Transmisión mecánica de un automóvil

La transmisión mecánica o caja de velocidades es la encargada de transmitir el movimiento y la fuerza generada por el motor a las ruedas. La mayor parte del parque automotor colombiano cuenta con este sistema de transmisión.

En el artículo de hoy vamos a trabajar el funcionamiento y las partes que componen el mecanismo de transmisión mecánica del automóvil, los arboles, ruedas dentadas y tipos de engranajes.

Transmisión mecánica

Está ubicada luego del embrague y se conecta con el árbol de transmisión para el caso de la tracción trasera o con los semiejes a través del diferencial si la tracción se encuentra en las ruedas delanteras.

La transmisión se encarga de administrar la fuerza generada en el motor y adecuarla para llevarla a las ruedas para poner en movimiento el vehículo desde que se encuentra estacionado y una vez se encuentra en marcha, poder superar la resistencia al avance que se derivan del perfil aerodinámico, el rozamiento y las pendientes en ascenso.

Partes de la transmisión mecánica

La caja de transmisión está conformada por ruedas dentadas o engranajes que desmultiplican la velocidad de giro del motor y proporcionan la relación de transmisión adecuada para cada situación, de esta forma la misma velocidad de giro del motor puede convertirse en distintas velocidades de giro en las ruedas.

Estas ruedas dentadas se encuentran montadas sobre unos árboles de forma solidaria. En una transmisión mecánica encontramos tres arboles o ejes: primario, intermedio y secundario.

Árbol primario: El árbol primario recibe el movimiento del motor a la misma velocidad de giro.  Lleva un piñón conductor en las cajas longitudinales para tracción trasera o delantera. En las transversales lleva varios piñones conductores y gira en el mismo sentido que el motor.

Árbol intermedio: Es el árbol opuesto o contraeje y consta de un piñón - corona conducido que engrana con el árbol primario, y de varios piñones (habitualmente tallados en el mismo árbol) y que son solidarios al eje que engranan con el árbol secundario en función de la marcha seleccionada. Gira en el sentido opuesto al motor. En las cajas transversales este eje no existe.

Árbol secundario: Consta de varios engranajes conducidos que están montados sueltos en el árbol, pero que se pueden hacer solidarios con el mismo mediante un sistema de desplazables (sincronizadores). Gira en el mismo sentido que el motor (en cambios longitudinales), y en sentido inverso en las cajas transversales. En otros tipos de cambio, especialmente motocicletas, automóviles y camiones antiguos, los piñones se desplazan enteros sobre el eje.

Engranajes

Para establecer el tipo de engranajes que debe utilizar un mecanismo se debe considerar el tipo de eje que las soporta.Existen diferentes disposiciones entre los ejes (paralelos, ejes que se cortan  y ejes que se cruzan),  los paralelos son los que se utilizan en la transmisión mecánica, los ejes cónicos y los ejes que se cruzan son los que se utilizan en otras aplicaciones como los diferenciales y cajas de dirección.

Tipos de engranajes

Ejes paralelos

En los engranajes montados sobre ejes paralelos encontramos dos tipos de ruedas dentadas rectas y helicoidales.

Engranajes rectos: El engranaje más sencillo es el engranaje recto, una rueda con dientes paralelos al eje tallados en su perímetro. En un engranaje sencillo, el eje impulsado gira en sentido opuesto al eje impulsor. Si se desea que ambos ejes giren en el mismo sentido se introduce una rueda dentada denominada 'rueda loca' entre el engranaje impulsor o motor y el impulsado o un eje intermedio como es el caso de las transmisiones mecánicas.

Otra de las aplicaciones de los dientes rectos que se usa en la mecánica automotriz son los dientes rectos interiores o trenes epicicloidales. Los engranajes interiores son variaciones del engranaje recto en los que los dientes están tallados en la parte interior de un anillo o de una rueda con reborde, en vez de en el exterior. Los engranajes interiores suelen ser impulsados por un piñón, un engranaje pequeño con pocos dientes (denominados planetarios). Este tipo de engranajes se utilizan en algunas transmisiones automáticas.

Engranajes helicoidales: Los dientes de estos engranajes no son paralelos al eje de la rueda dentada, sino que se enroscan en torno al eje en forma de hélice. Estos engranajes son apropiados para grandes cargas porque los dientes engranan formando un ángulo agudo, en lugar de 90º como en un engranaje recto.

Los engranajes helicoidales sencillos tienen la desventaja de producir una fuerza que tiende a mover las ruedas dentadas a lo largo de sus ejes. Esta fuerza puede evitarse empleando engranajes helicoidales dobles, o bihelicoidales, con dientes en forma de V compuestos de medio diente helicoidal dextrógiro y medio diente helicoidal levógiro.

Los engranajes hipoides son engranajes cónicos helicoidales utilizados cuando los ejes son perpendiculares pero no están en un mismo plano. Una de las aplicaciones más corrientes del engranaje hipoide es para conectar el árbol de la transmisión con las ruedas en los automóviles de tracción trasera. A veces se denominan de forma incorrecta engranajes en espiral a los engranajes helicoidales empleados para transmitir rotación entre ejes no paralelos.

Otra variación del engranaje helicoidal es el engranaje de husillo, también llamado tornillo sinfín. En este sistema, un tornillo sinfín largo y estrecho dotado de uno o más dientes helicoidales continuos engrana con una rueda dentada helicoidal. La diferencia entre un engranaje de husillo y un engranaje helicoidal es que los dientes del primero se deslizan a lo largo de los dientes del engranaje impulsado en lugar de ejercer una presión de rodadura directa. Los engranajes de husillo se utilizan para transmitir rotación (con una gran reducción de velocidad) entre dos ejes perpendiculares.

Componentes de la caja de cambios manual

Embrague

Su función es embragar o desacoplar el giro del motor y la caja de cambios para que no haya tirones y el movimiento sea progresivo. Este elemento, situado entre el volante del motor y la caja de cambios, puede funcionar de varias maneras: hidráulicamente, electromagnéticamente, por fricción, mediante poleas o muelles.

Caja de cambios

Encargado de conectar el eje de transmisión a las ruedas, aumenta o disminuye la velocidad de cada rueda para sacar el máximo partido al motor. Pueden ser automáticas o manuales.

Eje de transmisión

Se trata de un elemento cilíndrico unido con un extremo a la caja de cambios y el otro al engranaje cónico diferencial, utilizado para transmitir el movimiento; algunos tipos de vehículos no tienen este elemento en el sistema de transmisión.

Grupo cónico-diferencial

Cuando el movimiento longitudinal (a través del embrague y la caja de cambios) llega al eje de transmisión, se conecta a la unidad de diferencial angular, donde se convierte en movimiento transversal y se dirige a los ejes.  Sin embargo, su verdadera función es mantener constante la suma de las velocidades de las ruedas motrices antes de girar, permitiendo que las ruedas exteriores giren más que las interiores y evitando el deslizamiento de las ruedas. A pesar de la importancia del diferencial para el funcionamiento normal del vehículo, en los vehículos pequeños puede pasar desapercibido por estar situado en la caja de cambios.

Palieres

Los ejes o semiejes, como ya se ha dicho, toman el movimiento en ángulo recto y lo transmiten directamente a las ruedas motrices, incluso en los modelos de coche que no tienen eje de transmisión.

Ahora que sabemos cómo se transmite el movimiento del eje de transmisión a las ruedas motrices, observamos que éstas no giran siempre a la misma velocidad. Si el eje de transmisión gira más lentamente, hablamos de un engranaje de reducción, mientras que si ocurre lo contrario, hablamos de un engranaje de transmisión.

Averías más comunes del sistema de transmisión

Como la mayoría de los componentes del coche, la transmisión puede tener fallos que reducen su vida útil y afectan al rendimiento del coche.

Eje de transmisión desequilibrado

Esto puede ser causado por articulaciones defectuosas. Estos provocan vibraciones en el eje cuando el coche se conduce en línea recta.

Daños en la cubierta del polvo

Las juntas desgastadas o la falta de lubricación pueden hacer que las juntas se aflojen, provocando este tipo de fallos. Este tipo de daño puede reconocerse por el ruido de golpeteo que produce el vehículo durante la conducción.

Fallo del diferencial

Los fallos del diferencial pueden deberse a problemas en los rodamientos: deterioro, rotura o desalineación. Esto se manifiesta en forma de inestabilidad al acelerar o detener el vehículo.

Problemas de transmisión

Los problemas de la transmisión se manifiestan en el hecho de que algunas marchas tienen dificultades para engranar y tardan más de lo necesario, lo que provoca una pérdida de velocidad. El problema suele deberse a la falta de lubricación o a una mala calibración de la caja de cambios.

Fallo del embrague

Puede haber problemas con el embrague o el cambio de marchas. Otro fallo común es el deslizamiento del embrague causado por un ajuste incorrecto del tope de la palanca. El embrague también puede desgastarse prematuramente debido a los malos hábitos de conducción con un pie en el pedal del embrague.