Transmisión Conceptos básicos sobre la caja de cambios
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Prefacio
Este módulo de aprendizaje describe de formageneral la caja de cambios y forma parte de unaserie de módulos diseñados para el programaeducativo de nociones básicas de latransmisión.
El presente módulo debe estudiarsedirectamente después de los módulos:“Información general” y ”embrague”.
Mediante el estudio de este módulo, tendrá laoportunidad de adquirir conocimientos sobre lasfunciones del la caja de cambios, suscomponentes principales y el modo en el queestos componentes funcionan tanto por sucuenta como incluidos en la unidad completade la caja de cambio.
Índice
Información general 3
Tipos de cajas de cambios 4
Cajas de cambio manuales –modelos principales 5
Caja de cambios manual:Componentes principales 6
Cárter de embrague 7
Caja de cambios básica 8
Caja de cambios básica: árbolprimario y árbol secundario 9
Caja de cambios básica: árbolintermediario y árbol de marcha atrás 10
Caja de cambios básica: horquillasde selección y bomba de aceite 11
Mecanismo de alcances 12
Gama alta (A) 13
Gama baja (B) 13
Funcionamiento del mecanismode alcances 14
Reductora o “splitter” 15
Funcionamiento de la reductora 16
Reductora: gama alta 17
Reductora: gama alta 19
Caja de cambios manual:sincronización de componentes 21
Funcionamiento de la sincronización 22
Funcionamiento de los dispositivos desincronización 23
Componentes externos de la cajade cambios 24
Caja de cambios manual 25
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Información general
La caja de cambio es el componente de la transmisión que se ocupa de la regulación de loscambios de par del vehículo. El par de torsión se modifica de acuerdo con la marchaseleccionada en la caja de cambios.
Si el vehículo no dispusiera de caja de cambios, es decir, si el motor estuviera directamenteconectado a las ruedas conducidas, la velocidad del vehículo no sobrepasaría los 8 km/h. Estose debe a que las variaciones de par serían insignificantes.
Resumen
La caja de cambios regula las relaciones de par motor del vehículo. A un par alto le correspondeuna marcha corta. A mayor velocidad, más larga debe ser la marcha.
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Tipos de cajas de cambios
En los últimos años, el desarrollo de la transmisión se ha concentrado en la caja de cambios.El objetivo es mejorar las características de conducción del vehículo y simplificar la labor delconductor.
Se ha desarrollado una serie de modelos de caja de cambios construidas para vehículosespecíficos en función de las tareas que debe ejecutar el vehículo.Las cajas de cambios se dividen en tres grupos fundamentales:
Cajas de cambios manuales (1): los cambios de marcha los efectúa el conductor.
Cajas de cambios automáticas (2): los cambios de marcha son completamente automáticoscon ayuda de la información obtenida por los sensores y otras unidades de mando del vehículo.
Cajas de cambio semiautomáticas (3): el conductor selecciona las marchas y un sistemaelectrónico controla los cambios.
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Cajas de cambio manuales – modelos principales
Pueden encontrarse los siguientes modelos de cajas de cambio manuales Volvo:
R1400/R1700 (1)SR1700/1900 (2)VT2014/2514 (3)
Las cajas de cambio R1400 y R1700 (1) disponen de 9 velocidades operativas, ocho de avance y una deretroceso. (8 velocidades de marcha adelante y dos de marcha atrás). Las 8 velocidades de marchaadelante son de cambios sincronizados mientras que las dos de marcha atrás no lo son.
Las cajas de cambio SR1700 y SR1900 (2) están provistas de 14 velocidades operativas (12 velocidades demarcha adelante + 2 de velocidades utralentas + 4 de marcha atrás). Las 12 velocidades de avance son decambios sincronizados mientras que las 4 de marcha atrás y las dos ultralentas no lo son.
Las cajas de cambio VT2014/2514 (3) disponen de 14 velocidades operativas como las cajas SR.
* S – S quiere decir que la caja de cambios está equipada con una reductora (gama alta y baja) instaladaen el primario de la caja de cambios básica.* R – R quiere decir que la caja de cambios contiene sistema de gama alta y gama baja conectado alsecundario de la caja de cambios básica.* VT Transmisión Volvo* 20 ó 25 — Par motor máximo, 2050 Nm o 2450 Nm.* 14 número de velocidades operativas de una caja de cambios
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Caja de cambios manual: Componentes principales
La caja de cambios está dividida fundamentalmente en cuatro partes:
Cárter del embrague (C) – este cárter une la caja de cambios al motor y protege el embrague.
Reductora (S) – la reductora proporciona a los piñones dos gamas, permitiendo la utilizaciónde velocidades de gama alta y gama baja.
Caja de cambios básica (B) – La caja de cambios básica contiene los piñones básicos, unpiñón de marcha ultralenta y piñones de marcha atrás.
Mecanismo de alcances (R) – el mecanismo de alcances consiste en un engranaje planetarioque dobla el número de velocidades operativas de la caja de cambios básica (B).
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Cárter de embrague
El cárter de embrague conecta la caja de cambios al motor.
También protege el embrague.
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Caja de cambios básica
La caja de cambios básica contiene los piñones y los ejes que permiten el cambio de marchas.
Los ejes principales son:
- el árbol de entrada o primario (1)- el árbol principal (2)- el árbol intermediario (3)- el árbol de marcha atrás (4)
Los piñones van instalados en los ejes. Hay cinco piñones de cambios sincronizados ademásdel piñón de marcha ultralenta y el de marcha atrás que no está sincronizado.
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Caja de cambios básica: árbol primario y árbol secundario
Árbol primario (1)También llamado árbol de entrada, el primario se encarga de transmitir el par motor a la caja decambios.El par se transmite a través del disco de embrague.Este árbol va apoyado en cojinetes instalados en el cárter de embrague.
Árbol principal (2)El árbol principal lleva los cinco piñones de cambios sincronizados. Estos piñones giran locossobre cojinetes de agujas y cojinetes de rodillos.
Este árbol va apoyado en el primario y en cojinetes de rodillos instalados en el cárter de la cajade cambios básica.
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Caja de cambios básica: árbol intermediario y árbol de marcha atrás
Árbol intermediario (1)El árbol intermediario sólo lleva piñones fijos, es decir, piñones que se han instalado a presiónen el árbol y que siempre giran a la misma velocidad que el árbol.
El intermediario recibe el par transmitido por el primario y va apoyado en el interior del cárter delembrague y el cárter trasero de la caja de cambios.
Árbol de marcha atrás (2)El piñón de marcha atrás va instalado en el árbol de marcha atrás.El piñón de marcha atrás está ubicado entre el piñón conductor, situado en el árbol principal, y elpiñón de toma de fuerza, instalado en el intermediario.
La función del piñón de marcha atrás es cambiar el sentido de giro del árbol principal y el árbolde salida o secundario.
Cuando el piñón de marcha atrás cambia el sentido de giro del árbol principal, el movimientoinverso se transmite a través del secundario a las ruedas motrices y el vehículo retrocede.
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Caja de cambios básica: horquillas de selección y bomba de aceite
Aparte de árboles y engranajes, la caja de cambios básica incluye horquillas de selección y labomba de aceite.
Horquillas de selección (1)Las horquillas de selección regulan el movimiento de los manguitos de acoplamiento del ejeprincipal para engranar las diferentes velocidades.
Las horquillas selectoras reciben el movimiento selector de los ejes selectores.
Están instalados con fiadores formando juntos la unidad de selección.
Bomba de aceite (2)Las cajas de cambios de mayor tamaño se engrasan mediante bombas de aceite que envía elaceite a todos los puntos de engrase de la caja.
La bomba de aceite va sujeta en el interior de la caja de cambios. La acciona un piñónconectado al intermediario, a través del piñón de marcha atrás.
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Mecanismo de alcances
La caja de cambios va apoyada por un mecanismo de alcances de doblamiento de lasvelocidades:- Gama alta- Gama baja
El uso del mecanismo de alcances dobla el número de velocidades de la caja de cambiosbásica, tal como se requiere para los camiones modernos.
El mecanismo de alcances consiste en un engranaje planetario que transmite directamente elpar motor desde el eje principal a los piñones conductores:
1. Satélite2. Corona3. Anillo de acoplamiento4. Piñón central5. Portasatélites
De los cambios de velocidades del mecanismo de alcances se ocupa un cilindro neumático (6).
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Gama alta (A)
Cuando la corona (1) queda bloqueada al portasatélites por medio de un anillo de acoplamiento(2), gira toda la unidad trasera de satélites. El par motor transmitido por la caja de cambiosbásica atraviesa directamente el engranaje planetario. De este modo, la caja de cambiosfunciona con la gama alta de las velocidades.
Gama baja (B)
La corona (3) queda bloqueada al cárter de la caja de cambios provocando el giro de lossatélites situados entre la corona (3) y el piñón central.
Los portasatélites (5) giran en el mismo sentido que el piñón central pero a una velocidad máslenta.
De este modo, el par motor transmitido por la caja de cambios debe pasar por los satélitesactivándose la gama baja de las velocidades.
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Funcionamiento del mecanismo de alcances
Un interruptor situado en el pomo de la palanca sirve para accionar el mecanismo de alcances.
Para seleccionar la gama baja, empuje el interruptor hacia abajo (1). Actúa sobre el primer y eltercer piñón.
Para seleccionar la gama alta, levante el interruptor (1). Actúa sobre el cuarto y el sexto piñón.
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Reductora o “splitter”
El propósito de la reductora es “seccionar” las velocidades de la caja de cambios paraproporcionar una gama alta y una gama baja asociada a cada uno de los piñones.
CONCLUSIÓN
Las cajas de cambios que disponen tanto de una reductora y de un mecanismo de alcancescomo las SR y VT, presentan 12 velocidades de cambios sincronizados, dos de marchaultralenta y cuatro de marcha atrás sin cambios sincronizados.
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Funcionamiento de la reductora
Como en el mecanismo de alcances, hay un interruptor situado en el pomo de la palanca queactiva o desactiva la reductora.
Nota:El interruptor de la reductora no es el mismo que el del mecanismo de alcances.Para seleccionar la gama alta de los piñones, coloque el interruptor en H (Alta).
Para seleccionar la gama baja de los piñones, coloque el interruptor en L (Baja).
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Reductora: gama alta
Al poner el interruptor del pomo de la palanca en H (Alta), se activa una válvula de relé (2).
La válvula de relé (2) está ubicada de manera que permite el paso de aire comprimido al cilindroneumático (3).
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Al pisar el pedal del embrague, la válvula de mando de la reductora (1) envía el aire al cilindroneumático (2).
El aire desplaza el pistón del cilindro para activar la gama alta de los piñones.
A continuación, la válvula de mando de la reductora (1) activa un interruptor y enciende untestigo en el panel de instrumentos que indica al conductor que se ha seleccionado la gama altade los piñones.
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Reductora: gama alta
Al poner el interruptor del pomo de la palanca en L (Baja), se activa una válvula de relé (2).
La válvula de relé (2) está ubicada de manera que permite el paso de aire comprimido al cilindroneumático (3).
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Al pisar el pedal del embrague, la válvula de mando de la reductora (1) envía el aire al cilindroneumático (2).
El aire desplaza el pistón del cilindro para activar la gama baja de los piñones.
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Caja de cambios manual: sincronización de componentes
El objetivo de la sincronización es simplificar los cambios de marcha ajustando la diferencia develocidad entre el árbol principal y el intermediario durante los cambios.
La caja de cambios está equipada con muchos dispositivos de sincronización:
1. manguito de acoplamiento2. anillo de acoplamiento3. piñón4. anillo de sincronización5. cuerpo de embrague
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Funcionamiento de la sincronización
El cuerpo de embrague está conectado al árbol principal por medio de ranuras. El manguito deacoplamiento rodea el cuerpo de embrague. La función de este manguito es desplazar elcuerpo de embrague hacia el anillo de sincronización y conectarlo al anillo de acoplamiento.
El anillo de sincronización queda atrapado entre el cuerpo de embrague y el anillo deacoplamiento por la acción del manguito. El roce producido en el anillo de sincronización regulalas velocidades del cuerpo de embrague y el manguito. Además de alcanzar la mismavelocidad, el manguito engrana con el anillo de acoplamiento.
En esta posición, el piñón va completamente fijo en el eje principal a través del cuerpo deembrague y puede transmitir el par motor a las ruedas motrices a través del secundario.
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Funcionamiento de los dispositivos de sincronización
El juego de dispositivos de sincronización funciona del siguiente modo:
El anillo de sincronización (4) queda atrapado entre el cuerpo de embrague (5) y el anillo deacoplamiento (2) por la acción del manguito de acoplamiento (1).
El roce producido en el anillo de sincronización regula las velocidades del cuerpo de embraguey el manguito.
Además de alcanzar la misma velocidad, el manguito engrana con el anillo de acoplamiento.
En esta posición, el piñón (3) va completamente fijo en el eje principal a través del cuerpo deembrague y puede transmitir el par motor a las ruedas motrices a través del secundario.
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Componentes externos de la caja de cambios
La caja de cambios está provisto de una serie de componentes externos para evitar que la cajade cambios resulte dañada y para simplificar los cambios de marchas.
Estos componentes varían según el modelo de la caja de cambios.
Las cajas de cambio constan fundamentalmente de:
1. una válvula de inhibición2. válvulas de seguridad3. válvulas de relé4. válvulas de solenoide5. una válvula inhibición6. conexiones eléctricas7. un sensor8. un cilindro de regulación
Se ofrecerá una descripción más detallada de estos componentes en los módulos quepresentan modelos específicos de cajas de cambios.
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Caja de cambios manual
La caja de cambios manual se acciona mediante una palanca de cambios (1).
La palanca de cambios (1) va apoyada en un soporte guía (2).
Al desplazar la palanca (1), el movimiento se transmite a la caja de selección de selección deejes (5) mediante una barra de transmisión (3) y la palanca de mando (4).
La palanca de mando va conectada al eje de regulación lateral (6) de la caja de selección (2).
La caja de selección (2) acciona, a su vez, los ejes selectores de la caja de cambios.
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