viernes, 27 de mayo de 2016

Cómo funciona una caja manual de cambios

Los motores de combustión interna funcionan a altas velocidades, por lo que una reducción de cambios es necesaria para transmitir potencia a las ruedas de tracción, que giran mucho más lento.

La caja de cambios ofrece una selección de marchas para diferentes condiciones de conducción: arranque en posición, subir una colina o marcha en superficies niveladas.
Cuanto más chico sea el cambio, más lento girarán las ruedas en relación a la velocidad del motor.

Caja de cambios de engrane constante con cuatro velocidades

Los engranajes son seleccionados por un sistema de varillas y palancas accionadas por la palanca de cambios. La transmisión se transmite a través del eje de entrada hacia el eje intermedio y luego al eje principal, excepto en transmisión directa (engranaje superior) cuando el eje de entrada y el eje principal están bloqueados juntos.


La caja de cambios de engrane constante


La caja de cambios es la segunda etapa en el sistema de transmisión, después del embrague. Por lo general, está atornillada a la parte trasera del motor con el embrague entre ellos.
Los autos modernos con transmisiones manuales tienen cuatro, cinco o seis velocidades y una reversa, así como una posición neutral (punto muerto).

Sincronizador acoplado
La horquilla mueve al sincronizador a la marcha seleccionada. Las superficies de fricción sincronizan las velocidades del eje, el sincronizador y el engranaje se traban juntos.
Sincronizador desacoplado
El engranaje rota libremente en un casquillo, girado por un engranaje en el eje intermedio. El sincronizador, acanalado del eje principal, está cerca y en pausa.


La palanca de cambios es accionada por el conductor y se encuentra conectada a una serie de barras de selector, en la parte superior o lateral de la caja de cambios. Las barras yacen en paralelo con los ejes que llevan los cambios.

El diseño más popular es la caja de cambios de engrane constante. Ésta cuenta con tres ejes: el eje de entrada, el eje intermedio y el eje principal, que funciona en los rulemanes de la caja de cambios.

También hay un eje en el que gira el piñón relé de reversa.

El motor acciona al eje de entrada, el cual impulsa al eje intermedio. El eje intermedio gira los engranajes en el eje principal, aunque éstos giran libremente hasta que se bloquean por medio del dispositivo sincronizador, que está calzado al eje.

El dispositivo sincronizador es el que realmente acciona el conductor, a través de una barra selectora con una horquilla que mueve el sincronizador para engranar la marcha.

El anillo sincronizador, un dispositivo de retardo en el sincronizador, es el refinamiento final en la caja de cambios moderna. Evita el acople de un cambio hasta que las velocidades del eje se sincronizan.

En algunos automóviles se incluye un cambio adicional, llamado overdrive. Es más alto que el cambio superior, por lo que de esta manera brinda una conducción más económica.

Cómo es la relación de los cambios

Punto muerto
Todos los engranajes, excepto los necesarios para la reversa, están constantemente engranando. Los engranajes en el eje de salida giran libremente a su alrededor, mientras que aquellos en el eje intermedio están fijos. No hay transmisión.

 
Primera marcha
En primera, el engranaje más pequeño en el eje intermedio (con la menor cantidad de dientes) se bloquea a la misma, pasando la transmisión a través del engranaje más grande en el eje principal, dando un alto par motor y una baja velocidad para un arranque en posición.

Segunda marcha
En segunda, la diferencia de diámetro de los engranajes en los dos ejes se reduce, lo que resulta en un aumento de velocidad y en un menor incremento del par motor. La proporción es ideal para subir pendientes muy empinadas.
Tercera marcha
En tercera, un engranaje todavía más grande en el eje intermedio aumenta la velocidad aún más aunque reduce el incremento del par motor. La tercera velocidad proporciona agilidad conduciendo en la ciudad y además, es adecuada para subir repechos.

Cuarta marcha
En cuarta, el eje de entrada y el eje principal se traban juntos, ofreciendo una " transmisión directa" : una revolución del eje de propulsión para cada revolución del cigüeñal. No hay un aumento en el par motor.
 
Reversa
Para accionar la reversa un piñón se interpone entre los engranajes de los dos ejes, haciendo que el eje principal cambie a la dirección contraria (reversa). La reversa por lo general no está sincronizada.

La sincronización de los cambios


El dispositivo sincronizador es un anillo con dientes en el interior, que se monta en un buje dentado calzado al eje.

Cuando el conductor selecciona una marcha, haciendo coincidir las superficies de fricción en forma de cono sobre el buje y la unidad de transmisión de cambios, desde el engranaje de giro a través del buje hacia el eje, se sincroniza la velocidad de los dos ejes.

Con otro movimiento de la palanca de cambios, el anillo se mueve a lo largo del buje por una distancia corta, hasta que sus dientes engranan con los dientes biselados de las grapas a un lado de la rueda, de modo que el buje y el engranaje se traban juntos.

Los diseños modernos también incluyen un anillo sincronizador interpuesto entre las superficies de fricción. El anillo sincronizador también tiene grapas dentadas, está hecho de metal más blando y se ajusta con más holgura en el eje que en el buje.

El anillo sincronizador debe estar situado precisamente a un lado del buje por medio de lengüetas o "dedos", antes de que sus dientes se alineen con los del anillo.

En el tiempo que éste necesita para localizarse a sí mismo, las velocidades de los ejes se sincronizan, de modo que el conductor no puede hacer que ningún diente choque, por este motivo es que se dice que el sincronizador es "insuperable".

La mayoría de los autos modernos tienen sincronizadas todas las marchas de avance, aunque en los autos que no lo son, la sincronización no se proporciona en la primera marcha.

Fuente: www.comofuncionaunauto.com