Caja de velocidades: Conoce aquí el funcionamiento detallado de este componente

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Aquí proporcionamos el principio de funcionamiento de la caja de velocidades, ventajas y desventajas, etc.

Los motores de combustión interna funcionan a altas velocidades, por lo que es necesaria una reducción de los engranajes para transmitir potencia a las ruedas motrices, que giran mucho más lentamente. La caja de velocidades ofrece una selección de marchas para diferentes condiciones de conducción: arrancar de pie, subir una colina o circular por superficies niveladas.

Se requiere un torque alto para arrancar el vehículo desde el reposo, acelerando, subiendo pendientes, tirando de una carga y enfrentando otras resistencias. Pero el motor IC opera en un rango de velocidad efectivo limitado que produce un torque comparativamente bajo. En tal situación, el motor es el responsable de la parada y el vehículo se detiene si la velocidad cae por debajo del límite.

¿Qué es la caja de velocidades?

La caja de velocidades es un dispositivo mecánico que se utiliza para aumentar el par de salida o para cambiar la velocidad (RPM) de un motor. El eje del motor está conectado a un extremo de la caja de engranajes y, a través de la configuración interna de los engranajes de una caja de engranajes, proporciona un par de salida determinado y una velocidad determinada por la relación de transmisión.

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Todos los componentes del tren de transmisión que ayudan a transmitir la potencia del motor a las ruedas son parte del sistema de "Transmisión". De los cuales la caja de velocidades es una parte integral. Estos componentes incluyen el embrague, la caja de velocidades, los acoplamientos, el eje de la hélice, los semiejes y el diferencial. En general, el término 'Transmisión' suele referirse a la caja de velocidades del automóvil. Algunos diseños de automóviles integran la caja de velocidades y el conjunto del diferencial en una sola unidad llamada "Transmisión" o "Trans-Axle".

Principio de funcionamiento de la caja de velocidades

Una caja de velocidades es un conjunto que consta de varios engranajes, manguitos de sincronización y un mecanismo de cambio de marchas instalado dentro de una carcasa de metal. La carcasa de metal, generalmente hecha de fundición de aluminio/hierro, aloja todos los engranajes en ella. La caja de velocidades es parte del sistema de "transmisión", ya que los engranajes juegan un papel importante en la transmisión de la potencia del motor a las ruedas.

¿Cómo funciona la caja de velocidades?

Una caja de engranajes contiene engranajes de diferentes tamaños. Esto se debe principalmente a las diversas necesidades del automóvil en términos del par requerido en las ruedas según la carretera, el terreno y la carga. Por ejemplo, si un vehículo está recorriendo una pendiente, desea un mejor par que circulando por una carretera recta.

La primera marcha es la más importante en longitud en un campo de herramientas y proporciona la máxima salida de par aunque genere una velocidad mínima. Por lo tanto, se usan millas mientras se camina por las laderas. Todos los engranajes entre la 1ª y las herramientas de cierre varían en longitud, en relación reductora. Por lo tanto, da una combinación diferente en términos de capacidad de tracción y velocidad. Por lo tanto, el automóvil se puede empujar fácilmente sin que disminuya su aceleración. El campo de herramientas mejora esencialmente la capacidad de conducción del vehículo en todas las condiciones.

Tipos de caja de velocidades

En general, una caja de velocidades automotriz es principalmente de dos tipos

  1. Caja de velocidades manual

Básicamente, una transmisión manual es una caja de velocidades que permite al conductor elegir entre diferentes relaciones de transmisión para presionar el automóvil. Las relaciones de engranajes más bajas proporcionan un par extra, aunque mucha menos velocidad, mientras que las mejores relaciones de herramientas proporcionan mucho menos par, pero mejor velocidad. Las diferentes relaciones de transmisión se denominan regularmente "velocidades", por lo que una transmisión manual de "seis velocidades" tiene seis relaciones de herramientas hacia adelante.

En su forma más simple, la transmisión manual incluye 3 ejes con engranajes constantemente entrelazados de varios tamaños. El eje de entrada se conecta al motor, a través del embrague. El contraeje está constantemente engranado con el eje de entrada y tiene más de un engranaje. El eje de salida conecta el contraeje al eje de transmisión y posteriormente a las ruedas. En vehículos con fuerza en las cuatro ruedas y fuerza en las cuatro ruedas, el eje de salida se conecta primero a la caja del interruptor. La marcha atrás generalmente está en un cuarto eje para impactar una dirección alternativa.

Tipos de caja de velocidades manual

Hay 3 tipos de cajas de cambios manuales utilizadas desde la introducción de la transmisión que son:

  • Caja de velocidades de malla deslizante

La caja de engranajes de malla deslizante es el tipo de caja de engranajes más antiguo que se utiliza. En este tipo de caja de velocidades, el cambio ocurre por el deslizamiento de los engranajes sobre el eje principal estriado para engranar con el engranaje apropiado en el eje intermedio cuyo engranaje está en engrane constante con el engranaje del eje del embrague para llevar el movimiento de rotación para el conversión (alto par o alta velocidad) según lo requiera la transmisión, esta caja de velocidades requiere una técnica especial para el cambio que generalmente se conoce como doble desembrague y también el engranaje era tan ruidoso y duro que dio lugar al desarrollo de un nuevo sistema de caja de velocidades .

Nota: por lo general, venían con un máximo de cambios manuales de 3 velocidades.

  • Caja de velocidades de malla constante

La caja de engranajes de malla constante es la versión modificada de la última que se introdujo por encima de las limitaciones de la última, en este tipo todos los engranajes en el eje principal, el eje intermedio y el eje del embrague están engranados constantemente entre sí y la selección de la marcha adecuada se realiza mediante los dispositivos de engranaje especiales conocidos como embragues de garras que se deslizan sobre el eje principal estriado para seleccionar la marcha adecuada según las necesidades de la transmisión.

El sistema de caja de velocidades de malla constante elimina el problema del doble desembrague y hace que la transmisión sea menos ruidosa ya que los engranajes rectos de la malla deslizante se reemplazan con engranajes helicoidales o cónicos, pero el cambio de marcha aún no es suave y también hay un mucho desgaste de los embragues de garras debido a la diferente velocidad de rotación de los ejes mientras engranan, lo que conduce a un alto mantenimiento.

Nota: venían con una configuración de cambio manual de 4 o 5 velocidades y 1 marcha atrás.

  • Caja de velocidades sincronizada

La caja de velocidades sincronizada es el último tipo de caja de velocidades utilizada desde hace décadas, ya que este sistema supera todas las limitaciones proporcionadas por la caja de velocidades de malla constante o la caja de velocidades de malla deslizante y también mejora las capacidades de salida del sistema de transmisión manual, en este tipo los embragues de garras de la caja de velocidades de malla constante se reemplazan por los dispositivos de sincronización que primero llevan el eje principal y el eje intermedio a la misma velocidad por el contacto de fricción, luego se produce el engrane del engranaje apropiado que hace que el sistema sea suave y también disminuye el mantenimiento de la caja de velocidades, hoy este sistema generalmente viene con una configuración de transmisión manual de 5 velocidades y 1 marcha atrás.

Nota: vienen con una configuración de 5 velocidades y 1 marcha atrás.

  1. Caja de velocidades automática

Una transmisión automática es una transmisión de múltiples velocidades utilizada en vehículos de motor que no requiere ninguna intervención del conductor para cambiar de marcha en condiciones normales de conducción. El tipo más común de transmisión automática es la automática hidráulica, que utiliza un juego de engranajes planetarios, controles hidráulicos y un convertidor de par.

La transmisión automática tradicional también se conoce como convertidor de par automático y es, con mucho, la tecnología de cambio automático más utilizada en la mayoría de los vehículos. Utiliza un acoplamiento de fluido hidráulico o un convertidor de par para realizar el proceso de conversión de engranajes en lugar de un embrague.

Tipos de transmisión automática

La transmisión automática es de cuatro tipos que fluyen por debajo de los puntos.

  • Transmisión manual automatizada (AMT)

Es posible que esté bastante familiarizado con este nombre, ya que es una de las transmisiones automáticas más comunes disponibles.

La transmisión manual automatizada utiliza una miríada de sistemas hidráulicos conectados a una ECU que cambia de marcha según las RPM actuales del automóvil. Es como una transmisión manual que funciona por sí sola, de ahí el nombre. La mayoría de los automóviles le ofrecen la opción de ignorar el cambio de marchas automático y le permiten cambiar la marcha manualmente.

Usar el mismo sistema que una transmisión manual hace que sea más barato y menos complicado trabajar con él. La ECU luego opera los sistemas hidráulicos presentes dentro del motor. La ECU con su lectura configurada de fábrica del cambio de marchas a ciertas RPM hace que los sistemas hidráulicos funcionen y, por lo tanto, cambien las marchas.

  • Transmisión continuamente variable (CVT)

La transmisión continuamente variable es el prometedor sistema de transmisión automática. Tener una relación de transmisión infinita es su mayor ventaja sobre otras opciones de transmisión.

La transmisión continuamente variable o la transmisión continuamente variable emplea el uso de correas y poleas para tener una relación de transmisión infinita. En el caso de la transmisión variable continua, la eficiencia del combustible es la mejor de su clase, ya que el motor siempre funciona a las RPM en las que será eficiente debido a la relación de transmisión infinita que cambia cuando es necesario.

  • Transmisión de doble embrague

Con sus múltiples embragues, ejes y engranajes, la transmisión de doble embrague podría ser uno de los sistemas de transmisión más complicados. Da a cada cambio de marcha de alto ritmo el mismo rendimiento que una transmisión de guía La transmisión de doble embrague ha ido creciendo lentamente en el mercado indio. Dado diferentes nombres por diferentes compañías que lo utilizan, Dual Clutch Transmission es el nombre básico por el que se conoce. Volkswagen lo llama DSG, Porsche PDK.

La transmisión de doble embrague en términos simples se puede describir como dos transmisiones manuales que se controlan automáticamente. El funcionamiento es mucho más complejo, así que vamos a hacerlo.

  • Transmisión manual inteligente (iMT)

Otra variante de la transmisión manual automatizada, la transmisión manual inteligente, también utiliza la transmisión manual como base y la hace automática. En el caso de una transmisión manual inteligente, usted manipula la caja de velocidades como una transmisión manual normal, pero manipula las marchas al mismo tiempo que el auto controla el embrague.

Si recuerdas, el mayor problema de AMT eran sus cambios de marcha aleatorios. Sin embargo, la transmisión manual inteligente detecta esta falla y le brinda un control total sobre el cambio de marchas. Este terreno común entre manual y automático seguramente complacerá a cualquier amante de la transmisión manual.

Con la ayuda de un sensor de intención en la palanca de cambios, el iMT de Hyundai sabe cuándo estás a punto de cambiar de marcha. Cuando el sensor obtiene una lectura del TGS, acciona el embrague y se prepara para un cambio de marcha. Esto permite al conductor cambiar de marcha sin tener que preocuparse por el embrague, ya que lo presiona automáticamente el propio automóvil.

Ventajas

  • La relación de transmisión instantánea es constante y la estabilidad de trabajo es alta;
  • Se adopta el engranaje no circular y la relación de transmisión instantánea se puede diseñar de acuerdo con la regla de cambio requerida;
  • Amplio rango de variación de la relación de transmisión, adecuado para desacelerar o aumentar la velocidad de transmisión;
  • El rango de velocidad periférica del engranaje es grande.
  • La eficiencia de transmisión es alta, especialmente el par de engranajes cilíndricos con alta precisión.
  • Fácil de mantener.

Desventajas

  • Vibración, impacto y ruido durante el funcionamiento, y generan carga dinámica.
  • Sin protección de sobrecarga.
  • Cuando se requiere que la precisión del corte de engranajes sea alta o con una forma de diente especial, se necesitan máquinas herramienta de alta precisión, cortadores especiales e instrumentos de medición para garantizar que el proceso de fabricación sea complejo y el costo sea alto.

Así funciona una caja de velocidades

Esta es una explicación detallada del funcionamiento de una caja de velocidades en un auto. Es un proceso fácil y complicado a la vez. Lo que sí es un hecho, es que una vez que lo comprendes entenderás mucho mejor a tu auto y el cómo reacciona en la carretera. La complicidad entre el piloto y el auto es algo que ha existido desde que se inventaron los carros, y gran parte de ese entendimiento viene de saber cuándo el coche te pide cambiar de velocidad mientras estás manejando.

Incluso los grandes pilotos ganadores tienen un gran conocimiento de la caja de velocidades de sus carros y eso hace que puedan maximizar la potencia que necesitan en cada momento de una carrera.

La caja de velocidades es un componente esencial de los autos y su conocimiento así sea básico te va a venir siempre bien.

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