UNIDAD 1

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DESCRIPCIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE LOS COMPONENTES

DEL VEHÍCULO (Diferencial)

Primera Unidad: Funcionamiento y Partes

El Diferencial, también llamado Transmisión Final, es el que permite que la rueda derecha e

izquierda de un vehículo giren a revoluciones diferentes cuando un vehículo toma una curva. Sin

este sistema, una de las ruedas no giraría bien, desestabilizándolo. El diferencial realiza la tarea de

que en cada rueda pueda girar correctamente, sin perder la fijación de ambas sobre el eje,

permitiendo que el torque del motor actúe con la misma fuerza sobre cada una de las ruedas.


TABLA DE CONTENIDO

TRABAJO DEL MECANISMO DIFERENCIAL ......................................................................................................... 3

PARTES DEL MECANISMO DIFERENCIAL ............................................................................................................ 4

EL CONO Y LA CORONA DEL MECANISMO DIFERENCIAL ................................................................................. 5

DISEÑOS DEL CONO Y LA CORONA ............................................................................................................. 6

El cono está localizado en el centro del eje de la corona: .................................................................... 6

El cono está desplazado del centro de giro de la corona: .................................................................... 6

El Dentado GLEASON: ........................................................................................................................... 6

El Dentado KLINGELNBERG: ................................................................................................................ 6

EL MECANISMO DEL PIÑON SINFÍN ................................................................................................................. 7

DISEÑO DEL SISTEMA DIFERENCIAL ................................................................................................................... 8

TRABAJO DE LOS PIÑONES DEL SISTEMA DIFERENCIAL .................................................................................... 9

PARTES DEL MECANISMO DIFERENCIAL ........................................................................................................ 10

CONSTITUCIÓN DEL SISTEMA DIFERENCIAL .................................................................................................. 11

IMÁGENES ......................................................................................................................................................... 12

CIBERGRAFÍA ..................................................................................................................................................... 12

CRÉDITOS .......................................................................................................................................................... 13


TRABAJO DEL MECANISMO DIFERENCIAL

Se entrega la fuerza del motor hasta la caja de cambios, en el caso de ser una caja y diferencial conjunto, o a través del eje de propulsión, cuando se trata de un diferencial separado, el sistema diferencial debe transmitir esta fuerza por medio de los semiejes hasta las ruedas motrices del vehículo. Esta fuerza recibe el Cono, moviendo a la Corona, cambiando el sentido de giro longitudinal recibido en sentido transversal. En el caso de un sistema de transmisión posterior, la porta-corona, a través de su sistema diferencial, envía la fuerza recibida a cada una de las ruedas motrices del vehículo por medio de los planetarios hasta los semiejes. Si esta fuerza se transmitiese por igual a las dos ruedas, estas recorrerían el mismo espacio, pero, como el vehículo debe curvar; la rueda en la parte exterior describe un radio mayor y la interior un radio menor, recorriendo mayor espacio la rueda exterior y menor espacio la rueda interior. Si no existiese el sistema diferencial, el vehículo "arrastraría" las ruedas al momento de curvar, ya que ambas ruedas desplazarían recorridos iguales, y, por esta razón, se necesita de un mecanismo que "diferencie" el número de vueltas de cada rueda durante las curvas.

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PARTES DEL MECANISMO DIFERENCIAL El mecanismo diferencial está conformado por dos sistemas integrados. El primero, es el sistema de transmisión y cambio de dirección, es conformado por el piñón Cono y el piñón Corona, y el segundo sistema es el encargado, como su nombre lo dice, de "diferenciar" la velocidad de las ruedas propulsadas, cuando la rueda interna describe un menor radio de curvatura que la rueda externa, la misma que describe un radio mayor y por lo tanto un recorrido mayor. El piñón cónico o CONO recibe la fuerza proveniente de la caja de cambios o de la caja de transferencia longitudinal por medio del eje cardan o propulsor. Esta fuerza longitudinal es transformada en la CORONA en fuerza transversal. Como la corona dentada está alojada en el cuerpo, se lo ha llamado "florero", este piñón mueve a todo el mecanismo diferencial, y este elemento transmite la fuerza a los ejes de cada rueda.

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EL CONO Y LA CORONA DEL MECANISMO DIFERENCIAL El piñón cónico llamado "Cono" es obligado a girar por el impulso recibido del eje de propulsión y engrana con un piñón de mayor número de dientes llamado "Corona", debido a su forma particular. Estos dos piñones al engranar transmiten el movimiento recibido, y se encargan de cambiar el sentido longitudinal del eje propulsor en movimiento transversal para mover a los ejes de las ruedas. La relación de transmisión entre estos dos piñones depende del diseño de cada fabricante, para reducir la velocidad del propulsor, pero para aumentar la fuerza o torque en los ejes. La relación de giro o de desmultiplicación de la velocidad promedio está entre 3,5:1 hasta 6,5:1, lo que significa que en una relación ejemplo de 4,5:1, el piñón cono deberá girar cuatro vueltas y media para que el piñón corona gire una sola vuelta. Esta reducción de la velocidad de la corona de cuatro veces y media aumentará la fuerza o el torque en la misma relación que la reducción de la velocidad en los ejes de salida, que en este caso son los ejes que propulsan a las ruedas del vehículo.

El piñón Cono está alojado en el cuerpo del diferencial, el mismo que le permite girar entre dos rodamientos cónicos, separados entre sí por un tubo de diseño especial. Este tubo le permite dar el ajuste necesario a la tuerca de la brida externa, sobre la que está conectado el final del propulsor cardánico. Al ajustar este tubo separador, los dos rodamientos reciben el ajuste o torque recomendado por el fabricante y de forma elástica mantienen la holgura exacta entre rodamientos, sin dejar juego excesivo entre ellos. El cono engrana con la corona dentada del sistema diferencial y este último piñón cambia el sentido del giro.

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La corona está alojada en el porta corona, llamada comúnmente "florero" por su aspecto externo, y esta parte a su vez está girando sobre dos rodamientos, asentados en el cuerpo del diferencial.

DISEÑOS DEL CONO Y LA CORONA En el sistema de transmisión por CONO y CORONA existen dos tipos comúnmente utilizados: El cono está localizado en el centro del eje de la corona: la superficie de contacto entre los dientes será menor, ya que el número de dientes en contacto entre cono y corona también es menor. Este sistema es mucho más común, más económico y de más fácil construcción. El cono está desplazado del centro de giro de la corona: el Sistema Hipoide, tiene la ventaja con respecto al primero, en que el eje desplazado permite un mayor apoyo o superficie de los dientes entre el cono y la Corona, es decir, un mayor número de dientes que están en contacto. Esto se traduce en un funcionamiento más suave, con menor ruido en el engrane y permite por estas razones mencionadas, una transmisión mayor de fuerza hacia la corona y hacia los ejes de las ruedas. Adicionalmente, este último sistema Hipoide, debido a que el cono está mucho más bajo que el eje de la corona, permite modificar la altura del piso del vehículo, lugar por el que debe pasar el eje propulsor o cardan, ganando espacio en el habitáculo y brindando mayor comodidad a sus ocupantes.

En ambos tipos de transmisión por cono y corona, existen adicionalmente dos tipos de dentados:

El Dentado GLEASON: Es un dentado en arco de círculo. La forma del diente es de arco circular, lo que significa que los dientes van disminuyendo de espesor desde afuera hacia adentro, es decir, hasta la punta del piñón; en otras palabras, utiliza dientes de diferente ancho entre el inicio y el final.

El Dentado KLINGELNBERG: es un dentado espiral. La forma del diente es un sector de un espiral. La particularidad de este tipo de entado es que la altura del diente es constante a lo largo de toda su anchura, o, el dorso del diente es de ancho constante. En otras palabras, utiliza dientes del mismo ancho entre el inicio y el final.

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EL MECANISMO DEL PIÑON SINFÍN Además del mecanismo diferencial en el que se utiliza un Piñón Cónico (CONO) y una Corona Dentada (CORONA), existe otro tipo de mecanismo por tornillo SINFÍN y piñón. Este novedoso sistema permite, dependiendo de la posición del tornillo sinfín con respecto al piñón dentado, disminuir mucho más la altura del túnel por el que atraviesa el eje cardan, permitiendo con esto diseñar una carrocería más baja, porque el túnel está significativamente reducido. También este tipo de transmisión puede permitir que el cuerpo del sistema diferencial no se proyecte muy cercano al piso, de tal manera, que el vehículo podrá tener en realidad una mayor altura libre sobre la calzada. Este sistema de tornillo sinfín, a pesar de que no es comúnmente utilizado, permite reducir el ruido que se produce entre los dientes de los engranajes y, tanto en sentido de marcha hacia adelante o atrás, la suavidad del engrane es significativamente menor que en el sistema de cono y corona.

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DISEÑO DEL SISTEMA DIFERENCIAL

El mecanismo diferencial, es el que permite el giro de diferente número de vueltas a las dos ruedas propulsadas cuando el vehículo debe describir una curva. Si el vehículo solamente pudiera ser conducido en línea recta, este sistema no sería necesario, ya que ambas ruedas girarían al mismo número de vueltas y recorrerían las mismas distancias. Pero como al curvar, la rueda interior describe menor distancia dentro de un radio menor de curvatura, y la rueda externa un radio mayor y una mayor distancia, se hace imprescindible de este sistema diferencial para que diferencie las vueltas de las dos ruedas mientras las propulsa. Dentro de la otra corona están alojados los piñones satélites y los piñones planetarios. Los Primeros sirven para transmitir el movimiento entre planetarios y están girando en su propio eje. En cambio, los piñones planetarios tienen un sector estriado o ranurado en su interior y en ellos se conectan los ejes de cada rueda, para que reciban la fuerza de impulsión y la transmitan a las ruedas.

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Imagen 7


TRABAJO DE LOS PIÑONES DEL SISTEMA DIFERENCIAL

Para entender de mejor manera el procedimiento de diferenciación del giro de cada rueda nos vamos a tener en cuenta la Corona como un piñón común, en el cual se representara el movimiento que está recibiendo del piñón cono. En la animación apreciamos a los dos ejes que están girando simultáneamente con la corona y en este caso el satélite está fijo conociendo que generalmente dispone de dos satélites, ya que entre los dos piñones planetarios no hay movimiento ni diferencia de giro entre ellos. En la animación tenemos de igual manera a la Corona recibiendo el movimiento del cono, pero solamente está transmitiendo este movimiento al eje derecho, debido a que el eje izquierdo no requiere movimiento y su piñón planetario está fijo, y solamente sirve de apoyo para el giro del piñón satélite. En este caso solamente se enviará tracción a la rueda derecha, lo que supondría que el vehículo está girando hacia el lado izquierdo.

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Imagen 8

Imagen 9


PARTES DEL MECANISMO DIFERENCIAL

Para conocer las partes y la estructura del mecanismo diferencial, podemos revisar el siguiente gráfico. Todo el conjunto de piñones que forman parte del mecanismo diferencial están alojados dentro del alojamiento (florero), el mismo que sirve además de alojamiento de la corona. Dentro de este alojamiento se encuentran cuatro piñones cónicos, dos de ellos llamados satélites y otros dos llamados planetarios. Los piñones planetarios tienen un sector estriado en su interior, para que cada semieje (el que dispone de un sector estriado externo), se conecte con el planetario y en su otro extremo se conecte con la manzana de la rueda, que recibirá finalmente el giro del planetario. Los piñones satélites, en cambio, giran en su propio eje (pasador) y en su parte posterior disponen de rodelas o arandelas cónicas, las mismas que sirven para dar la calibración y la holgura exacta entre ellos, aunque en otros casos las rodelas de calibración están controlando el juego en los planetarios.

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Imagen 10


CONSTITUCIÓN DEL SISTEMA DIFERENCIAL En el gráfico podemos apreciar al conjunto de elementos que se encargan de "diferenciar" el giro de cada uno de los semiejes de las ruedas. Cuando el Cono al impulsar a la Corona, se mueve con el porta planetarios, debe impulsar a los ejes mientras todos los piñones giran en conjunto. Cuando el vehículo está desplazándose en una trayectoria en línea recta, este conjunto está girando de forma simultánea y los dos ejes girarán por lo tanto a igual número de vueltas. Cuando la trayectoria que describe el vehículo es una curva, el radio menor que describen las ruedas internas requiere que reciban un menor número de vueltas que las ruedas externas, ya que están externas deben desplazarse en una mayor distancia con su radio de curvatura mayor. Justamente cuando el vehículo está curvando es cuando el conjunto de los cuatro piñones del sistema diferencial trabajan, permitiendo que la impulsión que recibe el porta corona, internamente entre un juego de diferenciación del número de vueltas entre los dos planetarios, para que entreguen esta diferente velocidad a las ruedas del vehículo.

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IMÁGENES

Imagen 1: © Sena 2012


Imagen 3: N.d. CR30Web. 20 Nov 2012. <http://i.ytimg.com/vi/3scNVPNEyyM/0.jpg>.



Imagen 6: Dany, Meganeboy. "Torsen Despiece.". Aficionados a la Mecánica, n.d. Web. 15

Oct 2012. <http://aficionadosalamecanica.com/caja-cambios.htm>.

Imagen 7: © N.d. Sevilla Racing Club, Sevilla. Web. 30 Nov 2012.

<http://www.sevillaracingclub.com/attachment.php?attachmentid=4406&thumb=1&d=1281

985209>.






CIBERGRAFÍA

"Transmisiones.". Antronicsperu, 23 2012. Web. 15 Nov 2012.

<http://antronicsperu.com/category/articulos/transmisiones/>.

Celis, Enrique . "DESCRIPCION Y FUNCIONAMIENTO DE UN DIFERENCIAL."

Automecanico. N.p., n.d. Web. 30 Nov 2012.

<http://automecanico.com/auto2000/diferencial1.html>.

Mayz Acosta, Edgar. "El Diferencial." Conocimientos Básicos del Automóvil. N.p.. Web. 10

Nov 2012. <http://www.automotriz.net/tecnica/conocimientos-basicos-35.html>

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CRÉDITOS

Experto Temático:

Carlos Edwin Abello Rubiano

Asesor Pedagógico:

Luisa Fernanda González Guarnizo

Guionista:

Alexandra Johanna Bazurto Galvis

Equipo de Diseño:

Lina Marcela García López

Dalys Ortegón Caicedo

Nazly María Victoria Díaz Vera

Equipo de Programación:

Charles Richar Torres Moreno

Luis Fernando Amórtegui Garcia

Líder de Línea

Julian Andres Mora Gómez

Líderes de Proyecto:

Carlos Fernando Cometa Hortua

Juan Pablo Vale Echeverry

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