Una transmisión es una máquina en un sistema de transmisión de potencia , que proporciona una aplicación controlada de potencia. A menudo, el término transmisión de 5 velocidades se refiere simplemente a la caja de cambios , que utiliza engranajes y trenes de engranajes para proporcionar conversiones de velocidad y par de una fuente de energía giratoria a otro dispositivo. [1] [2]
El término transmisión se refiere correctamente a todo el tren de transmisión , incluido el embrague , la caja de cambios, el eje de propulsión (para vehículos con tracción trasera), el diferencial y los ejes de transmisión final. En Estados Unidos, el término se usa a veces en el habla informal para referirse más específicamente a la caja de cambios solo, y el uso detallado difiere.
El uso más común es en vehículos de motor , donde la transmisión adapta la salida del motor de combustión interna a las ruedas motrices. Tales motores necesitan operar a una velocidad de rotación relativamente alta , lo cual es inapropiado para arrancar, parar y viajar más lento. La transmisión reduce la velocidad más alta del motor a la velocidad más lenta de la rueda, aumentando el par en el proceso. Las transmisiones también se utilizan en bicicletas de pedales , máquinas fijas y donde se adaptan diferentes velocidades de rotación y pares.
A menudo, una transmisión tiene múltiples relaciones de transmisión (o simplemente "engranajes") con la capacidad de cambiar entre ellas a medida que varía la velocidad. Esta conmutación puede realizarse manualmente (por el operador) o automáticamente (por una unidad de control). También se puede proporcionar control direccional (adelante y atrás). También existen transmisiones de relación única, que simplemente cambian la velocidad y el par (y, a veces, la dirección) de la salida del motor.
En los vehículos de motor , la transmisión generalmente está conectada al cigüeñal del motor a través de un volante o embrague o acoplamiento de fluido, en parte porque los motores de combustión interna no pueden funcionar por debajo de una velocidad particular. La salida de la transmisión se transmite a través del eje de transmisión a uno o más diferenciales , que impulsan las ruedas. Si bien un diferencial también puede proporcionar reducción de engranajes, su propósito principal es permitir que las ruedas en cualquier extremo de un eje giren a diferentes velocidades (esencial para evitar el deslizamiento de las ruedas en las curvas) a medida que cambia la dirección de rotación.
Las transmisiones convencionales de engranajes / correas no son el único mecanismo para la adaptación de velocidad / par. Los mecanismos alternativos incluyen convertidores de par y transformación de potencia (por ejemplo , transmisión diesel-eléctrica y sistema de accionamiento hidráulico ). También existen configuraciones híbridas. Las transmisiones automáticas utilizan un cuerpo de válvula para cambiar de marcha utilizando presiones de fluido en respuesta a las RPM del motor, la velocidad y la entrada del acelerador.
| Transmisiones automotrices |
|---|
| Manual |
| Automático / semiautomático |
Explicación [ editar ]
Las primeras transmisiones incluían transmisiones en ángulo recto y otros engranajes en molinos de viento , dispositivos impulsados por caballos y máquinas de vapor , en apoyo del bombeo , el fresado y la elevación .
La mayoría de las cajas de engranajes modernas se utilizan para aumentar el par y reducir la velocidad del eje de salida del motor primario (por ejemplo, el cigüeñal de un motor). Esto significa que el eje de salida de una caja de cambios gira a un ritmo más lento que el eje de entrada, y esta reducción de velocidad produce una ventaja mecánica , aumentando el par. Se puede configurar una caja de cambios para hacer lo contrario y proporcionar un aumento en la velocidad del eje con una reducción del par. Algunas de las cajas de cambios más simples simplemente cambian la dirección de rotación física de la transmisión de potencia.
Muchas transmisiones de automóviles típicas incluyen la capacidad de seleccionar una de varias relaciones de transmisión . En este caso, la mayoría de las relaciones de transmisión (a menudo llamadas simplemente "engranajes") se utilizan para reducir la velocidad de salida del motor y aumentar el par. Sin embargo, los engranajes más altos pueden ser del tipo " overdrive " que aumentan la velocidad de salida.
Usos [ editar ]
Las cajas de engranajes se han utilizado en una amplia variedad de aplicaciones diferentes, a menudo estacionarias , como las turbinas eólicas .
Las transmisiones también se utilizan en equipos agrícolas , industriales , de construcción , minería y automotriz . Además de la transmisión ordinaria equipada con engranajes, este equipo hace un uso extensivo de la transmisión hidrostática y de las transmisiones eléctricas de velocidad ajustable .
Simple [ editar ]
Las transmisiones más simples, a menudo llamadas cajas de cambios para reflejar su simplicidad (aunque los sistemas complejos también se denominan cajas de cambios en la lengua vernácula), proporcionan reducción de engranajes (o, más raramente, un aumento de velocidad), a veces junto con un cambio de dirección en ángulo recto. del eje (típicamente en helicópteros , ver imagen). Estos se utilizan a menudo en equipos agrícolas con toma de fuerza , ya que el eje de la toma de fuerza axial está en desacuerdo con la necesidad habitual del eje impulsado, que es vertical (como con las segadoras rotativas) o se extiende horizontalmente de un lado del implemento a otro. (como con los esparcidores de estiércol , las segadoras de martillos y los carros de forraje ). Equipos más complejos, como ensilaje.trituradoras y quitanieves , tienen accionamientos con salidas en más de una dirección. Los helicópteros también usan una caja de cambios de par dividido donde la potencia se toma del motor en dos direcciones para los diferentes rotores.
La caja de cambios de una turbina eólica convierte la rotación lenta y de alto par de la turbina en una rotación mucho más rápida del generador eléctrico . Son mucho más grandes y más complicadas que las cajas de cambios de la TDF en los equipos agrícolas. Pesan varias toneladas y por lo general contienen tres etapas para lograr una relación de transmisión general de 40: 1 a más de 100: 1, dependiendo del tamaño de la turbina. (Por razones aerodinámicas y estructurales, las turbinas más grandes tienen que girar más lentamente, pero todos los generadores tienen que girar a velocidades similares de varios miles de rpm .) La primera etapa de la caja de cambios suele ser un engranaje planetario, por compacidad y para distribuir la enorme par de la turbina sobre más dientes del eje de baja velocidad. [3]La durabilidad de estas cajas de cambios ha sido un problema grave durante mucho tiempo. [4]
Independientemente de dónde se utilicen, estas sencillas transmisiones comparten una característica importante: la relación de transmisión no se puede cambiar durante el uso. Se fija en el momento en que se construye la transmisión.
Para conocer los tipos de transmisión que superan este problema, consulte Transmisión continuamente variable , también conocida como CVT.
Sistemas de relación múltiple [ editar ]
Muchas aplicaciones requieren la disponibilidad de múltiples relaciones de transmisión . A menudo, esto es para facilitar el arranque y la parada de un sistema mecánico, aunque otra necesidad importante es la de mantener una buena eficiencia de combustible .
Conceptos básicos de automoción [ editar ]
La necesidad de una transmisión en un automóvil es consecuencia de las características del motor de combustión interna . Los motores operan típicamente en un rango de 600 a aproximadamente 7000 rpm (aunque esto varía, y generalmente es menor para los motores diésel), mientras que las ruedas del automóvil giran entre 0 RPM y alrededor de 1800 RPM.
Además, el motor proporciona su par y potencia más altos de manera desigual en todo el rango de revoluciones, lo que da como resultado una banda de par y una banda de potencia . A menudo, se requiere el mayor par motor cuando el vehículo se mueve desde el reposo o viaja lentamente, mientras que se necesita la máxima potencia a alta velocidad. Por lo tanto, se requiere un sistema que transforme la salida del motor para que pueda suministrar un alto par a bajas velocidades, pero también operar a velocidades de autopista con el motor aún operando dentro de sus límites. Las transmisiones realizan esta transformación.
La dinámica de un automóvil varía con la velocidad: a bajas velocidades, la aceleración está limitada por la inercia de la masa bruta del vehículo; mientras que a velocidad de crucero o máxima, la resistencia del viento es la barrera dominante.
Muchas transmisiones y engranajes utilizados en aplicaciones de automóviles y camiones están contenidos en una caja de hierro fundido , aunque con mayor frecuencia se usa aluminio para un peso más bajo, especialmente en automóviles. Por lo general, hay tres ejes: el eje principal, un eje intermedio y un eje loco.
El eje principal se extiende fuera de la caja en ambas direcciones: el eje de entrada hacia el motor y el eje de salida hacia el eje trasero (en automóviles con tracción trasera. Los vehículos con tracción delantera generalmente tienen el motor y la transmisión montados transversalmente, el diferencial es parte del conjunto de la transmisión). El eje está suspendido por los cojinetes principales y está dividido hacia el extremo de entrada. En el punto de la división, un cojinete piloto mantiene unidos los ejes. Los engranajes y embragues se montan sobre el eje principal, y los engranajes pueden girar libremente en relación con el eje principal, excepto cuando están acoplados por los embragues.
Manual [ editar ]
Las transmisiones manuales vienen en dos tipos básicos:
- Un sistema simple pero resistente de malla deslizante o no sincronizado / no sincronizado , donde los engranajes rectos de corte recto giran libremente y deben ser sincronizados por el operador haciendo coincidir las revoluciones del motor con la velocidad de la carretera, para evitar ruidos ruidosos y dañinos choques de los engranajes
- Las ahora omnipresentes cajas de engranajes de malla constante , que pueden ser / incluir sistemas no sincronizados / no sincronizados , o sincronizados / sincronizados , donde los conjuntos de engranajes helicoidales de corte diagonal (o, a veces, de corte recto o de doble hélice ) están constantemente "engranados". "juntos, y se utiliza un embrague de garras para cambiar de marcha. En las cajas sincronizadas, se utilizan conos de fricción o "anillos sincronizados" además del embrague de garras para igualar estrechamente las velocidades de rotación de los dos lados de la transmisión (desembragada) antes de realizar un acoplamiento mecánico completo.
El primer tipo era estándar en muchos autos antiguos (junto con; por ejemplo, sistemas epicíclicos y de embrague múltiple) antes del desarrollo de manuales de malla constante y automáticos hidráulicos-epicíclicos, camiones más antiguos de servicio pesado , y todavía se puede encontrar en uso en algunos equipamiento agrícola. Este último es el estándar moderno para las transmisiones manuales y automáticas de transporte dentro y fuera de la carretera , aunque se puede encontrar en muchas formas; p. ej., corte recto no sincronizado en una pista de carreras o aplicaciones de trabajo súper pesado, corte helicoidal no sincronizado en la mayoría de camiones pesados y motocicletas, y en ciertos autos clásicos (p. ej., el Fiat 500 ), y en parte - o helicoidales totalmente sincronizados en casi todos los turismos y camiones ligeros modernos con cambio manual.
Las transmisiones manuales son el tipo más común fuera de América del Norte y Australia . Son más baratos, más livianos, generalmente brindan un mejor desempeño, pero las transmisiones automáticas y CVT más nuevas brindan una mejor economía de combustible. [5] [6] Es habitual que los nuevos conductores aprendan y se prueben en un automóvil con cambio de marcha manual. En Malasia y Dinamarca, todos los coches que se utilizan para las pruebas (y por eso, prácticamente todos los que se utilizan también para las instrucciones) tienen transmisión manual. En Japón , Filipinas , Alemania , Polonia , Italia , Israel , elPaíses Bajos , Bélgica , Nueva Zelanda , Austria , Bulgaria , Reino Unido , [7] Irlanda, Suecia , Noruega , Estonia , Francia , España , Suiza , los estados australianos de Victoria , [8] Australia Occidental y Queensland, Finlandia , Letonia , [ 9] Lituania y República Checa, un pase de prueba con un automóvil automático no da derecho al conductor a usar un automóvil manual en la vía pública; Se requiere una prueba con un automóvil manual. [ cita requerida ] Las transmisiones manuales son mucho más comunes que las transmisiones automáticas en Asia , África , América del Sur y Europa .
Las transmisiones manuales pueden incluir engranajes sincronizados y no sincronizados. Por ejemplo, la marcha atrás no suele estar sincronizada, ya que solo se espera que el conductor la active cuando el vehículo está parado. Muchos automóviles más antiguos (hasta la década de 1970) también carecían de sincronización en la primera marcha (por varias razones: costo, engranajes generales típicamente "más cortos", motores que típicamente tienen más torque en el extremo bajo, el desgaste extremo en un sincronizador de primera velocidad usado con frecuencia ... ), lo que significa que solo se puede usar para alejarse de una parada a menos que el conductor se vuelva experto en el doble embrague y tenga una necesidad particular de cambiar regularmente a la marcha más baja.
Algunas transmisiones manuales tienen una relación extremadamente baja para la primera marcha, llamada marcha lenta o marcha granny . Estos engranajes no suelen estar sincronizados. Esta característica es común en las camionetas pick-up diseñadas para trabajos de remolque, agricultura o en sitios de construcción. Durante el uso normal en la carretera, el camión generalmente se conduce sin usar la marcha lenta en absoluto, y la segunda marcha se usa desde parado. Algunos vehículos todoterreno, en particular el Willys Jeep y sus descendientes, también tenían transmisiones con "granny first" de serie o como opción, pero esta función ahora se proporciona con mayor frecuencia mediante una caja de cambios de transferencia de rango bajo acoplada a una caja de cambios normal. Transmisión totalmente sincronizada.
No sincrónico [ editar ]
Algunas aplicaciones comerciales utilizan transmisiones manuales no sincronizadas que requieren un operador calificado. Dependiendo del país, muchas leyes locales, regionales y nacionales rigen el funcionamiento de este tipo de vehículos ( consulte Licencia de conducir comercial ). Esta clase puede incluir vehículos comerciales , militares, agrícolas o de ingeniería . Algunos de estos pueden usar combinaciones de tipos para funciones multipropósito. Un ejemplo es una toma de fuerza del engranaje (PTO). El tipo de transmisión no síncrona requiere una comprensión del rango de marchas, el par, la potencia del motor y las funciones multifuncionales del embrague y la palanca de cambios. Consulte también Embrague doble y Freno de embraguesecciones del artículo principal. El cambio de flotación es el proceso de cambiar de marcha sin usar el embrague. Las transmisiones manuales secuenciales , que se usan comúnmente en motocicletas y autos de carrera , son una forma de transmisión manual no síncrona.
Automático [ editar ]
La mayoría de los automóviles norteamericanos y algunos europeos y japoneses modernos tienen una transmisión automática que selecciona una relación de transmisión adecuada sin la intervención del operador. Utilizan principalmente sistemas hidráulicos para seleccionar marchas, según la presión ejercida por el fluido dentro del conjunto de la transmisión. En lugar de utilizar un embrague para acoplar la transmisión, se coloca un volante de inercia o un convertidor de par entre el motor y la transmisión. Es posible que el conductor controle el número de marchas en uso o seleccione la marcha atrás, aunque el control preciso de qué marcha está en uso puede o no ser posible.
Las transmisiones automáticas son fáciles de usar. Sin embargo, en el pasado, algunas transmisiones automáticas de este tipo han tenido varios problemas; Eran complejos y costosos, a veces tenían problemas de confiabilidad (que a veces causaban más gastos de reparación), a menudo eran menos eficientes en combustible que sus contrapartes manuales (debido al "deslizamiento" en el convertidor de par) y su tiempo de cambio era más lento que un manual que los hace poco competitivos para las carreras. Con el avance de las transmisiones automáticas modernas, esto ha cambiado. [10]
Los intentos de mejorar la eficiencia de combustible de las transmisiones automáticas incluyen el uso de convertidores de par que se bloquean más allá de cierta velocidad o en relaciones de transmisión más altas, eliminando la pérdida de potencia y engranajes de sobremarcha que se activan automáticamente por encima de ciertas velocidades. En transmisiones más antiguas, ambas tecnologías podrían ser intrusivas, cuando las condiciones son tales que interrumpen repetidamente la velocidad y los factores de carga, como la pendiente o el viento, varían ligeramente. Las transmisiones computarizadas actuales poseen una programación compleja que maximiza la eficiencia del combustible y elimina la intrusión. Esto se debe principalmente a los avances electrónicos más que mecánicos, aunque también han ayudado las mejoras en la tecnología CVT y el uso de embragues automáticos. Algunos coches, incluido el Subaru Impreza 2013 [11]y el modelo 2012 del Honda Jazz vendido en el Reino Unido, en realidad afirman un consumo de combustible marginalmente mejor para la versión CVT que la versión manual.
Para determinadas aplicaciones, el deslizamiento inherente a las transmisiones automáticas puede resultar ventajoso. Por ejemplo, en las carreras de resistencia , la transmisión automática permite que el automóvil se detenga con el motor a altas revoluciones por minuto (la "velocidad de pérdida") para permitir un arranque muy rápido cuando se sueltan los frenos. De hecho, una modificación común es aumentar la velocidad de pérdida de la transmisión. Esto es aún más ventajoso para los motores turboalimentados , donde el turbocompresor debe mantenerse girando a altas rpm mediante un gran flujo de escape para mantener la presión de sobrealimentación y eliminar el retraso del turbo que se produce cuando el acelerador se abre repentinamente en un motor en ralentí.
Manual automatizado [ editar ]
La transmisión manual automatizada (AMT) , también conocida como manual sin embrague , denota un tipo de sistema de transmisión de vehículos de motor de varias velocidades que se basa estrechamente en el diseño mecánico y la construcción interna de una transmisión manual convencional , [12] [13] [14 ] [15] [16] y utiliza la automatización para controlar el embrague y / o el cambio de marcha.
Las versiones anteriores de estas transmisiones que funcionan de forma semiautomática , como Autostick , solo pueden controlar el sistema de embrague automáticamente , a menudo utilizando diversas formas de actuación del embrague , como la actuación electromecánica , hidráulica o neumática [17] , pero aún así requieren la entrada y el control manuales del conductor para iniciar los cambios de marcha a mano. Versiones modernas de estos sistemas, que comenzaron a aparecer en automóviles de producción en masa a mediados de la década de 1990, y tienen un funcionamiento completamente automático , como Selespeed y Easytronic., puede controlar tanto el funcionamiento del embrague como los cambios de marcha automáticamente, por medio de una ECU , por lo que no requiere intervención manual o intervención del conductor sobre los cambios de marcha. [18] [19]
El uso de AMT modernos controlados por computadora en automóviles de pasajeros aumentó a mediados de la década de 1990, como una alternativa más deportiva a la transmisión automática hidráulica tradicional . Durante la década de 2010, los AMT fueron reemplazados en gran medida por el diseño de transmisión de doble embrague cada vez más extendido .
Manual / semiautomático sin embrague [ editar ]
La transmisión semiautomática denota una transmisión de vehículo de motor de varias velocidades en la que parte de su operación está automatizada (generalmente la activación del embrague ), pero aún se requiere la entrada del conductor para cambiar manualmente las relaciones de transmisión. La mayoría de las transmisiones semiautomáticas utilizadas en automóviles y motocicletas se basan en transmisiones manuales convencionales o una transmisión manual secuencial , pero utilizan un sistema de embrague automático . Sin embargo, algunas transmisiones semiautomáticas también se han basado en transmisiones automáticas hidráulicas estándar , con acoplamiento hidráulico o convertidor de par.. [20] [21]
Los nombres para tipos específicos de transmisiones semiautomáticas incluyen transmisión manual sin embrague , [22] [23] manual automático , [24] manual de embrague automático , [25] [26] y transmisiones de cambio de paleta . [27] [28] [29] Estos sistemas facilitan los cambios de marcha para el conductor al operar el sistema de embrague automáticamente , generalmente por medios o bajo el control de un actuador o servo , y sensores , al tiempo que requieren que el conductor cambie de marcha manualmente.
El primer uso de transmisiones semiautomáticas fue en automóviles, y su popularidad aumentó a mediados de la década de 1930 cuando fueron ofrecidas por varios fabricantes de automóviles estadounidenses. Menos comunes que las transmisiones automáticas (hidráulicas) tradicionales , las transmisiones semiautomáticas se han puesto a disposición en varios modelos de automóviles y motocicletas, y actualmente continúan en producción. Las transmisiones semiautomáticas con operación de cambio de paleta se han utilizado en varios coches de carreras y se introdujeron por primera vez para controlar el mecanismo de cambio de marcha electrohidráulico del coche de carreras Ferrari 640 de Fórmula Uno en 1989. [30]Estos sistemas se utilizan actualmente en una variedad de clases de autos de carreras de alto nivel; incluidas las carreras de Fórmula Uno , Indycar y Turismos . [31] [32] Otras aplicaciones incluyen motocicletas , camiones , autobuses y vehículos ferroviarios .
Los primeros sistemas semiautomáticos utilizaban una variedad de sistemas mecánicos , eléctricos , neumáticos e hidráulicos , incluidos embragues centrífugos , embragues operados por vacío , convertidores de par, embragues electroneumáticos, electromecánicos (e incluso electrostáticos) y controlados por servo / solenoide. embragues y esquemas de control: embrague automático al mover la palanca de cambios, controles de preselector , embragues centrífugos con cambio secuencial de tambor, que requieren que el conductor levante el aceleradorpara un cambio exitoso, etc., y algunos eran poco más que un convertidor de par automático con bloqueo regular con selección manual de marchas. Los sistemas de transmisión semiautomática de las motocicletas generalmente utilizan un embrague centrífugo .
Un ejemplo de este tipo de transmisión en automóviles es la transmisión semiautomática VW Autostick , una transmisión manual convencional de 3 velocidades, con un embrague automático operado por vacío , más un convertidor de par (como en una automática regular y una palanca de cambios estándar.
Las transmisiones semiautomáticas en motocicletas y vehículos todo terreno todavía requieren que el conductor cambie de marcha manualmente, y generalmente usa una palanca de cambio de pie manual secuencial convencional y un embrague centrífugo automático , por lo que no hay una palanca de embrague operada manualmente en el manillar para que el conductor pueda utilizar, ya que es un sistema de embrague completamente automático.
Manual secuencial [ editar ]
Una transmisión manual secuencial (como el tipo de caja de cambios que se usa en una motocicleta totalmente manual ) es un tipo de transmisión manual no síncrona de varias velocidades , que solo permite al conductor seleccionar la siguiente marcha (por ejemplo, cambiar de segunda a primera marcha) o la marcha anterior (por ejemplo, cambiar de segunda a tercera), en un orden sucesivo. Esta restricción evita la selección accidental de la marcha incorrecta, sin embargo, también evita que el conductor "salte" las marchas deliberadamente. El embrague en una transmisión manual secuencial solo es necesario cuando se pasa de un punto muerto (es decir, parado; neutral) a la 1ª marcha, después de eso, es un cambio sin embrague ya que los engranajes se fuerzan a su lugar a través de los perros. Esto contrasta con una transmisión manual convencional ., que utiliza sincronismo para cambios de marcha suaves. [33] El uso de embragues de garras (en lugar de sincronizar ) da como resultado velocidades de cambio más rápidas que una transmisión manual. [34]
Las transmisiones manuales secuenciales utilizan la rotación de un tambor y horquillas selectoras para cambiar de marcha, como lo que se utiliza en una transmisión de motocicleta totalmente manual. [35] El mecanismo del tambor de cambio está conectado y girado en un movimiento hacia adelante y hacia atrás mediante un varillaje mecánico (p. Ej., Palanca de cambios) o mediante un sistema de control electroneumático o electrohidráulico, que normalmente se conectará mecánicamente a las horquillas de cambio y los embragues de perro, y se opera con palancas de cambio, detrás del volante. También se pueden diseñar con sistemas de embrague manuales o automáticos. Transmisiones secuenciales semiautomáticas (con embragues automáticos) se pueden encontrar tanto en automóviles (principalmente de pista y algunos autos de carrera de rally, por ejemplo, cambio de paleta), motocicletas (generalmente bicicletas utilitarias de ciudad ligeras de tipo "step-thru", por ejemplo, la Honda Super Cub) y quads (a menudo con un engranaje de marcha atrás acoplado por separado), los dos últimos normalmente utilizan un embrague centrífugo estilo scooter.
En una transmisión manual secuencial, la palanca de cambios opera un mecanismo de trinquete que convierte el movimiento hacia adelante y hacia atrás de la palanca de cambios en la rotación de un tambor selector (a veces llamado barril) que tiene tres o cuatro orugas mecanizadas alrededor de su circunferencia. [36] Las horquillas selectoras son guiadas por las orugas, ya sea directamente o mediante varillas selectoras. Las pistas se desvían alrededor de la circunferencia y, a medida que gira el tambor, las horquillas selectoras se mueven para seleccionar la marcha requerida. [37]
Engranaje de bicicleta [ editar ]
Las bicicletas suelen tener un sistema para seleccionar diferentes relaciones de transmisión. Hay dos tipos principales: engranajes de cambio y engranajes de cubo . El tipo de desviador es el más común y el más visible, utilizando engranajes de rueda dentada . Por lo general, hay varios engranajes disponibles en el conjunto de la rueda dentada trasera, unida a la rueda trasera. Por lo general, también se agregan algunas ruedas dentadas más al ensamblaje frontal. Al multiplicar el número de engranajes de la rueda dentada en el frente por el número en la parte trasera, se obtiene el número de relaciones de transmisión, a menudo llamadas "velocidades".
Los engranajes de cubo usan engranajes epicíclicos y están encerrados dentro del eje de la rueda trasera. Debido al pequeño espacio, generalmente ofrecen menos velocidades diferentes, aunque al menos uno ha alcanzado 14 relaciones de transmisión y Fallbrook Technologies fabrica una transmisión con relaciones técnicamente infinitas. [38]
Se han realizado varios intentos para equipar bicicletas con una caja de cambios cerrada, lo que brinda ventajas obvias para una mejor lubricación, sellado de suciedad y cambios. Por lo general, estos han estado en conjunto con una transmisión por eje, ya que una caja de cambios con una cadena tradicional (como el engranaje de cubo) todavía tiene muchas de las desventajas del desviador para una cadena expuesta. Las cajas de cambios para bicicletas están encerradas en una caja que reemplaza el eje de pedalier tradicional . El requisito de un marco modificado ha sido un serio inconveniente para su adopción. Uno de los intentos más recientes de proporcionar una caja de cambios para bicicletas es el Piñón P1.18 de 18 velocidades. [39] [40] [41]Esto da una caja de cambios cerrada, pero sigue siendo una cadena tradicional. Cuando se instala en una bicicleta con suspensión trasera, también conserva un tensor de cadena de jaula de jinete similar a un desviador, aunque sin la baja distancia al suelo del desviador.
Las causas de la falla del engranaje de la bicicleta incluyen dientes desgastados, daño causado por una cadena defectuosa, daño debido a la expansión térmica, dientes rotos debido a una fuerza de pedaleo excesiva, interferencia de objetos extraños y pérdida de lubricación debido a negligencia.
Tipos poco comunes [ editar ]
Transmisión de doble embrague [ editar ]
Una transmisión de doble embrague ( DCT ) (a veces referido como una transmisión de doble embrague , o una transmisión de doble embrague ) es un tipo de multi-velocidad de vehículo sistema de transmisión, que utiliza dos separados embragues para pares e impares conjuntos de engranajes . [42] El diseño es a menudo similar a dos transmisiones manuales separadas con sus respectivos embragues contenidos dentro de una carcasa y que funcionan como una sola unidad. [43] [44] En aplicaciones de automóviles y camiones, el DCT funciona como una transmisión automática , que no requiere la intervención del conductor para cambiar de marcha.
Una transmisión de doble embrague utiliza dos juegos de componentes internos, cada uno con su propio embrague, de modo que un "cambio de marcha" en realidad solo consiste en un embrague que se activa mientras el otro se desactiva, lo que proporciona un cambio supuestamente "sin interrupciones" sin interrupción (o reabsorción discordante). de) transmisión de potencia. El eje adjunto de cada embrague lleva la mitad del complemento total del engranaje de entrada (con un eje de salida compartido), incluidos los sistemas de embrague de garras sincronizados que preseleccionan cuál de su conjunto de relaciones es más probable que se necesite en el siguiente cambio, bajo el mando de un control computarizado sistema . Los tipos específicos de esta transmisión incluyen: caja de cambios de cambio directo y SST de doble embrague .
Continuamente variable [ editar ]
La transmisión continuamente variable (CVT) es una transmisión en la que la relación de las velocidades de rotación de dos ejes, como el eje de entrada y el eje de salida de un vehículo u otra máquina, se puede variar continuamente dentro de un rango dado, proporcionando un número infinito de posibles proporciones. La CVT permite al conductor o una computadora seleccionar la relación entre la velocidad del motor y la velocidad de las ruedas dentro de un rango continuo. Esto puede proporcionar una economía de combustible aún mejor si el motor funciona constantemente a una sola velocidad. La transmisión es, en teoría, capaz de mejorar la experiencia del usuario, sin la subida y bajada de la velocidad de un motor, y la sacudida que se siente al cambiar de marcha mal.
Las CVT se encuentran cada vez más en automóviles pequeños y, especialmente, en vehículos híbridos o de alto rendimiento de combustible. En estas plataformas, el par es limitado porque el motor eléctricopuede proporcionar par sin cambiar la velocidad del motor. Al dejar el motor funcionando a la velocidad que genera el mejor millaje de gasolina para las condiciones de operación dadas, el millaje general se puede mejorar en un sistema con una menor cantidad de marchas fijas, donde el sistema puede estar operando con la máxima eficiencia solo para un rango pequeño. de velocidades. Los CVT también se encuentran en equipos agrícolas; Debido a la naturaleza de alto par de estos vehículos, los engranajes mecánicos están integrados para proporcionar fuerza de tracción a altas velocidades. El sistema es similar al de una caja de cambios hidrostática y, a "velocidades de avance lento", se basa completamente en una transmisión hidrostática. El fabricante alemán de tractores Fendt fue pionero en la tecnología, desarrollando su transmisión 'Vario - YouTube '.
Infinitamente variable [ editar ]
El IVT es un tipo específico de CVT que incluye no solo un número infinito de relaciones de transmisión , sino también un rango "infinito" . Este es un giro de la frase , en realidad se refiere a CVT que pueden incluir una "relación cero", donde el eje de entrada puede girar sin ningún movimiento del eje de salida mientras permanece en una marcha. La relación de transmisión, en ese caso, no es "infinita" sino que es "indefinida".
La mayoría (si no todos) los IVT son el resultado de la combinación de un CVT con un sistema de engranajes epicíclicos con una relación fija. La combinación de la relación fija del engranaje epicicloidal con una relación de adaptación específica en el lado CVT da como resultado una salida cero. Por ejemplo, considere una transmisión con un engranaje epicicloidal ajustado a una relación de transmisión 1: −1; una marcha atrás 1: 1. Cuando el lado CVT se establece en 1: 1, las dos relaciones se suman a la salida cero. El IVT siempre está activado, incluso durante su salida cero. Cuando la CVT se establece en valores más altos, funciona de manera convencional, con relaciones de avance crecientes.
En la práctica, el engranaje epicíclico puede ajustarse a la relación más baja posible de la CVT, si no se necesita invertir o se maneja por otros medios. La marcha atrás puede incorporarse estableciendo la relación de transmisión epicicloidal algo más alta que la relación más baja de la CVT, lo que proporciona una gama de relaciones de marcha atrás.
Variable eléctrica [ editar ]
La transmisión eléctrica variable ( EVT o e-CVT)) combina una transmisión con un motor eléctrico para proporcionar la ilusión de una sola CVT. En la implementación común, un motor de gasolina está conectado a una transmisión tradicional, que a su vez está conectada a un portasatélites del sistema de engranajes epicicloidales. Un motor / generador eléctrico está conectado al engranaje central "solar", que normalmente no está accionado en los sistemas epicíclicos típicos. Ambas fuentes de energía se pueden alimentar a la salida de la transmisión al mismo tiempo, dividiendo la energía entre ellas. En ejemplos comunes, entre un cuarto y la mitad de la potencia del motor se puede alimentar al engranaje solar. Dependiendo de la implementación, la transmisión frente al sistema epicíclico puede simplificarse en gran medida o eliminarse por completo. Los EVT son capaces de modular continuamente las relaciones de velocidad de salida / entrada como CVT mecánicos,pero ofrecen el beneficio distintivo de poder también aplicar energía de dos fuentes diferentes a una salida, además de reducir potencialmente la complejidad general drásticamente.
En implementaciones típicas, la relación de transmisión de la transmisión y el sistema epicíclico se establece en la relación de las condiciones de conducción comunes, por ejemplo, la velocidad de la carretera para un automóvil o la velocidad de la ciudad para un autobús. Cuando el conductor presiona el acelerador, los componentes electrónicos asociados interpretan la posición del pedal e inmediatamente ajustan el motor de gasolina a las RPM que proporcionan el mejor rendimiento de combustible para ese ajuste. Como la relación de transmisión normalmente se establece lejos del punto de par máximo, esta configuración normalmente daría como resultado una aceleración muy pobre. A diferencia de los motores de gasolina, los motores eléctricos ofrecen un par eficiente en una amplia selección de RPM y son especialmente efectivos en configuraciones bajas donde el motor de gasolina es ineficiente. Variando la carga eléctrica o el suministro en el motor conectado al engranaje solar,Se puede proporcionar un par adicional para compensar la baja salida de par del motor. A medida que el vehículo acelera, la potencia del motor se reduce y finalmente se detiene, lo que genera la ilusión de una CVT.
El ejemplo canónico del EVT es el Hybrid Synergy Drive de Toyota . Esta implementación no tiene transmisión convencional y el engranaje solar siempre recibe el 28% del par del motor. Esta energía se puede utilizar para operar cualquier carga eléctrica en el vehículo, recargar las baterías, alimentar el sistema de entretenimiento o hacer funcionar el sistema de aire acondicionado. Luego, cualquier potencia residual se retroalimenta a un segundo motor que alimenta la salida del tren motriz directamente. A velocidades de autopista, esta vía adicional de generador / motor es menos eficiente que simplemente accionar las ruedas directamente. Sin embargo, durante la aceleración, la trayectoria eléctrica es mucho más eficiente que un motor que funciona tan lejos de su punto de par. [45] GM usa un sistema similar en los trenes motrices híbridos Allison Bus y las camionetas pick-up Tahoe y Yukon, pero estos usan una transmisión de dos velocidades frente al sistema epicicloidal, y el engranaje solar recibe cerca de la mitad de la potencia total.
Mecanismo de accionamiento directo [ editar ]
Un mecanismo de transmisión directa es donde se produce la transmisión de potencia mecánica y par de un motor eléctrico al dispositivo de salida (como las ruedas motrices de un automóvil) sin ninguna reducción de engranajes . [46] [47] [48]
Varios coches de finales del siglo XIX utilizaban motores de cubo de rueda de tracción directa , al igual que algunos coches de concepto a principios de la década de 2000; sin embargo, la mayoría de los automóviles eléctricos modernos utilizan motores internos / internos , donde la transmisión se transfiere a las ruedas, a través del eje o ejes de transmisión . [49] [50]
No directo [ editar ]
Eléctrico [ editar ]
Las transmisiones eléctricas convierten la potencia mecánica de los motores en electricidad con generadores eléctricos y la vuelven a convertir en potencia mecánica con motores eléctricos . Los sistemas de control de accionamiento de velocidad ajustable eléctricos o electrónicos se utilizan para controlar la velocidad y el par de los motores. Si los generadores son impulsados por turbinas , tales disposiciones se denominan transmisión turboeléctrica . Asimismo, las instalaciones impulsadas por motores diésel se denominan diésel-eléctricas.
Los arreglos diesel-eléctricos se utilizan en muchas locomotoras de ferrocarril, barcos, grandes camiones mineros y algunas excavadoras . En estos casos, cada rueda impulsada está equipada con su propio motor eléctrico, que se puede alimentar con una potencia eléctrica variable para proporcionar cualquier par o potencia de salida requerida para cada rueda de forma independiente. Esto produce una solución mucho más simple para múltiples ruedas motrices en vehículos muy grandes, donde los ejes de transmisión serían mucho más grandes o más pesados que el cable eléctrico que puede proporcionar la misma cantidad de energía. También mejora la capacidad de permitir que diferentes ruedas funcionen a diferentes velocidades, lo que es útil para ruedas direccionales en vehículos de construcción grandes.
Hidrostático [ editar ]
- Ver también Transmisión continuamente variable> CVT hidrostáticas
Las transmisiones hidrostáticas transmiten toda la potencia de forma hidráulica, utilizando los componentes de la maquinaria hidráulica . Son similares a las transmisiones eléctricas, pero utilizan el fluido hidráulico como sistema de distribución de energía en lugar de electricidad.
La transmisión de entrada de la transmisión es una bomba hidráulica central y la unidad de transmisión final es un motor hidráulico o un cilindro hidráulico (ver: placa oscilante ). Ambos componentes se pueden colocar físicamente separados en la máquina, estando conectados solo por mangueras flexibles. Los sistemas de transmisión hidrostática se utilizan en excavadoras, tractores de césped, carretillas elevadoras, sistemas de transmisión de cabrestante, equipos de elevación pesada, maquinaria agrícola, equipos de movimiento de tierras, etc. Probablemente se usó una disposición para la transmisión de vehículos de motor en el auto de carreras Ferguson F-1 P99 alrededor de 1961.
La transmisión amigable para el ser humano del Honda DN-01 es hidrostática.
Hidrodinámico [ editar ]
Si la bomba hidráulica o el motor hidráulico hace uso de los efectos hidrodinámicos del flujo de fluido, es decir, la presión debido a un cambio en el momento del fluido a medida que fluye a través de las paletas de una turbina. La bomba y el motor generalmente consisten en paletas giratorias sin sellos y generalmente se colocan en las proximidades. Se puede hacer que la relación de transmisión varíe por medio de paletas giratorias adicionales, un efecto similar a variar el paso de la hélice de un avión .
El convertidor de par en la mayoría de las transmisiones automáticas de automóviles es, en sí mismo, una transmisión hidrodinámica. Las transmisiones hidrodinámicas se utilizan en muchos vehículos ferroviarios de pasajeros, aquellos que no utilizan transmisiones eléctricas. En esta aplicación, la ventaja de un suministro de potencia suave puede superar la eficiencia reducida causada por las pérdidas de energía por turbulencia en el fluido.
Ver también [ editar ]
- Reductor de cojinetes
- Transmisión por cadena
- Embrague
- Engranaje epicicloidal
- Transmision hidraulica
- Transmisión manual
- Transmisión de motocicleta
- Convertidor de par
- Transferir caso
Notas [ editar ]
Referencias [ editar ]
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Lectura adicional [ editar ]
- Harald Naunheimer; Peter Fietkau; G Lechner (2011). Transmisiones automotrices: fundamentos, selección, diseño y aplicación (2ª ed.). Saltador. doi : 10.1007 / 978-3-642-16214-5 . ISBN 9783642162138.
Enlaces externos [ editar ]
 | Busque transmisión en Wikcionario, el diccionario gratuito. |
- Medios relacionados con transmisiones en Wikimedia Commons
- Transmisión (ingeniería) en la Encyclopædia Britannica
- Operación de transmisión manual en YouTube WeberAuto 2012-09-23
- Asociación Estadounidense de Fabricantes de Engranajes
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