueda que sí tracciona.
Ventajas:
Especialmente apto para realizar pistas rápidas.
No interfiere en la conducción normal sobre asfalto.
Ayuda en maniobras de franqueo sencillas.
Desventajas:
No bloquea lo suficiente en maniobras extremas off-road.
Precio de adquisición, medio/alto.
Necesita mantenimiento adecuado (aceite y aditivo especial).
10.4 Diferencial autoblocante 100 % (Automático):
Este tipo de dispositivo, bastante más sencillo que un LSD y también más barato. Se caracteriza porque tiene una capacidad de bloqueo del 100%. Es decir, impide que el diferencial mande el 100% del par que recibe, a la ruda que patina, concentrando por tanto, toda la fuerza en la rueda que sí tracciona. Su efectividad es bastante alta, sobre todo en terreno duro como la roca, siendo ideal para la práctica de trial y rutas extremas.
El diferencial autoblocante 100% sí se hace sentir de alguna manera, en una conducción normal sobre asfalto, los diferenciales autoblocantes de este
tipo, no es que bloqueen cuando detectan las perdidas de tracción, sino que normalmente van siembre bloqueados en circulación, salvo en algunas situaciones.
Cuando instalamos un diferencial autoblocante, hay que retirar los satélites del diferencial original y sustituirlos por unas coronas dentadas. Estos satélites son indispensables para que se produzca el efecto diferencial, y por tanto, propician el hecho de tomar una curva suavemente. Las nuevas coronas están dentadas y casan perfectamente con los planetarios que a su vez están acoplados a los palieres.
Cuando circulamos en línea recta, los planetarios van entrelazados con las coronas del bloqueo y esto hace que exista comunicación entre ambos palieres del mismo eje, provocando que ambos neumáticos reciban a la fuerza, idéntico par motor y giren a la misma velocidad.
Al tomar una curva, si seguimos acelerando, y no soltamos el pedal de acelerador o no mantenemos la velocidad constante, se producirá cierta tensión sobretodo si la curva es muy cerrada, lo que redundará en un chirrido de los neumáticos en un intento de liberar la diferencia de giro. Para evitar esto, los diferenciales autoblocantes montan un sistema que permite que se desbloqueen ambas coronas, pero es indispensable que se cumplan los siguientes requisitos: subir bastante las presiones a los neumáticos para que exista la menor superficie de contacto con el suelo, y hacer una conducción más suave y preventiva, que consiste en no tomar las curvas acelerando al mismo tiempo, sino más bien, tomarlas con inercia y manteniendo la velocidad.
Una de las características de estos bloqueos, es su sonido característico al desbloquearse. Cuando esto ocurre (en curva) se escucha un ligero "clack" "clack" (metálico) que se debe a que las coronas dentadas resbalan sobre los planetarios, también dentados.
Ventajas:
Especialmente apto para pruebas de trial.
Precio económico. Aprox. 350 €.
Relativamente fácil de montar en el diferencial.
Bajo mantenimiento.
Desventajas:
No podemos desconectarlo a voluntad.
Interfiere un poco en conducción sobre asfalto.
Dificulta maniobras en paredes laterales deslizantes.
10.5 Diferencial Torsen:
El Torsen (sensible al par) es un tipo de diferencial cuya peculiaridad radica en que reparte la fuerza que procede del motor a las ruedas de forma
independiente a la velocidad rotatoria de cada una de ellas.
Su gran virtud es disponer siempre del máximo par en la rueda que mas agarre tiene, sin tener que llegar al deslizamiento en la rueda de menor agarre, y que este propicie el blocaje del diferencial, esto refleja en un mejor comportamiento sin pérdidas de tracción en ninguna rueda, mientras hay capacidad de transmitir, lo que favorece las aceleraciones y evita derivas que tengan que ser controladas.
Su otra ventaja es que puede repartir la fuerza del motor a cada semieje (palier) en función de la resistencia que oponga cada rueda al giro, pero al mismo tiempo permite que la rueda interior en una curva gire menos que la exterior aunque esta última reciba menos par.
 
Este diferencial basa su funcionamiento en la combinación de una serie de engranajes convencionales y helicoidales. En concreto, se utilizan tres pares de ruedas helicoidales que engranan a través de dientes rector situados en sus extremos. La retención o el aumento de la fricción se produce porque las ruedas helicoidales funcionan como un mecanismo de tornillo sinfín: el punto de contacto entre los dientes se desplaza sobre una línea recta a lo largo del propio diente, lo que supone unir al movimiento de giro de las ruedas un movimiento de deslizamiento que supone fricción.
Si lo comparamos con un diferencial convencional, en un Torsen se sustituyen los satélites convencionales por tres pares de engranajes helicoidales, engranados dos a dos por piñones de dientes rectos en sus extremos. Los planetarios en este caso son tornillos sinfín, con los cuales engrana cada uno de los engranajes helicoidales.
El diferencial Torsen se complementa perfectamente con los controles de tracción electrónicos (ABS/TCS), cosa que no ocurre con los diferenciales autoblocantes de deslizamiento limitado (LSD), que permiten un cierto deslizamiento de las ruedas antes de actuar, por lo que la tracción (aceleración) se pierde durante unos momentos, hasta que actúan los sistemas de control de tracción tanto el mecánico como el electrónico.
 
 
Ventajas:
Respuesta rápida ante pérdidas de tracción.
Desventajas:
Muy caro.
Muy rígido en su funcionamiento.
No permite controlarlo.
10.6 Otras consideraciones de los diferenciales:
La utilidad de los diferenciales no solo es el reparto de par motor a cada semieje, también tienen otros cometidos interesantes. El más importante es que cambiando el piñón y la corona del diferencial, podemos variar el desarrollo final de la transmisión.
Otro dato muy importante a tener en cuenta es que si se decide cambiar el piñón y la corona de ambos grupos, no es un tema sencillo ni barato. Estos elementos siempre se compran emparejados porque se fabrican a la vez y se deben cambiar al mismo tiempo, no pudiéndose separar para mezclar con otro juego, aunque sea de la misma relación final.
10.7 Mantenimiento:
Los diferenciales, como cualquier elemento mecánico, necesitan de un buen mantenimiento. Hay que respetar escrupulosamente los periodos de cambio del aceite, además de añadirle el que está especificado por el fabricante, muy especialmente en los diferenciales que dispongan del bloqueo LSD o ARB, o aquellas personas que circulen bajo condiciones severas.
Las carcasas de los diferenciales cuentan con unas válvulas en su parte superior, que en condiciones ideales dejan salir la presión que puede acumularse en el interior del diferencial, pero impiden la entrada de agentes extraños.

DESMONTAJE DSG

7. FUNCIONAMIENTO DE LA DSG
La idea es engranar la siguiente marcha antes de soltar la actual, para lo cual tiene dos engranajes para cada marcha, solapando así los procesos y haciéndolos más rápidos.
El principio de funcionamiento del cambio de marchas es el mismo que rige la ley de la palanca, que permite mover, con una fuerza pequeña, un peso grande, sin más que utilizar un brazo largo. Para ello, los elementos principales dentro de la caja de cambios son las ruedas dentadas, que se comportan como si fuesen una serie de palancas consecutivas. Si el movimiento entra por un piñón pequeño y sale por uno más grande se conseguirá aumentar el par pero se reducirá la velocidad de giro: mientras que si el par entra por la rueda grande ocurrirá lo contrario.


7.1 DESMONTAJE DE LA CAJA DSG
Tareas a tener en cuenta a la hora de realizar el desmontaje:
1. Realizar el vaciado del líquido lubricante que se pueda encontrar en su interior.
2. Colocar los piñones que se vayan desmontando de forma ordenada para facilitar el posterior montaje.
Proceso de desmontaje:
1. Separar la caja de cambios del conjunto motor, para ello se han de retirar los correspondientes tornillos que la fijan, situados en el contorno de unión con el motor.
2. Retirar la tapa colocada en el extremo opuesto correspondiente al cárter de 5ª velocidad.
3. Sacar la carcasa que recubre al conjunto de engranajes interiores de la caja de cambios de manera que tan solo quede el conjunto de ejes con sus correspondientes piñones y acopladores.
4. Desmontar los acopladores con sus correspondientes varillas y los
ejes con sus correspondientes piñones.
5. Una vez con los ejes colocados sobre el banco de trabajo, procedemos a la retirada de todos los piñones alojados sobre éstos, extrayendo anteriormente los circlips de sujeción.
6. Por último realizamos el desmontaje de la timonearía de selección de velocidades.


8. ELEMENTOS QUE LA CONTITUYEN
Las cajas automáticas están formadas por los siguientes elementos:
Trenes epicicloidales.
Frenos y embragues.
Rueda libre.
Dispositivo de aparcamiento.
Bomba de aceite.
Caja de válvulas.
Sensores.
Centralita electrónica
.
Los trenes epicicloidales tienen dos formas de acoplamiento:
1. Tren Simpson: consiste en unir dos trenes epicicloidales por un mismo piñón planetario.
2. Tren Ravigneaux: une dos planetarios por un mismo piñón satélite.

CAJA DE CANVIOS AUTOMATICA

6. CAJAS DE CAMBIOS AUTOMÁTICAS
Consiste en dos trenes de engranajes independientes (en el caso de la caja de 7 marchas, uno para las marchas pares y la marcha atrás, y el otro para las impares), con dos embragues, acoplados a cada uno de los ejes. De esta forma, la siguiente marcha está siempre engranada, y sólo es necesario desacoplar el embrague del eje de la marcha actual y acoplar el del otro eje, por lo que el resultado son unos cambios de marcha suave y sin interrupción alguna de entrega de potencia a las ruedas. El tiempo en el que un embrague desembraga mientras el otro está embragando se mide en mili segundos.
La principal diferencia de esta versión de 7 velocidades con su predecesora de 6, consiste en que el doble embrague no está bañado en aceite, sino que trabaja en seco.
La caja de cambios está diseñada para motores de hasta 250 Nm de par, y mejora la dinámica de arranque y el rendimiento del motor, con unas prestaciones a las que hay que sumar un reducido consumo de combustible y, por consiguiente, unas menores emisiones de CO2 con respecto a idéntica versión de motor con cambio de marchas manual.

SINCRONIZADORES

5. SINCRONIZADORES
Las cajas de cambio desde hace muchos años utilizan para seleccionar las distintas velocidades unos dispositivos llamados: sincronizadores, cuya constitución hace que un dentado interno ha de engranar con el piñón loco del eje secundario correspondiente a la velocidad seleccionada. Para poder hacer el acoplamiento del sincronizador con el piñón correspondiente, se comprende que es necesario igualar las velocidades del eje secundario (con el que gira solidario el sincronizador) y del piñón a enclavar, que es arrastrado por el tren intermediario, que gira a su vez movido por el motor desde el primario.Con el vehículo en movimiento, al activar el conductor la palanca del cambio para seleccionar una nueva relación, se produce de inmediato el desenclavamiento del piñón correspondiente a la velocidad con que se iba circulando, quedando la caja en posición de punto muerto. Esta operación es sencilla de lograr, puesto que solamente se requiere el desplazamiento de la corona del sincronizador, con el que se produce el desengrane del piñón. Sin embargo, para lograr un nuevo enclavamiento, resulta imprescindible igualar las velocidades de las piezas a engranar (piñón loco del secundario y eje), es decir, sincronizar su movimiento, pues de lo contrario, se producirían golpes en el dentado, que pueden llegar a ocasionar roturas y ruidos en la maniobra.Como el eje secundario gira arrastrado por las ruedas en la posición de punto muerto de la caja, y el piñón loco es arrastrado desde el motor a través del primario y tren intermediario, para conseguir la sincronización se hace necesario el desembrague, mediante el cual, el eje primario queda en libertad sin ser arrastrado por el motor y su giro debido a la inercia puede ser sincronizado con el del eje secundario. Por esta causa, las maniobras del cambio de velocidad deben ser realizadas desembragando el motor, para volver a embragar progresivamente una vez lograda la selección de la nueva relación deseada.
En la figura inferior tenemos un sincronizador con "fiador de bola", donde puede verse el dentado exterior o auxiliar (1) del piñón loco del eje secundario (correspondiente a una velocidad cualquiera) y el cono macho (2) formado en el. El cubo deslizante (7) va montado sobre estrías sobre el eje secundario (8), pudiéndose deslizarse en él un cierto recorrido, limitado por topes adecuados. La superficie externa del cubo está estriada también y recibe a la corona interna del manguito deslizante (3), que es mantenida centrada en la posición representada en la figura, por medio de un fiador de bola y muelle (6).
Para realizar una maniobra de cambio de velocidad, el conductor lleva la palanca a la posición deseada y, con esta acción, se produce el desplazamiento del manguito deslizante, que por medio del fiador de bola (6), desplaza consigo el cubo deslizante (7), cuya superficie cónica interna empieza a frotar contra el cono del piñón loco que, debido a ello, tiende a igualar su velocidad de giro con la del cubo sincronizador (que gira solidario con el eje secundario). Instantes después, al continuar desplazandose el manguito deslizante venciendo la acción del fiador, se produce el engrane de la misma con el dentado auxiliar del piñón loco sin ocasionar golpes ni ruidos en esta operación, dado que las velocidades de ambas piezas ya están sincronizadas. En estas condiciones, el piñón loco queda solidario del eje secundario, por lo que al producirse la acción de embragado, será arrastrado por el giro del motor con la relación seleccionada.

FUNCIONAMIENTO

4. FUNCIONAMIENTO
Constituida una caja de cambios como se ha explicado, las distintas relaciones se obtienen por la combinación de los diferentes piñones, en consecuencia con sus dimensiones.En las cajas de cambio de tres ejes, el sistema de engranajes de doble reducción es el utilizado generalmente en las cajas de cambio, pues resulta mas compacto y presenta la ventaja sustancial de tener alineados entre si los ejes de entrada y salida. Para la obtención de las distintas relaciones o velocidades, el conductor acciona una palanca de cambios, mediante la cual, se produce el desplazamiento de los distintos cubos de sincronización (sincronizadores), que engranan con los piñones que transmiten el movimiento.
En esta caja de cambios (figura superior) se produce una doble reducción cuando los piñones de "toma constante" (B y C) son de distintas dimensiones (nº de dientes). Por eso para calcular la reducción, tendremos utilizar la siguiente formula para la saber el valor de reducción. Por ejemplo en 1ª velocidad tendremos:
Rt = relación de transmisiónB, C, G, J = nº de dientes de los respectivos piñones
4.1 1ª VELOCIDAD
El desplazamiento del sincronizador de 1ª/2ª (N) hacia la derecha, produce el enclavamiento del correspondiente piñón loco (I) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose la oportuna reducción. En esta velocidad se obtiene la máxima reducción de giro, y por ello la mínima velocidad y el máximo par.
4.2 2ª VELOCIDAD
El desplazamiento del sincronizador de 1ª/2ª (N) hacia la izquierda, produce el enclavamiento del correspondiente piñón loco (J) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose la oportuna reducción. En esta velocidad se obtiene una reducción de giro menor que en el caso anterior, por ello aumenta la velocidad y el par disminuye.
 
4.3 3ª VELOCIDADEl desplazamiento del sincronizador de 3ª/4ª (O) hacia la derecha, produce el enclavamiento del correspondiente piñón loco (H) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose la oportuna reducción. En esta velocidad se obtiene una reducción de giro menor que en el caso anterior, por ello aumenta la velocidad y el par disminuye.
4.4 4ª VELOCIDAD
El desplazamiento del sincronizador de 3ª/4ª (O) hacia la izquierda, produce el enclavamiento del correspondiente piñón de arrastre o toma constante (B) del eje primario, que se hace solidario con el eje secundario, sin intervención del eje intermediario en este caso. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniéndose una conexión directa sin reducción de velocidad. En esta velocidad se obtiene una transmisión de giro sin reducción de la velocidad. La velocidad del motor es igual a la que sale de la caja de cambios, por ello aumenta la velocidad y el par disminuye.
 
4.5 MARCHA ATRÁS (M.A.)
Cuando se selecciona esta velocidad, se produce el desplazamiento del piñón de reenvió (T), empujado por un manguito. Al moverse el piñón de reenvió, engrana con otros dos piñones cuya particularidad es que tienen los dientes rectos en vez de inclinados como los demás piñones de la caja de cambios. Estos piñones pertenecen a los ejes intermediario y secundario respectivamente. Con esto se consigue una nueva relación, e invertir el giro del tren secundario con respecto al primario. La reducción de giro depende de los piñones situados en el eje intermediario y secundario por que el piñón de reenvió actúa únicamente como inversor de giro. La reducción de giro suele ser parecida a la de 1ª velocidad. Hay que reseñar que el piñón del eje secundario perteneciente a esta velocidad es solidario al eje, al contrario de lo que ocurre con los restantes de este mismo eje que son "locos".
En la caja de cambios explicada , se obtienen cuatro velocidades hacia adelante y una hacia atrás.

CAJA DE CANVIOS MANUALES

3. CAJA DE CAMBIOS MANUALES

El sistema de cambio de marchas manual ha evolucionado notablemente desde los primeros mecanismos de caja de cambios de marchas manuales sin dispositivos de sincronización hasta las actuales cajas de cambio sincronizadas de dos ejes.Independientemente de la disposición transversal o longitudinal y delantera o trasera, las actuales cajas de cambios manuales son principalmente de dos tipos:
De tres ejes: un eje primario recibe el par del motor a través del embrague y lo transmite a un eje intermediario. Éste a su vez lo transmite a un eje secundario de salida, coaxial con el eje primario, que acciona el grupo diferencial.
De dos ejes: un eje primario recibe el par del motor y lo transmite de forma directa a uno secundario de salida de par que acciona el grupo diferencial.
En ambos tipos de cajas manuales los piñones utilizados actualmente en los ejes son de dentado helicoidal, el cual presenta la ventaja de que la transmisión de par se realiza a través de dos dientes simultáneamente en lugar de uno como ocurre con el dentado recto tradicional siendo además la longitud de engrane y la capacidad de carga mayor. Esta mayor suavidad en la transmisión de esfuerzo entre piñones se traduce en un menor ruido global de la caja de cambios. En la marcha atrás se pueden utilizar piñones de dentado recto ya que a pesar de soportar peor la carga su utilización es menor y además tienen un coste más reducido.En la actualidad el engrane de las distintas marchas se realiza mediante dispositivos de sincronización o "sincronizadores" que igualan la velocidad periférica de los ejes con la velocidad interna de los piñones de forma que se consiga un perfecto engrane de la marcha sin ruido y sin peligro de posibles roturas de dentado. Es decir, las ruedas o piñones están
permanentemente engranados entre sí de forma que una gira loca sobre uno de los ejes que es el que tiene que engranar y la otra es solidaria en su movimiento al otro eje. El sincronizador tiene, por tanto, la función de un embrague de fricción progresivo entre el eje y el piñón que gira libremente sobre él. Los sincronizadores suelen ir dispuestos en cualquiera de los ejes de forma que el volumen total ocupado por la caja de cambios sea el más reducido posible. Existen varios tipos de sincronizadores de los cuales destacan: sincronizadores con cono y esfera de sincronización, sincronizadores con cono y cerrojo de sincronismo, sincronizadores con anillo elástico, etc.El accionamiento de los sincronizadores se efectúa mediante un varillaje de cambio que actúa mediante horquillas sobre los sincronizadores
desplazándolos axialmente a través del eje y embragando en cada momento la marcha correspondiente. Los dispositivos de accionamiento de las distintas marchas dependen del tipo de cambio y de la ubicación de la palanca de cambio.La situación de la caja de cambios en el vehículo dependerá de la colocacion del motor y del tipo de transmisión ya sea está delantera o trasera.
 
 
Estas dos disposiciones de la caja de cambios en el vehículo son las mas utilizadas, aunque existe alguna mas, como la de motor delantero longitudinal y tracción a las ruedas delanteras.
- Caja de cambios manual de tres ejes.Este tipo de cajas es el más tradicional de los usados en los vehículos actuales y tiene la ventaja principal de que al transmitir el par a través de tres ejes, los esfuerzos en los piñones son menores, por lo que el diseño de éstos puede realizarse en materiales de calidad media.En la figura inferior se muestra una corte longitudinal de una caja de cambios manual de cuatro velocidades dispuesta longitudinalmente. El par motor se transmite desde el cigüeñal del motor hasta la caja de cambios a través del embrague (Q). A la salida del embrague va conectado el eje primario (A) girando ambos de forma solidaria. De forma coaxial al eje primario, y apoyándose en éste a través de rodamiento de agujas, gira el eje secundario (M) transmitiendo el par desmultiplicado hacia el grupo cónico diferencial. La transmisión y desmultiplicación del par se realiza entre ambos ejes a través del eje intermediario (D).
El eje primario (A) del que forma parte el piñón de arrastre (B), que engrana en toma constante con el piñón (C) del árbol intermediario (D), en el que están labrados, además, los piñones (E, F y G), que por ello son solidarios del árbol intermediario (D). Con estos piñones engranan los piñones (H, I y J), montados locos sobre el árbol secundario (M), con interposición de cojinetes de agujas, de manera que giran libremente sobre el eje arrastrados por los respectivos pares del tren intermediario.
El eje primario recibe movimiento del motor, con interposición del embrague (Q) y el secundario da movimiento a la transmisión, diferencial y, por tanto, a las ruedas. Todos los ejes se apoyan en la carcasa del cambio por medio de cojinetes de bolas, haciéndolo la punta del eje secundario en el interior del
piñón (B) del primario, con interposición de un cojinete de agujas.Para transmitir el movimiento que llega desde el primario al árbol secundario, es necesario hacer solidario de este eje a cualquiera de los piñones montados locos sobre él. De esta manera, el giro se transmite desde el primario hasta el tren fijo o intermediario, por medio de los piñones de toma constante (B y C), obteniéndose el arrastre de los piñones del secundario engranados con ellos, que giran locos sobre este eje. Si cualquiera de ellos se hace solidario del eje, se obtendrá el giro de éste.
La toma de velocidad se consigue por medio de sincronizadores (O y M), compuestos esencialmente por un conjunto montado en un estriado sobre el eje secundario, pudiéndose desplazar lateralmente un cierto recorrido. En este desplazamiento sobre el estriado el sincronizador se acopla con los piñones que giran locos sobre el árbol secundario.
En la figura inferior se muestra el despiece de una caja de cambios de engranajes helicoidales, con sincronizadores, similar a la descrita anteriormente. El eje primario 5 forma en uno de sus extremos el piñón de toma constante (de dientes helicoidales). Sobre el eje se monta el cojinete de bolas 4, en el que apoya sobre la carcasa de la caja de cambios, mientras que la punta del eje se aloja en el casquillo de bronce 1, emplazado en el volante motor.En el interior del piñón del primario se apoya, a su vez, el eje secundario 19, con interposición del cojinete de agujas 6. Por su otro extremo acopla en la carcasa de la caja de cambios por medio del cojinete de bolas 28. Sobre este eje se montan estriados los cubos sincronizadores, y "locos" los piñones. Así, el cubo sincronizador 10, perteneciente a tercera y cuarta velocidades, va estriado sobre el eje secundario, sobre el que permanece en posición por los anclajes que suponen las arandelas de fijación 9, 13 y 14. En su alojamiento interno se disponen los anillos sincronizadores 7 (uno a cada lado), cuyo dentado engrana en el interior de la corona desplazable del cubo sincronizador 10. Estos anillos acoplan interiormente, a su vez, en las superficies cónicas de los piñones del primario por un lado y del secundario 11 por otro.
Cuando la corona del cubo sincronizador 10 se desplaza lateralmente a uno u otro lado, se produce el engrane de su estriado interior, con el dentado de los anillos sincronizadores 7 y, posteriormente, con el piñón correspondiente en su dentado recto (si se desplaza a la izquierda, con el piñón del primario y a la derecha con el 11 del secundario). En esta acción, y antes de lograrse el engrane total, se produce un frotamiento del anillo sincronizador con el cono del piñón, que iguala las velocidades de ambos ejes, lo que resulta necesario para conseguir el engrane. Una vez logrado éste, el movimiento es transmitido desde el piñón al cubo sincronizador y de éste al eje secundario.