Sistema de Transmision de Fuerza

8/9/2019 Sistema de Transmision de Fuerza

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SISTEMA DE TRANSMISIN DE FUERZA

El sistema de transmisin es el encargado de permitir la variacin de velocidad y fuerza del vehculo segnlas condiciones de manejo o requerimiento del conductor

Clasificacin:

Las transmisiones pueden ser clasificadas en:Transmisiones mecnicas. Las transmisiones mecnicas son operadas por el conductor, quien acciona elembrague y la caja de cambios simultneamente.

Transmisiones automticas. Las transmisiones automticas son accionadas por presiones hidrulicas, tanto enel convertidor de torque, que reemplaza el embrague, como en la caja de cambios.

Tipos de transmisiones

Las transmisiones mecnicas pueden ser:

CONVENSIONAL

Las convencionales son las ms comunes,teniendo todos sus elementos dispuestosdesde la parte delantera del vehculo hasta laparte trasera.

INTEGRADA

Las integradas forman conjuntos compactosen que el motor, caja de cambios ydiferencial han sido dispuestos en un sologrupo, eliminndose el eje cardn. Puedenser montadas tanto en la parte trasera comodelantera del vehculo.
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TRANSMISIONES TOTALES

Son aquellas que poseen traccin en mas de dosruedas en vehculos livianos son denominados como4x4 y en vehculos pesados pueden llegar a ser detraccin 6x6, 8x8, etc.

Este tipo de traccin puede ser permanente oacoplable en todo caso posee una caja detransferencia que reparte el torque a la ruedasdelanteras y traseras

Si es traccin permanente 4x4 posee un diferencialcentral que permite la variacin de velocidad entre lasruedas delanteras y posteriores

CAJA DE CAMBIOS MECANICA O MANUALFuncionamiento:

El movimiento rotativo del motor es entregado a la caja de cambios, por intermedio del embrague. Al conectarun juego de engranajes en la caja de cambios y aplicar el embrague, el movimiento del motor ser entregadopor la caja de cambios en la relacin de velocidad que corresponda a la marcha conectada. ste movimiento esllevado por el cardn al diferencial, quien lo entrega a los semiejes y a las ruedas respectivas. La diferencia develocidad que tiene cada semieje, al efectuar el vehculo un viraje, es compensada por la caja de satlites deldiferencial.

SISTEMA DE EMBRAGUE

Esquema y mecanismo de operacin

El embrague transmite la potencia del motor a la transmisinmanual mediante su acoplamiento o desacoplamiento. Tambin,hace la salida ms suave, hace posible detener el vehculo sinparar el motor y facilita las operaciones del mismo.

Tipos de Embrague

Los siguientes tipos de embragues de automvil son

frecuentemente utilizados:

Embrague de Friccin

El disco de embrague (placa de friccin) presiona contra elvolante del motor, transmitiendo potencia desde el motor pormedio de la fuerza de friccin.


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Accionamiento del embrague

Un embrague opera en una de las formas siguientes:

Accionamiento Mecnico

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

Accionamiento Hidrulico

Los movimientos del pedal del embregue son transmitidos al embrague por presin hidrulica. Una varilla deempuje conectada al pedal de embrague genera presin hidrulica en el cilindro maestro cuando el pedal espresionado y esa presin hidrulica desconecta el embrague.

Accionamiento mecnico

Accionamiento hidrulico

Funcionanmiento del Embrague

ConfiguracinEl mecanismo de embrague consiste en launidad del embrague propiamente, la cualtransmite la potencia del motor y desenganchaste desde la trasmisin. La unidad deembrague puede dividirse en el disco, quetransmite la potencia por medio de la fuerza defriccin y la cubierta de embrague, que esintegrada con la placa de presin y el resorte. EImecanismo de operacin consiste en unahorquilla/rodamiento de desembrague quetransmite el movimiento del pedal del embragueal resorte interior de la cubierta del embrague.


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Disco de Embrague

Se trata de un disco redondo colocado entre el volante enel lado del motor y la placa de presin interior de lacubierta del embrague. El material de friccin es fijado alexterior de la circunferencia y a ambos lados y unamuesca es provista en el centro para fijar el eje de latransmisin. Adems son provistos resortes para absorbery suavizar el impacto cuando la potencia es transmitida alcentro.

Cubierta de Embrague

La cubierta de embrague empuja la placa de presincontra el disco de embrague para transmitir la potencia ypara desenganchar el embrague. Un tipo usa variosresortes en espiral y otro tipo usa resorte de diafragmasimple (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 caractersticas:

Puede aligerar la fuerza requerida para presionar al pedal del embrague.

Empuja contra la placa de presin uniformemente.

Su fuerza no disminuye durante su uso a alta velocidad.

El nmero de piezas en la unidad de embrague puede ser menor.

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


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Cojinete de Desenganche del Embrague

El cojinete de desenganche del embrague es movido atrs y adelante, por la horquilla de desembrague, querecibe el movimiento del pedal del embrague. Este opera el resorte interior de la cubierta del embrague,causando luego el desenganche del embrague.


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La Transmisin

Configuracin

La transmisin cambia la combinacin de engranajes de acuerdo con las condiciones del uso del vehculo,

como cambia tambin la velocidad y potencia del motor, transmitiendo stas al movimiento de las ruedas.Cuando arranca el vehculo desde la condicin de parada o cuando sube una cuesta, la transmisin desarrollauna gran fuerza y transmite esta al movimiento de las ruedas. Cuando se usa a grandes velocidades, latransmisin hace girar el movimiento de las ruedas a grandes velocidades y cuando se usa el vehculo marchaatrs, la transmisin origina el movimiento de ruedas para girar al contrario.

Configuracin de la Transmisin

La apariencia externa y construccin de una transmisin puede diferenciarse dependiendo del modelo delvehculo, pero una transmisin consiste principalmente en las siguientes partes:


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Mecanismo de operacin de la transmisin automtica

La transmisin automtica es una transmisin en la cual la seleccin de engranaje (del cambio) se realizaautomticamente, haciendo la aceleracin y el arranque ms fciles. Una transmisin automtica consiste

principalmente en un convertidor de par y una unidad de engranaje planetario que lleva a cabo la operacin delcambio por presin hidrulica. Los cambios de acuerdo con las condiciones de uso estn controlados por un

ordenador.

Mecanismo de Cambio

Cuando se usa la palanca de cambios, este mecanismo cambia el circuito hidrulico en el sistema de controlhidrulico de acuerdo con la posicin de la palanca de cambios que se est moviendo hacia un engranaje para

adelante, marcha atrs o estacionamiento o parada.

Convertidor del Par

Consiste en un impulsor de bomba y en un rodete de turbina, que se encara uno frente al otro, y un estator quese coloca entre ellos. Este es llenado con aceite. Cuando el impulsor de bomba, que es conectado directamente


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al cigeal del motor, gira el aceite en el convertidor del torque es dirigido bajo presin al rodete de turbina,causando la rotacin y la transmisin de la potencia.

Unidad de Engranaje Planetario

La unidad de engranaje planetario est configurada por tres tipos de engranaje: el Engranaje Anular, elEngranaje Pin, y el Engranaje Planetario. El cambio se realiza a travs del cambio de la combinacin de los

engranajes que est a la entrada, del engranaje que est a la salida y del engranaje fijado.

Sistema de Control Hidrulico


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EI sistema de control hidrulico enva la presin hidrulica necesaria para los cambios de los engranajes a launidad del engranaje planetario de acuerdo con el incremento o disminucin en la velocidad del vehculo y en

razn a la cantidad de presin que se ejerce sobre el pedal del acelerador.

Transmisin Automtica

EGT (Sistema de Transmisin Automtica Controlada Electrnicamente)

En este sistema, las funciones del sistema de control hidrulico son controladas por un ordenador. Las sealeselctricas salen por sensores que detectan el grado en el cual el pedal del acelerador est siendo presionado, lavelocidad del vehculo, la posicin del cambio y otras cuantas condiciones. El ordenador analiza y juzga estasseales elctricas y controla las vlvulas interiores del sistema de control hidrulico, abriendo o interrumpiendo

el flujo hidrulico y realizando as, de este modo, los cambios de engranajes.

Ventajas y Desventajas de la Transmisin Automtica

Ventajas

No es necesario realizar manualmente los cambios de marcha o accionar el embrague. Debido a que es posibleconcentrarse ms en las condiciones de conduccin y sobre todo en la operacin de usar el volante y los

frenos, la conduccin es ms segura.

Desventajas

La economa del combustible sufre ligeramente. El precio del vehculo es ms elevado que el de un vehculocon transmisin manual. La respuesta es inferior que la de un vehculo con una transmisin manual.

Precauciones en el uso de las transmisiones automticas

Las siguientes 3 precauciones deben de observarse cuando se usa un vehculo con transmisin

automtica:

Cuando cambiamos primero al engranaje deseado, el pedal del freno debe ser presionado para evitar que elvehculo arranque sbitamente o se realice un cambio marcha atrs por error.

Cuando la velocidad del motor llega a elevarse sbitamente (inmediatamente despus del arranque, cuando elaire acondicionado est funcionando, etc.), el pedal de freno deber ser presionado siempre que se realice el

cambio para evitar la marcha intempestiva del vehculo.

Debido a que el vehculo tiende a moverse (fenmeno de arrastre) sin presionar el pedal de aceleracin cuando


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no est en las posiciones de P o N, el pedal de freno deber por todos los medios estar presionado. Particularprecaucin debe tenerse inmediatamente despus del arranque, o cuando el aire acondicionado est

funcionando.

PRECAUCIN!Las caractersticas de uso de la transmisin automtica son nicas para cada modelo de vehculo. Hay que

asegurarse de leer el manual del propietario para el modelo concreto.

La Transmisin

rbol de transmisinEI rbol de propulsin es un dispositivo que conecta la transmisin al diferencial posterior en vehculos FR

(motor delantero, transmisin posterior) y en 4WD (transmisin a las 4 ruedas). Adems, est diseado paratransmitir potencia al diferencial a causa de los continuos cambios en ngulo y longitud con respecto al

diferencial, puesto que este es siempre movido hacia arriba y abajo o adelante y atrs en respuesta a losbaches o rutas en la superficie de las pistas y cambios en la carga del vehculo. El eje est fabricado con un

tubo de acero hueco, que es liviano en peso y lo suficientemente fuerte para resistir la torsin y el doblado. Unaunin universal es montada en cada uno de los extremos del eje. Adems, est construido para que la porcin

conectada a la transmisin pueda responder a cambios en longitud.


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Eje de Impulsin (diferencial)El eje de impulsin transmite la potencia desde el diferencial a las ruedas motrices.

Unin UniversalLa unin universal responde a cambios en el ngulo de conexin del rbol de propulsin para que la potenciapueda ser transmitida fcilmente. Una unin universal est hecha por una unin de yugos con un eje en formade cruceta enclavijados por cojinetes. La parte que conecta con la transmisin est tambin ranurada (con sus

dientes uno a otro conectados a un eje o en un agujero), hacindose posible para el eje deslizarse haciadelante o atrs para amortiguar los cambios de longitud de conexin.


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El Diferencial

El diferencial reduce la velocidad de rotacin transmitida desde la transmisin e incrementa la fuerza demovimiento, as como tambin distribuye la fuerza de movimiento en la direccin izquierda y derecha

transmitiendo este movimiento a las ruedas. Tambin cuando el vehculo est girando, el diferencial absorbe lasdiferencias de rotacin del movimiento de las ruedas izquierda y derecha, haciendo posible que el vehculo gire

fcilmente.

Engranaje FinalEI engranaje final est hecho de un pin motriz y un engranaje anular. Este engranaje reduce le velocidad de

la rotacin desde la transmisin, incrementando la fuerza del movimiento. En el engranaje final, son usadosmuchos engranajes hipoidales cnicos, que se conectan con el engranaje anular. Adems, la relacin por la


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cual el engranaje final es reducido es llamada relacin de reduccin. Este valor indica el nmero de dientes enel engranaje anular dividido por el nmero de dientes en el engranaje pin motriz.

Engranaje DiferencialCuando un vehculo marcha dentro de una curva, la trayectoria recorrida por los neumticos exteriores y losinteriores difiere. Eso es, la velocidad de los neumticos es diferente. Por lo tanto, para que el neumtico

izquierdo y derecho no patinen, el engranaje diferencial es usado para ajustar la diferencia de velocidad de losneumticos izquierdo y derecho, luego el neumtico interior es retardado y el exterior es ms rpido. Elengranaje diferencial consiste de una funda de diferencial, en la cual se monta el engranaje final y dos

engranajes laterales conectados a los neumticos izquierdo y derecho, como tambin dos engranajes pionesconectan a los engranajes laterales.


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Si las ruedas de ambos lados giran a la mismavelocidad, el vehculo no se desplazar alrededor

de la curva.

Si hay una diferencia de velocidad entre las dosruedas, el vehculo puede desplazarse suavemente

alrededor de la curva.

Cajas de cambio automticas

El cambio automtico es un sistema de transmisin que es capaz por si mismo de seleccionar todas lasmarchas o relaciones sin la necesidad de la intervencin directa del conductor. El cambio de una relacin a otrase produce en funcin tanto de la velocidad del vehculo como del rgimen de giro del motor, por lo que elconductor no necesita ni de pedal de embrague ni de palanca de cambios. El simple hecho de pisar el pedal delacelerador provoca el cambio de relacin conforme el motor vara de rgimen de giro. El resultado que apreciael conductor es el de un cambio cmodo que no produce tirones y que le permite prestar toda su atencin al


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trfico. Por lo tanto el cambio automtico no slo proporciona ms confort, sino que aporta al vehculo mayorseguridad activa.

Los elementos fundamentales que componen la mayora de los cambios automticos actuales son:

un convertidor hidrulico de par que vara y ajusta de forma automtica su par de salida, al par que

necesita la transmisin. un tren epicicloidal o una combinacin de ellos que establecen las distintas relaciones del cambio. un mecanismo de mando que selecciona automticamente las relaciones de los trenes epicicloidales.

Este sistema de mando puede ser tanto mecnico como hidrulico, electrnico o una combinacin deellos.

Precisamente el control electrnico es la mayor innovacin que disponen los cambios automticos actualesdando al conductor la posibilidad de elegir entre varios programas de conduccin (econmico, deportivo,invierno) mediante una palanca de seleccin, llegando actualmente a existir sistemas de control que puedenseleccionar automticamente el programa de cambio de marchas ms idneo a cada situacin concreta deconduccin.Entre los datos que utilizan estos sistemas para sus clculos se encuentran, la frecuencia con que el conductorpisa el freno, la pendiente de la carretera, el numero de curvas de la misma, etc.

Antes de estudiar el funcionamiento de la caja de cambios automtica, hay que explicar de forma individual, loselementos bsicos que la forman.

Embrague hidrulicoEl embrague hidrulico que mas tarde evolucionara llamandose convertidor de par, acta como embragueautomtico entre el motor y la caja de cambios que, en estos casos, suele ser automtica o semiautomtica.Dicho embrague permite que el motor gire al ralent (en vaco) y adems transmite el par motor cuando elconductor acelera.Est fundado en la transmisin de energa que una bomba centrfuga comunica a una turbina por mediacin deun lquido que generalmente es aceite mineral.Para comprender bien este principio se puede poner el ejemplo de dos ventiladores (figura inferior) colocadosuno frente al otro. El ventilador (1), conectado a la red, mueve el aire y lo proyecta como impulsor o bombasobre el otro ventilador (2) que est sin conectar; ste ltimo, al recibir el aire, se pone a girar como una turbina.

Constitucin del embrague hidrulicoEst constituido, como puede verse en la figura inferior, por dos coronas giratorias (bomba y turbina) que tienenforma de semitoroide geomtrico y estn provistas de unos tabiques planos , llamados alabes. Una de ellas,llamada rotor conductor, va unida al rbol motor por medio de tornillos y constituye la bomba centrfuga; la otra,


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unida al primario de la caja de cambios con giro libre en el volante, constituye la turbina o corona arrastrada.Ambas coronas van alojadas en una carcasa estanca y estn separadas por un pequeo espacio para que nose produzca rozamiento entre ellas.

FuncionamientoCuando el motor gira, el aceite contenido en la carcasa es impulsado por la bomba, proyectndose por superiferia hacia la turbina, en cuyos alabes incide paralelamente al eje. Dicho aceite es arrastrado por la propiarotacin de la bomba o rotor conductor, formndose as un torbellino trico.La energa cintica del aceite que choca contra los alabes de la turbina, produce en ella una fuerza que tiende ahacerla girar.Cuando el motor gira a ralent, la energa cintica del aceite es pequea y la fuerza transmitida a la turbina es

insuficiente para vencer el par resistente. En estas condiciones, hay un resbalamiento total entre bomba yturbina con lo que la turbina permanece inmvil. El aceite resbala por los alabes de la turbina y es devueltodesde el centro de sta al centro de la bomba, en donde es impulsado nuevamente a la periferia para seguir elciclo.A medida que aumentan las revoluciones del motor, el torbellino de aceite se va haciendo ms consistente,incidiendo con ms fuerza sobre los alabes de la turbina. Esta accin vence al par resistente y hace girar laturbina, mientras se verifica un resbalamiento de aceite entre bomba y turbina que supone el acoplamientoprogresivo del embrague.Cuando el motor gira rpidamente desarrollando su par mximo, el aceite es impulsado con gran fuerza en la


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turbina y sta es arrastrada a gran velocidad sin que exista apenas resbalamiento entre ambas (ste suele serde un 2 % aproximadamente con par de transmisin mximo).

El par motor se transmite ntegro a la transmisin de embrague, cualquiera que sea el par resistente y, de estaforma, aunque se acelere rpidamente desde ralent, el movimiento del vehculo se produce progresivamente,existiendo un resbalamiento que disminuye a medida que la fuerza cintica va venciendo al par resistente.

Al subir una pendiente, la velocidad del vehculo disminuye por aumentar el par resistente, pero el motorcontina desarrollando su par mximo a costa de un mayor resbalamiento, con lo que se puede mantener mstiempo la directa sin peligro de que el motor se cale.

Ventajas e inconvenientes de los embragues hidrulicosEste tipo de embrague presenta el inconveniente de que no sirve para su acoplamiento a una caja de cambiosnormal, es decir, de engranes paralelos; ya que aun funcionando a ralent, cuando el resbalamiento es mximo,

la turbina est sometida a una fuerza de empuje que, aunque no la haga girar por ser mayor el par resistente,acta sobre los dientes de los engranajes y no permite la maniobra del cambio de velocidades.Por esta razn este embrague se utiliza en cajas de cambio automtico. Para su acoplamiento a una cajanormal, habra que intercalar un embrague auxiliar de friccin que permita desacoplar la caja de cambios en elmomento del cambio.Debido a la inevitable prdida de energa por deslizamiento del aceite en su acoplamiento para obtener el parmximo, los vehculos equipados con este tipo de embrague consumen algo ms de combustible que losequipados con un embrague normal de friccin. Presentan tambin la desventaja de un mayor costeeconmico, as como la necesidad de tener que acoplar una caja de cambios automtica.


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Como contrapartida de estos inconvenientes, la utilizacin del embrague hidrulico presenta las siguientesventajas:

Ausencia de desgaste. Duracin ilimitada, incluso mucho mayor que la vida til del vehculo. Las vibraciones por torsin en la transmisin estn fuertemente amortiguadas, cualidad muy importante

para su utilizacin en los motores Diesel. Arranque muy suave, debido a la progresividad en el deslizamiento. Bajo coste de entretenimiento, no exigiendo ms atencin que el cambio peridico de aceite cada 15

000 20 000 km.

Convertidor de parEl convertidor de par tiene un funcionamiento que se asemeja al de un embrague hidrulico pero posee unadiferencia fundamental, y es que el convertidor es capaz de aumentar por s slo el par del motor y transmitirlo.En la figura inferior vemos el principio de funcionamiento tanto del embrague hidrulico y del convertidor. En atenemos una rueda con unas cazoletas como si se tratara una rueda de noria de las utilizadas para sacar aguade los pozos. Hacemos incidir un chorro de aceite a presin sobre la cazoleta, esta es empujada moviendo larueda. Vemos que la fuerza de empuje no es grande ya que con un dedo de la mano paramos la rueda. En b

hemos aadido una placa deflectora entre el chorro de aceite y la cazoleta: Ahora el chorro de aceite empuja lacazoleta pero en vez de perderse rebota en la placa deflector que lo dirige otra vez contra la cazoleta por lo quese refuerza el empuje del chorro contra la cazoleta. Vemos ahora que el empuje del chorro sobre la cazoleta esmayor y necesitamos mas fuerza en la mano para evitar que gire la rueda.


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En la figura inferior se muestra un esquema de los componentes del convertidor hidrulico. Adems de labomba y de la turbina caractersticos de un embrague hidrulico, el convertidor de par dispone de un elementointermedio denominado reactor. La rueda de la bomba est accionada directamente por el motor mientras quela turbina acciona el eje primario de la caja de velocidades. El reactor tiene un funcionamiento de rueda libre yest apoyado en un rbol hueco unido a la carcasa de la caja de cambios.Tanto la bomba como la turbina y el reactor tienen alabes curvados que se encargan de conducir el aceite deforma adecuada.


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FuncionamientoAl girar la bomba accionada directamente por el movimiento del cigeal, el aceite se impulsa desde la ruedade bomba hasta la rueda turbina. A la salida de sta el aceite tropieza con los alabes del reactor que tienen unacurvatura opuesta a los de las ruedas de bomba y turbina. Esta corriente de aceite empuja al reactor en un girode sentido contrario al de la bomba y la turbina. Como el reactor no puede realizar ese giro ya que est retenidopor la rueda libre, el aceite se frena y el empuje se transmite a travs del aceite sobre la bomba. De esta formamientras exista diferencia de velocidad de giro entre la bomba y la turbina el momento de giro (par) ser mayoren la turbina que en la bomba. El par cedido por la turbina ser pues la suma del transmitido por la bomba atravs del aceite y del par adicional que se produce por reaccin desde el reactor sobre la bomba y que a su

vez es transmitido de nuevo sobre la turbina. Cuanto mayor sea la diferencia de giro entre turbina y bombamayor ser la diferencia de par entre la entrada y la salida del convertidor, llegando a ser a la salida hasta tresveces superior.Conforme disminuye la diferencia de velocidad va disminuyendo la desviacin de la corriente de aceite y por lotanto el empuje adicional sobre la turbina con lo que la relacin de par entre salida y entrada va disminuyendoprogresivamente.Cuando las velocidades de giro de turbina e impulsor se igualan, el reactor gira incluso en su mismo sentido sinproducirse ningn empuje adicional de forma que la transmisin de par no se ve aumentada comportndose elconvertidor como un embrague hidrulico convencional. A esta situacin se le llama "punto de embrague"


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La ventaja fundamental del convertidor hidrulico de par sobre el embrague hidrulico es que el primeropermite, en situaciones donde se necesita mayor traccin como subida de pendientes o arranques, elmovimiento del reactor con lo que el par transmitido se ve aumentado respecto al proporcionado por el motor encaso de necesidad. Adems el convertidor hidrulico amortigua a travs del aceite cualquier vibracin del motorantes de que pase a cualquier parte de la transmisin.A pesar de ser el convertidor hidrulico un transformador de par, no es posible su utilizacin de forma directasobre un vehculo ya que en determinadas circunstancias de bajos regmenes de giro tendra un rendimientomuy bajo. Adems no podra aumentar el par ms del triple. Todo esto obliga a equipar a los vehculos, adems


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de con un convertidor, con un mecanismo de engranajes planetarios que permitan un cambio casi progresivo depar.

Engranaje planetarioTambin llamado "engranaje epicicloidal", son utilizados por las cajas de cambio automticas. Estos engranajesestn accionados mediante sistemas de mando normalmente hidrulicos o electrnicos que accionan frenos yembragues que controlan los movimientos de los distintos elementos de los engranajes.La ventaja fundamental de los engranajes planetarios frente a los engranajes utilizados por las cajas de cambiomanuales es que su forma es mas compacta y permiten un reparto de par en distintos puntos a travs de lossatlites, pudiendo transmitir pares mas elevados.

Si quieres ver como funciona un engranaje planetariohaz click aqu.

En el interior (centro), el planeta gira en torno de un eje central.Los satlites engranan en el dentado del pin central. Adems los satlites pueden girar tanto en torno de su

propio eje como tambin en un circuito alrededor del pin central.Los satlites se alojan con sus ejes en el portasatlitesEl portasatlites inicia el movimiento rotatorio de los satlites alrededor del pin central; con ello, lgicamente,tambin en torno del eje central.La corona engrana con su dentado interior en los satlites y encierra todo el tren epicicloidal. El eje central estambin centro de giro para la corona.
http://www.uclm.es/profesorado/porrasysoriano/animaciones/planetarios.htmlhttp://www.uclm.es/profesorado/porrasysoriano/animaciones/planetarios.htmlhttp://www.uclm.es/profesorado/porrasysoriano/animaciones/planetarios.htmlhttp://www.maquinariaspesadas.org/http://www.uclm.es/profesorado/porrasysoriano/animaciones/planetarios.html


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1 relacin: si el movimiento entra por el planetario y se frena la corona, los satlites se ven arrastradospor su engrane con el planetario rodando por el interior de la corona fija. Esto produce el movimiento delportasatlites. El resultado es una desmultiplicacin del giro de forma que el portasatlites se mueve deforma mucho ms lenta que el planetario o entrada.

2 relacin: si el movimiento entra por la corona y se frena el planetario, los satlites se ven arrastrados

rodando sobre el planetario por el movimiento de la corona. El efecto es el movimiento del portasatlitescon una desmultiplicacin menor que en el caso anterior.

3 relacin: si el movimiento entra por el planetario y, la corona o el portasatlites se hace solidario ensu movimiento al planetario mediante un embrague entonces todo el conjunto gira simultneamenteproducindose una transmisin directa girando todo el conjunto a la misma velocidad que el motor.

4 relacin: si el movimiento entra por el planetario y se frena el portasatlites, se provoca el giro de losplanetarios sobre su propio eje y a su vez estos producen el movimiento de la corona en sentidocontrario, invirtiendose el sentido de giro y producindose una desmultiplicacin grande.

Relacin Corona Planeta Portasatlites Desmultiplicacin

1 FijaSalida

de

fuerzaImpulsin Grande

2Salida de

fuerzaFijo Impulsin Menor

3 Fija FijoSalida de

fuerzaSin

desmultiplicacin

4 ImpulsinSalida

de

fuerzaFijo Inversin de giro


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Invirtiendo la entrada y la salida en las relaciones de desmultiplicacin se obtendran relaciones demultiplicacin.Estas relaciones se podran identificar con las tpicas marchas de un cambio manual, sin embargo senecesitaran para ello distintos rboles motrices por lo que en la aplicacin de un tren epicicloidal a un automvillas posibilidades se reducen a dos marchas hacia delante y una hacia atrs. La entrada del par motor serealizara por el planetario y la salida por el portasatlites o la corona. La primera relacin descrita y la terceraseran la 1 marcha y la directa respectivamente y la cuarta relacin seria la marcha atrs.

Para poder combinar tres o ms velocidades se usan habitualmente combinaciones de engranajesepicicloidales. Las cajas de cambio automticas utilizan combinaciones de dos o tres trenes epicicloidaidalesque proporcionan tres o cuatro relaciones hacia adelante y una hacia detrs. Como ejemplo tenemos la figurainferior.

Caja de cambios automtica HidramaticEsta caja cuenta con cuatro velocidades y marcha atrs, esta formada por un embrague hidrulico o convertidorde par y tres trenes de engranajes epicicloidales (I - II - III), que comunican movimiento del motor al rbol detransmisin de forma automtica y progresiva segn la velocidad del vehculo.


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La corona (C1) del tren de epicicloidal (I) es solidaria al volante de inercia (4) y recibe, por tanto, el movimientodirectamente del motor. Los satlites (B1) van unidos a la bomba (P) del embrague hidrulico y a la corona (C2)del segundo tren de engranajes (II) por medio del embrague (E2). El planetario (A1) puede ser frenado por lacinta de freno (F1) o hacerse solidario a los satlites (B1) por medio del embrague (E1).La corona (C2) del tren (II), puede ser frenada por la cinta de freno (F2) o hacerse solidaria a los satlites (B1)por medio del embrague (E2). Los satlites (B2) se unen directamente al eje de transmisin (3) y son losencargados de transmitir el movimiento de la caja de cambios en cualquier velocidad. El planetario (A2) recibeel movimiento directamente de la turbina (T) a travs del rbol (2)..El tren de engranajes (III) slo funciona para la marcha atrs y tiene la misin de invertir el giro de los satlites(B2) y del rbol de transmisin. La corona (C3) gira libremente y slo es bloqueada por un mando mecnico dela palanca de cambios para obtener la inversin de giro. Los satlites (B3) se unen directamente a los satlites

(B2) a travs del rbol de transmisin. El planetario (A3) va unido a la corona (C2) de donde recibe movimiento.Los satlites de todos los trenes de engranajes pueden girar libremente en sus ejes o sufrir movimiento detranslacin cuando se lo comunican cualquiera de los dems componentes de los trenes epicicloidales.


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Cuarta velocidadCon el vehculo circulando a la velocidad correspondiente para que entre la cuarta velocidad, losmecanismos de mando hidrulicos accionan los embragues (E1 y E2) dejando libres los frenos (F1 yF2). El giro motor que llega a la corona (C1) se transmite integro a la bomba (M), por estar enclavadas(A1 y B1) por el embrague (E1). Este giro motor se transmite a su vez integro a la corona (C2) delsegundo tren de engranajes (II) por la accin del embrague (E2) y como el movimiento de la bomba (P)

se transmite integro a travs de la turbina (T) al planetario (A2), se produce el enclavamiento delsegundo tren que arrastra a los satlites (B2) y al rbol de salida (3) en la caja de cambios a la mismavelocidad del motor sin reduccin alguna. Por lo tanto no hay reduccin, se puede denominar a estamarcha "directa".

Marcha atrsAl accionar la palanca de cambios en posicin de marcha atrs, se enclava mecnicamente la corona(C3) accionandose a su vez el freno (F1) y quedando libres (F2, E1 y E2). En esta posicin, el giro delmotor (1), a travs de la corona (C1), se transmite a los satlites (B1) y a la bomba del embraguehidrulico (P), arrastrando a la turbina (T) que da movimiento (A2).El movimiento del planeta (A2) hace girar a los satlites (B2) que arrastran a la corona (C2) en sentidocontrario y est, a su vez, al planeta (A3), que hace rodar los satlites (B3) sobre la corona (C3), queesta enclavada, en sentido contrario al giro motor. Como los satlites (B2 y B3) van unidos al rbol detransmisin, comunican el movimiento al mismo, con la reduccin correspondiente a los trenes (I y II),pero en marcha atrs.


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Caractersticas particulares de este tipo de caja de velocidadesEste modelo de caja automtica presenta la particularidad de que el embrague hidrulico va colocado entre el1 y 2 tren de engranajes, con lo cual, en 1 y 3 velocidad, la bomba funciona con una cierta reduccin de giroa travs de (B1). Esta circunstancia evita el arrastre del vehculo a ralent, cuando est metida la primeravelocidad, y mejora el rendimiento del embrague.El par motor transmitido al rbol de salida se comunica por dos caminos; uno; a travs de los engranes de lostrenes, y el otro a travs de la turbina al planetario del segundo tren, con lo que se consigue disminuir elresbalamiento del aceite en el y se mejora el rendimiento, sobre todo cuando, por calentamiento, se debilita la

turbulencia formada.

Sistema de mando para el cambio automticoHemos visto el funcionamiento del convertidor de par y de los trenes epicloidales, ahora veremos comofuncionan los elementos que controlan el cambio de velocidades. El sistema de control del cambio automticoen la caja de cambios Hidramatic est formado por un circuito hidrulico y una serie de elementos, situados enel interior del crter de la caja de cambios, que realizan las operaciones de cambio automtico para las distintasvelocidades, sin que tenga que intervenir el conductor.

Hay dos elementos principales que se encargan de frenar uno o varios de los componentes del tren epicicloidalpara conseguir las diferentes reducciones de velocidad. Estos elementos son: la cinta de freno y el embrague.

La cinta de freno: consiste en una cinta que rodea un tambor metlico. Este tambor puede estar fijado alpin planeta tal como se muestra en la figura, o puede ser la superficie exterior de la corona deengrane interior. Cuando la cinta de freno esta aplicada, queda inmovilizado el pin planeta y elengranaje epicicloidal acta como un reductor de velocidad. La corona interior estar girando, pues estamontada sobre el eje de entrada. Esta disposicin hacen que giren los piones satlites, a la vez quecircunden el pin planeta, arrastrando consigo al portasatlites, el cual girara animado de unavelocidad de rotacin inferior a la de la corona interior.


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El embrague: consiste en una serie de placas la mitad de las cuales estn fijadas en el anillo exterior,llamado tambor de embrague que es solidario con el planeta y la otra mitad lo estn al portasatlites.Cuando la presin del aceite aprieta entre si los dos juegos de placas del embrague, ste estarconectado. Cuando acta el embrague diremos que el engranaje epicicloidal esta "bloqueado" ya quehacemos solidarios dos de sus componentes y el engranaje epicicloidal girara al completo sin ningntipo de reduccin.El aceite a presin que entra a travs del tubo de aceite produce la aplicacin o acoplamiento delembrague. El aceite a presin empuja hacia la izquierda al pistn anular dispuesto en el tambor delpin planeta, de manera que las placas del embrague son apretadas las unas contra las otras,quedando as aplicado el embrague.En esta situacin, el portasatlites y el pin planeta son solidarios. El juego de engranaje epicicloidalesta ahora en transmisin o marcha directa.


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El dispositivo de la figura superior es solo uno de los varios que se usan en las cajas de cambios automticas.En algunas de stas, cuando la cinta esta aplicada, permanece inmovilizada la corona interior o elportasatlites. Las diferentes cajas de cambio pueden, sin embargo, inmovilizar diferentes miembrosconjuntamente cuando est aplicado el embrague. No obstante, en todas las cajas de cambios automticas elprincipio es el mismo. Hay reduccin de marcha cuando est aplicada la cinta y hay transmisin en directacuando est aplicado al embrague.

Circuito de mando hidrulicoEl sistema es gobernado por el pedal del acelerador (1) (figura inferior) y la velocidad del vehculo,seleccionando la marcha ms adecuada de forma automtica, sin que el conductor tenga que preocuparse delcambio de velocidades ni de accionar el embrague.Estas cajas suelen llevar una palanca de cambios (2) con tres posiciones: una para la marcha atrs (MA): otra(Lo) para cuando el vehculo rueda por terreno malo o con trafico congestionado, en la que slo se seleccionanlas marchas ms cortas; y la tercera posicin (Dr) para el automatismo total en que se seleccionan todas lasmarchas hacia adelante en funcin de la velocidad del vehculo. El punto muerto se encuentra (N). Estanomenclatura vara segn los fabricantes del mecanismo.


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Los elementos que componen este circuito de mando son los siguientes:

Crter y bombas de aceiteEl fluido para el mando hidrulico es a base de aceite especial para este tipo de cajas de cambio y sealoja en el crter (3) de la misma. Este aceite es utilizado para la lubricacin de los engranajes, parallenar el embrague hidrulico o convertidor de par y para el circuito de mando.El aceite es distribuido en el circuito por dos bombas de engranajes (4 y 5), que aspiran el aceite delcrter y lo envan a presin a los elementos de mando a travs de tuberas (a, b y c) de acero estiradoen fro sin soldadura, capaces de soportar la presin con que circula el aceite por ellos.La bomba (4) recibe movimiento del rbol motor y realiza la lubricacin de los mecanismos, el llenadodel embrague hidrulico y suministra aceite con la suficiente presin al circuito de mando para accionarla primera velocidad.

La bomba (5) recibe el movimiento del rbol de transmisin y aade su flujo de aceite al circuito demando para el accionamiento del resto de las velocidades. Una vlvula limitadora de presin mantieneconstante la presin en el circuito a unos 6 kgf/cm2.

CorrederaEste mecanismo de accionamiento mecnico (fig. inferior) consiste en una vlvula corredera (6)accionada por una palanca (2) situada al alcance del conductor.En la posicin (N) correspondiente al punto muerto, deja pasar la presin de aceite por la salida (a),dejando libres los frenos y embragues, con lo cual, los trenes giran en vaco sin transmitir movimientoalguno, cortando adems el suministro de fluido al regulador centrfugo (7) y al distribuidor (8).


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En la posicin (Dr), correspondiente al cambio automtico (fig. inferior), la vlvula deja pasar el aceitepor las canalizaciones (b y c) hacia el regulador centrfugo (7) y al bombn del freno (11). La posicin(Lo) da paso de aceite a un circuito de bloqueo en el distribuidor, de forma que slo se seleccionan lasvelocidades ms cortas.En la posicin de marcha atrs (MA), se bloquea mecnicamente la corona del tercer tren y se dejapaso de aceite para el funcionamiento del circuito en posicin de marcha atrs.

Regulador centrfugoEste mecanismo (7) (fig. inferior) recibe movimiento en su eje (B) del rbol de transmisin, de la mismatoma que la bomba de aceite (5). Est formado por un grueso plato (A) que recibe movimiento por surbol (B). En el interior de este plato o volante centrfugo van montadas dos vlvulas desplazables (V1 yV2) unidas a los contrapesos (C1 y C2) de distinto tamao y peso que, por la accin centrfuga, sedesplazan hacia afuera abriendo paso al aceite que llega por el conducto (c) hacia el distribuidor.La vlvula (V1), por la accin del contrapeso (C1), se abre aproximadamente a las 1 300 r. p. m., dandopaso al aceite con la presin suficiente para accionar la vlvula (1-2) del distribuidor (8) y pasar de 1 a

2 velocidad. La vlvula (V2), por la accin del contrapeso (C2), se abre a las 3 000 r. p. m., dejandopasar el aceite a mayor presin, que se suma al anterior para accionar las vlvulas (2-3) y (3-4) deldistribuidor, para los cambios de 3 y 4 velocidad.


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RetardadorEste elemento, sealado con la marca (10) en el conjunto general, consiste (fig. inferior) en una vlvula

accionada por el pedal acelerador que tiene la misin de aumentar la presin en la cara opuesta de lasvlvulas del distribuidor. Esta presin refuerza la accin de los muelles de las vlvulas, consiguiendoque la presin mandada por el regulador sea mayor, para actuar los cambios de marcha. Con ello seconsigue apurar ms las velocidades, sobre todo en caso de pendientes, donde interesa mantener unavelocidad ms corta.

DistribuidorEste elemento (8) (fig. esquema principal) constituye el cerebro del mando automtico y se compone detres vlvulas (1-2), (2-3) y (3-4) reguladas a distinta presin de funcionamiento, las cuales reciben elaceite a presin del regulador (7) en funcin de la velocidad del vehculo.Segn la presin que llegue a las vlvulas, acta una u otra, mandando el aceite a presin a losmecanismos que actan los frenos de cinta o embragues de los trenes epicicloidales.

Vlvula de mando y bombines de accionamientoLa vlvula de mando (9) (fig. esquema principal) ejecuta las maniobras de cambio segn reciba elaceite a presin por uno u otro lado de sus pistones. Los bombines de accionamiento (11, 12, 13 y 14)realizan las maniobras de apertura y cierre de las cintas de freno y embragues de acuerdo a la marchaseleccionada.

Funcionamiento del circuitoEl funcionamiento del circuito en las correspondientes posiciones de la palanca de cambios, es el siguiente.


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Punto muertoEstando la palanca de cambios en la posicin (N), el aceite suministrado por la bomba (4), ya que la (5) norecibe movimiento, pasa por la canalizacin (a) hacia el bombn de freno (12), venciendo la accin de su resortey dejando libre al freno (F1). Como el freno (F1) y los embragues (E1 y E2) no reciben presin por estar cortadoel circuito en la corredera (6), todos los elementos quedan liberados y, por tanto, los trenes giran en vaco sintransmitir movimiento.

Posicin de cambio automticoColocando la palanca en posicin (Dr), se corta la presin de aceite en la canalizacin (a) y se da paso alcircuito por (b y c); el sistema acta de la siguiente forma:

Primera velocidad.Al cesar la presin en el canal (a), el bombn (12), por la accin de su resorte, cierra el freno de cinta(F2).La presin del canal (b) acciona el bombn (11) que cierra el freno (F1). La presin del canal (c) quellega al regulador (7) no tiene paso al distribuidor (8), ya que al girar a pocas revoluciones el volante delregulador, no actan los contrapesos, impidiendo la apertura de las vlvulas y, por tanto, el paso deaceite. En estas condiciones se tiene:

Segunda velocidad.Cuando el vehculo alcanza mayor velocidad, la transmisin mueve el regulador centrfugo (7) actuandola vlvula (V1) y dejando pasar algo de aceite a las vlvulas del distribuidor, cuya presin es suficientepara vencer el resorte de la vlvula (1-2) (tara ms pequea), permaneciendo cerradas las dems.Esta vlvula manda aceite a presin a la vlvula de mando (9), pasando al bombn (13) que acciona elembrague (E1) y a la cara posterior del bombn (11) que, ayudado por el resorte, abre el freno (F1).Como los bombines de los elementos (E2 y F2) no reciben presin, estos permanecen en su estado dereposo; o sea:

Tercera velocidadAl aumentar ms la velocidad del vehculo, la presin de aceite, por efecto de la bomba (5), es mayor ytambin lo es el paso del mismo por el regulador centrfugo (7), con lo cual aquella es capaz de vencerel resorte de la vlvula (2-3) del distribuidor (8). La presin suministrada por esta vlvula llega al bombn(11) abrindolo y al (12) cerrndolo; llega tambin a la vlvula (8), desplazando el pistn grande hacia laizquierda y, por tanto, cerrando el suministro de la vlvula (1-2). Al quedar sin presin, el bombn (13),corta el paso de aceite al bombn (11) que, por la presin del conducto (b), cierra el freno (F1). En estascondiciones se tiene:

Cuarta velocidadA mayor velocidad del vehculo, el regulador (7) abre las dos vlvulas mandando aceite con la suficientepresin para vencer el resorte de la vlvula (3-4) del distribuidor (8).La presin de esta vlvula llega a la vlvula (9) desplazando sus pistones hacia la derecha, por ser estembolo de mayor seccin. Este desplazamiento deja libre el paso de aceite procedente de la vlvula (1-


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2) que cierra el bombn (13) y abre el bombn (11).De la misma forma, el aceite procedente de la vlvula (2-3), cierra el bombn (14) y abre el (12) con loque resulta:

Marcha atrsPara efectuar la marcha atrs, se sita la palanca en posicin (MA). De este modo se accionanmecnicamente unas palancas que producen el enclavamiento de la corona del tren (III), al mismotiempo que la corredera (6) permite el paso del aceite por (a) y (b), obtenindose:

Efecto del retardadorSe ha podido observar que el paso de una velocidad a otra se realiza siempre a velocidades determinadas delvehculo, lo que no resulta adecuado pues, a veces, se necesita una velocidad ms corta con el motor ms

acelerado (pendientes, arranque, aceleraciones, etc.).Esto se consigue con el retardador (10), movido por el pedal acelerador, que manda aceite a menor o mayorpresin segn su recorrido al lado opuesto de las vlvulas del distribuidor, con lo cual, el aceite suministrado porel regulador, necesitar mayor presin para accionar estas vlvulas, o lo que es lo mismo, mayor velocidad delvehculo para conseguir el mismo efecto. De esta forma se consigue apurar ms los cambios, actuando sobre elpedal acelerador y retardador.

Seleccin de marchas cortasGeneralmente, estas cajas de cambio llevan una posicin de la palanca de cambios (Lo), con la que se efectaun enclavamiento de la vlvula (2-3), impidiendo el paso a la 3 velocidad. En estas condiciones el vehculocircula solamente en 1 y 2 velocidad. Esta posicin se selecciona para circular con trfico muy intenso ocuando las pendientes a subir o bajar son muy pronunciadas.

En la figura inferior tenemos un esquema se un sistema hidrulico de control de la cinta de freno y embrague deun tren epicicloidal que no es exactamente igual al estudiado hasta ahora pero si muy parecido. En estesistema, normalmente, en reposo la cinta de freno esta aplicada y el embrague en posicin de desacoplado,con lo cual se produce una reduccin de velocidad. Pero cuando la "vlvula de mando" se desplaza, el aceite apresin procedente de la bomba se introduce por la parte anterior del pistn que acciona la cinta de freno, asicomo en el pistn del embrague. Esto hace que la cinta de freno se afloje y que se accione el embrague. Eneste momento el embrague bloquea simultneamente dos elementos del sistema epicicloidal funcionando comoun acoplamiento directo.


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SISTEMA DETRANSMISIN

Sistema de Transmision de Fuerza

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