Tabla de contenidos
Detalle de los sincronizadores de la caja de cambios
Las imágenes 17.8 representan de izquierda a derecha:
- En perspectiva un piñón PÑ con su dentado exterior adicional DEA y la superficie cónica SCP
- El sincronizador SCR con dentado exterior y zonas cónicas interior y exterior
- Se ve a continuación lo mismo de lado con las posiciones respectivamente de relación libre RL e insertada RI
- En este caso ha funcionado así:
- La horquilla HQ, accionada por el sistema de mando desde la palanca de cambio, empuja al desplazable DS que hace lo mismo sobre el sincronizador SCR
- Al contactar la superficie cónica interior del sincronizador con la zona cónica exterior del piñón SCP se comienzan a igualar sus velocidades (es similar a un embrague), esta es su función.
Al seguir empujando para terminar de insertar la relación, el dentado interno del desplazable DS engrana con los dentados del sincronizador y exterior del piñón DEA quedando insertada la marcha.
En caso de no haber pisado bien el embrague y oír el rasquido, este se produce entre los dentados exterior del piñón e interior del desplazable.
En la imagen 17.9 de la caja completa se representa una caja de cambios de cinco relaciones más marcha atrás.
El árbol primario AP viene del embrague y no está asociado en giro a sus piñones (rojos), pero si a los desplazables DS y a estos los sincronizadores SCR.
El árbol secundario AS es un conjunto con los piñones de salida y va al diferencial.
Está insertada la tercera relación.
Se ve como la 1ª y 2ª se insertan con el mismo desplazable y movimientos inversos, lo mismo sucede con las relaciones 3ª – 4ª y 5ª – MA.
La 4ª tiene relación 1:1 pues los piñones del primario y secundario cuentan con el mismo número de dientes.
Se suele identificar como directa, pero en realidad técnicamente no lo es, como se comentó antes y se ve con más detalle después.
En esta caja la marcha atrás también está sincronizada, por lo que sus dientes son helicoidales no emitiendo el característico ruido de sirena al circular con esta relación insertada.
Detalle de la derecha de la imagen 17.9:
- Los sincronizadores tienen estrías en sus superficies de fricción para evacuar el aceite y poder arrastrar a los elementos que han de igualar sus velocidades.
- Cuando estas estrías se desgastan queda aceite que impide el arrastre rascando al insertar la relación.
- Los sincronizadores suelen ser los elementos fusibles de la caja de cambios manual.
- El desgaste es mayor en las primeras relaciones, las que más se utilizan.
Sincronizadores múltiples
Imagen 17.10
Para prolongar la vida útil de los sincronizadores que más se utilizan se suele aumentar su número para la misma relación, son los sincronizadores múltiples.
En la imagen superior se representan dos relaciones de caja de cambios, 1ª y 2ª en punto muerto, no está ninguna engranada.
La primera cuenta con tres sincronizadores, S1, S2 y S3 y la segunda con dos S1 y S2.
Posición 1ª insertada:
- Se ve como han intervenido los tres sincronizadores durante la inserción de la marcha, que se basa en igualar las velocidades del desplazable DS que gira con el eje o árbol del motor y el piñón rojo que no está acoplado al árbol motor y gira arrastrado por el piñón al que está engranado el árbol de ruedas azul.
- Al intervenir tres sincronizadores se han repartido el esfuerzo, lo que implica menos desgastes.
- La primera es la relación más utilizada por lo que es la que más necesita protección.
Posición 2ª insertada:
- Han actuado sus dos sincronizadores para igualar las velocidades del desplazable DS y el piñón rojo.
- La segunda es una relación también muy utilizada y a la que se reduce con frecuencia en tráfico urbano, por lo que es habitual que también cuente con sincronizadores múltiples de tres elementos.
En la imagen inferior se ven dos piñones con dos conjuntos de sincronizadores múltiples de tres elementos.
Concepto técnico de directa
Cuando la relación de desmultiplicación de una marcha es 1, es decir mismo número de dientes en los dos piñones engranados, es frecuente que se la denomine directa, pero técnicamente no el este el concepto de directa, se ha comentado antes.
Se ve en las imágenes una caja de tres relaciones hacia adelante más marcha atrás, y estas son las posiciones de cada relación insertada, con la 3ª directa.
Imagen 17.11:
- 1ª insertada; desde el primario, el movimiento llega al árbol intermediario y el piñón de 1ª del secundario se acopla a su árbol por el sincronizador y desplazable multiplicando el par hacia el diferencial.
Imagen 17.12:
- 2ª insertada; como en el caso anterior, pero es el piñón de 2ª del árbol secundario el que se acopla mediante su sincronizador y desplazable al árbol y envía el par menos multiplicado al diferencial.
Imagen 17.13:
- 3ª insertada; el desplazable y sincronizador acoplan el árbol secundario al piñón del primario pasando el par sin multiplicación directamente al diferencial.
- Este es el concepto técnico de directa pues no hay intervención de ningún piñón.
Imagen 17.14:
- Marcha atrás MA insertada; el piñón del árbol secundario que gira con este MA, es movido por el desplazable para engranar a través del piñón que invierte el giro PIMA con el del árbol intermediario, insertando la marcha atrás.
- En esta caja de cambios la marcha atrás MA no está sincronizada y tienen sus piñones el dentado recto.
Súper directa “over drive”
Con la evolución del automóvil también lo hicieron las infraestructuras de comunicación con carreteras adaptadas a la velocidad de los automóviles.
Se construyeron autopistas de doble carril o más que permitían mantener velocidades de crucero más elevadas de lo habitual entonces.
Pero esta adecuación de las vías se implantaba en países desarrollados.
Los automóviles entonces tenían ya cuatro relaciones la mayor parte, pero la 4ª se quedaba corta circulando rápido por autopista, el motor giraba alto de RPM aumentando el consumo, ruido y desgastes mecánicos.
Una solución para bajar las RPM en estas condiciones con cajas de 4 relaciones es la súper directa, conocida como “over drive”.
Se suele controlar con un botón en el pomo de la palanca de cambios ODB.
Se ofrecía de serie o como opción en los modelos para los países en que por su red de autopistas podría ser de utilidad.
En la imagen 17.15 se ve la implantación del over drive en un automóvil circulando a 120 km/h a 2.000 RPM, régimen bajo para esta velocidad.
Imagen 17.16:
- “Over drive” desconectado; está insertada la 4ª relación que es directa 4ªD.
- Tras la caja de cambios hay otra de dos relaciones, es el over drive OD.
- En su interior el desplazable superior conecta los dos piñones de la parte alta directamente con la salida de la transmisión al diferencial DF, no hay modificación de relación ODCN, relación normal.
- El desplazable inferior, que actúa junto al superior, mantiene desconectados los dos piñones inferiores (el piñón de la izquierda es solidario al eje y el de la derecha gira libre).
- El botón de mando eléctrico del over drive en el pomo de la palanca de cambios está desconectado ODBD.
Imagen 17.17:
- “Over drive” conectado; se sigue en 4ªD:
- Al pulsar el botón OD en el pomo del cambio OCBC se conecta
- Un accionador eléctrico AEOD empuja a los dos desplazables hacia la derecha
- Se desacopla el piñón de salida de la caja de cambios de la transmisión que va al diferencial DF
- A la vez se conecta el eje inferior del over drive, que gira asociado al piñón de entrada, con el piñón inferior derecho que engrana con otro menor que está en la salida de la transmisión hacia el diferencial DF
- La relación de estos dos piñones es más larga bajando las RPM del motor ODCL.
- Un testigo en el cuadro indica la conexión del over drive.
El sistema de accionamiento del over drive suele ser eléctrico y se podría utilizar en todas las relaciones de la caja de cambios, pero solamente es operativo en la marcha más larga o en las dos más largas, la razón es que al alargar tanto los desarrollos no podría iniciarse la marcha en 1ª con over drive, pues patinaría el embrague.
Con más número de relaciones de caja de cambios el over drive en la caja manual pierde su razón de ser y deja de utilizarse en el automóvil, aunque se conserva su denominación en algunas cajas automáticas con convertidor, pero no funciona así.
También se ha identificado como súper directa una última relación de caja de cambios bastante más larga de lo habitual, sin ser en realidad un over drive.
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