Componentes y Funcionamiento de la Transmisión en Vehículos: Tipos y Características

Elementos de la Transmisión

Los elementos de la transmisión son: embrague, caja de cambios, grupo reductor, elementos de unión y ruedas. Estos componentes transmiten a las ruedas el par de rotación obtenido en el volante motor.

Resistencias que Actúan sobre el Vehículo

• Resistencia a la rodadura: Los neumáticos ejercen presión sobre el terreno, lo que hace que no se apoyen sobre un punto, sino sobre una superficie. Depende de la profundidad de la huella.
• Resistencia por pendiente: Una parte del peso gravita contra el sentido de la marcha debido a la pendiente, que se opone a la fuerza de impulsión. Depende del peso del coche y del ángulo de la pendiente.
• Resistencia del aire: Influye sobre la velocidad del coche. Depende de la magnitud que ejerce el aire sobre la superficie total y las características aerodinámicas del vehículo.
• Rozamientos mecánicos: Se deben a las pérdidas por rendimiento en los mecanismos de transmisión y oscilan entre un 10-15%.
• Resistencia por inercia: Se pone de manifiesto en los cambios de velocidad.
• Resistencia total: Equivale al conjunto de fuerzas resistentes.

Tipos de Transmisión

• Delantera: La transmisión se realiza sobre las ruedas delanteras; se llama tracción.
• Trasera: Se realiza sobre las ruedas traseras; se llama propulsión.
• Propulsión doble: Se utiliza en camiones de gran tonelaje.
• Transmisión total: Las cuatro ruedas del vehículo son motrices.

Elementos que Componen la Transmisión

Los elementos que componen la transmisión son: grupo cónico, diferencial, juntas y semiárboles de transmisión.

Grupo Cónico

El grupo cónico transmite, convierte y reduce el movimiento de las ruedas. El giro que recibe el piñón de ataque de la caja de cambios lo transmite a la corona que, por su posición transversal, coincide con el eje de las ruedas, produciendo el giro de las mismas. Realiza una reducción de velocidad debido a la relación existente entre sus dientes y los del piñón, lo que provoca un aumento del par motor en las ruedas. La relación suele estar entre 3/1 y 6/1. Está constituido por un árbol y una corona con dientes helicoidales, que son de acero forjado. El ataque del piñón sobre la corona es del tipo hipoide; el engrane se realiza un poco por debajo de la línea de centro.

Diferencial

La misión del diferencial es adaptar las revoluciones de las ruedas motrices al recorrido que tienen que efectuar. Existen diferenciales simples con ruedas cónicas, rectas y diferenciales controlados.

Funcionamiento: Cuando el vehículo toma una curva, la rueda interior ofrece más resistencia al giro que la exterior, ya que esta no puede moverse a la misma velocidad por tener que recorrer un camino mayor. Al quedar la rueda frenada, frena el movimiento de su planetario y los satélites ruedan sobre él, multiplicando el giro en la otra rueda. De esta forma, lo que pierde en giro una rueda lo gana la otra.

Diferencial controlado: Consiste en intercalar un dispositivo de bloqueo manual o automático en el árbol de los planetarios.

Juntas y Semiárboles

Constituyen el sistema de enlace entre la caja de cambios y las ruedas motrices, transmitiendo el giro a estas a través del diferencial.

• Árboles con juntas universales cardán: Es el más utilizado. Permite desplazamientos angulares hasta de 15º, llegando hasta los 25º.
• Árboles con juntas universales elásticas: Permiten un ángulo de desviación de 3 a 5º. Las juntas con articulaciones de goma (silentblock) permiten desviaciones angulares de 5 a 8º, además de amortiguar las oscilaciones y ruidos en la transmisión.

Palieres

Los palieres transmiten el movimiento desde el diferencial a las ruedas. Están adaptados a los vehículos con puente trasero flotante.

• Montaje semiflotante: El peso del vehículo es soportado por el palier.
• Montaje 3/4 flotante: El peso del vehículo se transmite desde la trompeta y el palier queda libre.
• Montaje flotante: Más generalizado en camiones, el palier queda libre de todo esfuerzo.

Tipos de Diferenciales

• Convencionales (de dientes rectos)
• Controlados (con bloqueo manual y autoblocantes por conos y discos de fricción)
• Torsen

Diferencial Autoblocante por Conos de Fricción

Se basa en el empleo de un cono de fricción que realiza la función de embrague entre la caja del diferencial y un planetario, arrastrando los dos planetarios a la misma velocidad a la que gira la caja del diferencial. La acción del embrague y el efecto autoblocante dependen de: la presión que ejercen los muelles contra el cono y de la fuerza de empuje axial de los satélites contra los planetarios.

Diferencial Torsen

Dispone de un grupo cónico formado por un piñón y una corona, dos planetarios con tornillo sinfín, tres parejas de satélites con dentado helicoidal y dentado recto. Basado en el comportamiento de dos engranajes helicoidales que se cruzan 90º. Cuando el vehículo toma una curva, el palier se frena y el engranaje satélite gira sobre su planetario sinfín.

Reparto de Par en los Vehículos 4x4

El coeficiente de adherencia depende de la velocidad, del estado del neumático y del estado de la calzada. La propulsión total reparte el par entre las 4 ruedas. Un vehículo con propulsión a las 4 ruedas aprovecha más la potencia disponible y puede circular mejor en superficies de baja adherencia.

Transmisión 4x4 Insertable

• Manual: Mejor reparto de par. Inconveniente de estar constituida por un mayor número de piezas que generan pérdidas de potencia. Acoplados los dos ejes, la unión no puede ser rígida y debe disponer de un repartidor diferencial central.
• Automático: Es empleado mayoritariamente en turismos. Hay de tipo:
  • Viscomatic
  • Haldex: Está controlado por un módulo electrónico que aprovecha las señales de los sensores del ABS a través del CAN-BUS de datos. El módulo procesa la información anticipándose al deslizamiento del eje, lo que permite actuar rápidamente modificando el reparto de par motor al eje trasero. Dispone de un circuito hidráulico que tiene tres partes (parte mecánica, hidráulica y electrónica).
  • X-Drive: Está gestionado electrónicamente y unido al control de estabilidad DSC, que equilibra el reparto de potencia entre ejes.

La caja de transferencia (reductora tránsfer) se emplea para el acoplamiento de la tracción delantera en los vehículos todo terreno. Pueden emplear para transmitir el par cadenas o piñones.

Transmisión 4x4 Integral o Permanente

Está siempre acoplada de manera continua. El diferencial central reparte el par de transmisión y compensa las diferencias de giro que se producen en los ejes al afrontar el vehículo una curva. El bloqueo permite que los dos ejes traccionen y giren al mismo número de rpm en situaciones de deslizamiento.

Diferencial Ferguson

Se suele emplear en vehículos con tracción 4x4 permanente. Basado en la transmisión de las fuerzas de corte en fluidos y actúa como elemento de bloqueo entre ejes, complementando la función de diferencial repartidor. Realiza dos funciones: transmite un porcentaje de par al eje que se encuentra acoplado (trasero), permitiendo pequeñas diferencias de giro, e impide deslizamientos bruscos y prolongados entre los ejes que están unidos. Bañado por silicona de alta densidad y cerrado herméticamente, permite transmitir entre el 5 y 10% del par. Cuando el coche gira, los discos cortan la silicona, aumentando su temperatura. La silicona pasa a un estado líquido, aumentando la presión (90 bar) y a altas temperaturas (150-200ºC). En estas condiciones, se comporta como una unión fija hasta que el conjunto se enfría. Inconveniente: lentitud.