jueves, 9 de diciembre de 2010

Introducción de la Transmisión Manual



A lo largo de la década de los 1980, los modelos de automóviles pasaron a incorporar cajas manuales de cinco cambios - en la década de los 1990, sólo los automóviles de bajo costo o del segmento A tenían cajas de cuatro marchas. En la última década, los modelos de alta gama, en particular aquellos con motor diesel, pasaron a incorporar una sexta marcha, para poder circular en autopista con el motor a bajo régimen, y por lo tanto con consumos menores.

Los camiones pesados y Tractocamiones son los mayores usuarios de este tipo de transmisión debido a su eficiencia de arranque para cargar o arrastrar un peso a determinada velocidad, acompañado de apoyos como lo son un motor eléctrico junto a un convertidor de par denominado Dual, así como un freno motor que puede evitar un daño a la transmisión a la hora de una parada brusca

En Autobuses Interurbanos esta transmisión es usada en relación igualitaria a los camiones, aunque en algunos autobuses urbanos todavía se pueden ver transmisiones manuales de tipo Sincronizado las cuales no requieren de un dispositivo de dual, conservando la misma manera de engranar las relaciones de velocidad similares a las de un Auto común, algunos modelos de autobuses deben usar el dispositivo dual debido a la cobertura de rutas con topografía difícil así mismo otros debido al diseño del motor y transmisión pueden prescindir de usar el dispositivo de Dual.
A transmisión manual (también conocido como a cambio del palillo o apenas “palillo”, “impulsión recta”, o transmisión estándar) es un tipo de transmisión utilizado adentro automotor usos. Las transmisiones manuales ofrecen a menudo a conductor- funcionado embrague y un mueble engranaje selector. La mayoría de las transmisiones manuales del automóvil permiten que el conductor seleccione cualquier engranaje delantero en cualquier momento

La transmisión cambia la combinación de engranajes de acuerdo con las condiciones del uso del vehículo, como cambia también la velocidad y potencia del motor, transmitiendo éstas al movimiento de las ruedas. Cuando arranca el vehículo desde la condición de parada o cuando sube una cuesta, la transmisión desarrolla una gran fuerza y transmite esta al movimiento de las ruedas. Cuando se usa a grandes velocidades, la transmisión hace girar el movimiento de las ruedas a grandes velocidades y cuando se usa el vehículo marcha atrás, la transmisión origina el movimiento de ruedas para girar al contrario.


Configuración de la Transmisión
La apariencia externa y construcción de una transmisión puede diferenciarse dependiendo del modelo del vehículo, pero una transmisión consiste principalmente en las siguientes partes:


Eje Impulsor
Este eje transmite la potencia del motor a la transmisión vía el embrague. La parte trasera de este eje tiene un engranaje motriz que gira en contra del eje.

Contra eje

Este eje sostiene cada uno de los engranajes (1er. Engranaje, 2º Engranaje, 3er. Engranaje, 4º Engranaje, 5º engranaje y engranaje de marcha atrás). Cada uno de los engranajes sobre este eje conecta con los engranajes en el eje de salida.

Eje de Salida
Este eje sostiene desde el 1º hasta el 5º engranaje, así como a un mecanismo de conexión (mecanismo sincronizado) que sostiene cada engranaje de transmisión. Cada engranaje gira libremente en el eje de salida, con la potencia transmitida sólo para el engranaje que ha sido engranado.


Eje Intermedio
El engranaje intermedio de marcha atrás gira libremente. Cuando el vehículo es conducido marcha atrás este eje se mueve, conectando los engranajes de marcha atrás en el eje de salida y el contraeje.


                       

Componentes Principales




El Embrague


Esquema y mecanismo de operación

El embrague transmite la potencia del motor a la transmisión manual mediante su acoplamiento o desacoplamiento. También, hace la salida más suave, hace posible detener el vehículo sin parar el motor y facilita las operaciones del mismo.


Tipos de Embrague

Los siguientes tipos de embragues de automóvil son frecuentemente utilizados:


Embrague de Fricción

El disco de embrague (placa de fricción) presiona contra el volante del motor, transmitiendo potencia desde el motor por medio de la fuerza de fricción.



Operación del Embrague

Un embrague opera en una de las formas siguientes:


Embrague Mecánico
Los movimientos del pedal del embrague son transmitidos al embrague usando un cable.


Embrague Hidráulico
Los movimientos del pedal del embregue son transmitidos al embrague por presión hidráulica. Una varilla de empuje conectada al pedal de embrague genera presión hidráulica en el cilindro maestro cuando el pedal es presionado y esa presión hidráulica desconecta el embrague.
Embrague mecánicoEmbrague hidráulico


Funcionanmiento del Embrague



 

El mecanismo de embrague consiste en la unidad del embrague propiamente, la cual transmite la potencia del motor y desengancha éste desde la trasmisión. La unidad de embrague puede dividirse en el disco, que transmite la potencia por medio de la fuerza de fricción y la cubierta de embrague, que es integrada con la placa de presión y el resorte. EI mecanismo de operación consiste en una horquilla/rodamiento de desembrague que transmite el movimiento del pedal del embrague al resorte interior de la cubierta del embrague.


Disco de Embrague

Se trata de un disco redondo colocado entre el volante en el lado del motor  y la placa de presión interior de la cubierta del embrague. El material de fricción es fijado al exterior de la circunferencia y a ambos lados y una muesca es provista en el centro para fijar el eje de la transmisión. Además son provistos resortes para absorber y suavizar el impacto cuando la potencia es transmitida al centro.




Cubierta de Embrague
La cubierta de embrague empuja la placa de presión contra el disco de embrague para transmitir la potencia y para desenganchar el embrague. Un tipo usa varios resortes en espiral y otro tipo usa resorte de diafragma simple (resorte de placas).


Resorte de Diafragma

Este es un resorte de placas que tiene que empujar al disco de embrague contra el volante. Comparado a un resorte espiral, este tipo tiene las siguientes características:
  • Puede aligerar la fuerza requerida para presionar al pedal del embrague.
  • Empuja contra la placa de presión uniformemente.
  • Su fuerza no disminuye durante su uso a alta velocidad.
  • El número de piezas en la unidad de embrague puede ser menor.
Placa Presionadora:


Se trata de un anillo de acero que presiona el disco del embrague contra el volante motor usando el resorte en la cubierta de embrague. La superficie que pega contra el disco de embrague es plana. Esta placa es hecha de un material que tiene excelente resistencia al calor y resistencia al desgaste.


Cojinete de Desenganche del Embrague

El cojinete de desenganche del embrague es movido atrás y adelante, por la horquilla de desembrague, que recibe el movimiento del pedal del embrague. Este opera el resorte interior de la cubierta del embrague, causando luego el desenganche del embrague.
Transejes:
La relación transmisión / Transeje cambia la combinación de engranajes que transmiten potencia desde el motor al movimiento de las ruedas, además, cambia la velocidad del vehículo obtenida desde el motor. El transeje es una unidad que integra la transmisión y el mecanismo diferencial en un caso simple. Es usado en FF y vehículos similares. En las transmisiones automáticas y transejes automáticos cambia la combinación de engranaje automáticamente.




Eje cardan: 

Fue un elemento indispensable en casi todos los automóviles hasta la aparición masiva de la tracción delantera en los vehículos ligeros. Aun 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 transmisión hasta el, o los motrices. El eje cardan 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.


Chasis:


El chasis o bastidor del automóvil es la estructura que integra entre sí y sujeta tanto los componentes mecánicos, como el grupo moto propulsor y la suspensión de las ruedas, incluyendo la carrocería de un vehículo terrestre.
Aporta rigidez y forma a un vehículo u objeto. El chasis sostiene varias partes mecánicas como el motor, la suspensión, el sistema de escape y la caja de dirección. El chasis es considerado como el componente más significativo de un automóvil. Es el elemento más fundamental que da fortaleza y estabilidad al vehículo en diferentes condiciones. En las motocicletas ha sufrido un desarrollo tal que hoy día su diseño hace la diferencia por ejemplo en competición.


Palanca de velocidades

El mecanismo usado para operar la transmisión consiste principalmente en los mecanismos de cambios, el cual seleccionan el engranaje de transmisión y el mecanismo sincronizado, lo que hace posible el enganche de los engranajes fácilmente.

Mecanismo de Cambios

Cuando la palanca de cambios es operada, este mecanismo mueve el resorte del cubo vía la horquilla interior de cambios de la transmisión y cambia la combinación de engranajes que son conectados.Palanca de velocidades
El mecanismo usado para operar la transmisión consiste principalmente en los mecanismos de cambios, el cual seleccionan el engranaje de transmisión y el mecanismo sincronizado, lo que hace posible el enganche de los engranajes fácilmente.












Engranes:

En los vehículos, la caja de cambios o caja de velocidades es el elemento encargado de acoplar el motor y el sistema de transmisión con diferentes relaciones de engranes o engranajes, de tal forma que la misma velocidad de giro del cigüeñal puede convertirse en distintas velocidades de giro en lasruedas. El resultado en la ruedas de tracción generalmente es la reducción de velocidad de giro e incremento del torque.

Los dientes de los engranajes de las cajas de cambio son helicoidales y sus bordes están redondeados para no producir ruido o rechazo cuando se cambia de velocidad. La fabricación de los dientes de los engranajes es muy cuidada para que sean de gran duración. Los ejes del cambio están soportados por rodamientos de bolas y todo el mecanismo está sumergido en aceite denso para mantenerse continuamente lubricado.


Constitución de una Transmisión Manual


La caja de cambios está constituida por una serie de ruedas dentadas dispuestas en tres árboles.
  • Árbol primario. Recibe el movimiento a la misma velocidad de giro que el motor. Habitualmente lleva un único piñón conductor en las cajas longitudinales para tracción trasera o delantera. En las transversales lleva varios piñones conductores. Gira en el mismo sentido que el motor.
  • Árbol intermedio o intermediario. Es el árbol opuesto o contraeje. Consta de un piñón corona conducido que engrana con el árbol primario, y de varios piñones (habitualmente tallados en el mismo árbol) que pueden engranar con el árbol secundario en función de la marcha seleccionada.Gira en el sentido opuesto al motor.
En las cajas transversales este eje no existe.
  • Árbol secundario. Consta de varios engranajes conducidos que están montados sueltos en el árbol, pero que se pueden hacer solidarios con el mismo mediante un sistema de desplazables. Gira en el mismo sentido que el motor(cambios longitudinales), y ensentido inverso en las cajas transversales. En otros tipos de cambio, especialmente motocicletas y automóviles y camiones antiguos, los piñones se desplazan enteros sobre el eje.
La posición axial de cada rueda es controlada por unas horquillas accionadas desde la palanca de cambios y determina qué pareja de piñones engranan entre el secundario y el intermediario. , o entre primario y secundario según sea cambio longitudinal o transversal. Cuando se utilizan sincronizadores, el acoplamiento tangencial puede liberarse en función de la posición axial de estos y las ruedas dentadas no tienen libertad de movimiento axial. En las cajas transversales, la reducción odesmultiplicación final eje secundario/corona del diferencial invierte de nuevo el giro, con lo que la corona gira en el mismo sentido que el motor.
  • Eje de marcha atrás. Lleva un piñón que se interpone entre los árboles intermediario y secundario (longitudinal) o primario y secundario (transversal) para invertir el sentido de giro habitual del árbol secundario. En el engranaje de marcha atrás, normalmente se utiliza un dentado recto, en lugar de un dentado helicoidal, más sencillo de fabricar.
Véase también: Engranaje
Todos los árboles se apoyan, por medio de cojinetes, axiales, en la carcasa de la caja de cambios, que suele ser de fundición gris,(ya en desuso) aluminio o magnesio y sirve de alojamiento a los engranajes, dispositivos de accionamiento y en algunos casos el diferencial, así como de recipiente para el aceite de engrase.
En varios vehículos como algunos camionesvehículos agrícolas o automóviles todoterreno, se dispone de dos cajas de cambios acopladas en serie, mayoritariamente mediante un embrague intermedio. En la primera caja de cambios se disponen pocas relaciones de cambio hacia delante, normalmente 2, (directa y reductora); y una marcha hacia atrás, utilizando el eje de marcha atrás para invertir el sentido de rotación.
La lubricación puede realizarse mediante uno de los siguientes sistemas:
  • Por barboteo.
  • Mixto.
  • A presión.
  • A presión total.
  • Por cárter seco.

Archivo:EngranajeDeCajaDeVelocidades.JPG

Funcionamiento de la Relación de cambios en la Transmisión Manual



Con la transmisión manual se cambia la relación entre las revoluciones del motor y la velocidad deseada, la palanca de velocidades hace que el sincronizador se desplace para que se acople con uno o más engranes. La mayoría de las transmisiones manuales tienen de tres a cinco velocidades, además de neutral y reversa. 


En neutral se desacoplan todos los engranes y el motor funciona sin que el automóvil se mueva, aquí como podemos observar nos platica un poco mas a detalle como es el funcionamiento de  la TM además nos muestra parte de sus componentes principales.


Como entran las velocidades en la TM


A través de la palanca de cambios vamos seleccionando los distintos piñones, que al engranar introducen una relación de marcha tal y como hemos visto anteriormente. Cuando pisamos el embrague, la pieza roja y verde se separa, dejando que podamos meter una marcha sin que los engranajes giren. Cuando soltamos el pedal del embrague el sistema funciona como un reloj, aplicando las formulas de transmisión de par y velocidad vistas.










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.















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.













3ª velocidad

El 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.
















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.






















Marcha atrás (M.A.)

Cuando se selecciona esta velocidad, se produce el desplazamiento del piñón de reenvio (T), empujado por un manguito. Al moverse el piñón de reenvio, 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 reenvio 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".