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• Angel Barrera

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TREN DE FUERZA MOTRIZ

CAJA DE CAMBIOS

CAJA DE CAMBIOS SINCRONIZADA SIMPLIFICADA Muy empleada en la actualidad, se usa en vehículos de tracción delantera, las tracciones delanteras se emplean por su sencillez mecánica y su economía de elementos, al no necesitar del árbol de transmisión o cardán, además presenta volumen reducido y menor peso El eje secundario de la caja de cambios va directamente al diferencial y además carece de eje intermediario por la que el movimiento se transmite del primario al secundario mediante sincronizadores. En el eje secundario va montado el piñón de ataque del diferencial.

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ELEMENTOS DE LA CAJA DE CAMBIOS Carcasa.-

Está construida en fundición de hierro o de aleaciones de aluminio, y está diseñado para adaptar en ella la totalidad de las piezas que componen la caja.

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Alojamiento de la palanca de cambios.- Se ubica en la parte superior de la carcasa, a la que sirve de tapa en los vehículos con comando directo de cambios.

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Rodamientos.- Los rodamientos se montan:  Para facilitar el giro de los ejes de la caja en sus alojamientos.  Para reducir el rozamiento y el desgaste, alargando los periodos de mantenimiento. Los rodamientos más empleados en las cajas de cambios son: -

Rodamientos de bolas Rodamientos de rodillos cilíndricos Rodamientos de rodillos cónicos Rodamientos de agujas

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Rodamiento de una o dos hileras de bolas

VENTAJAS

INCONVENIENTES

Altas velocidades de giro. Soportan cargas medias radiales

Soportan cargas axiales muy pequeñas

Rodamiento Soportan grandes No permiten cargas de rodillos cargas radiales axiales cilíndricos

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ESFUERZO SOPORTADO

TREN DE FUERZA MOTRIZ VENTAJAS

INCONVENIENTES

Se puede montar con poca Soportan grandes diferencia de Rodamiento cargas radiales. No diámetros entre de agujas permiten cargas ejes. Los propios axiales ejes puedes servir de pista

Rodamientos Soportan grandes Necesitas un de rodillos cargas axiales y reglaje de precarga cónicos radiales en el montaje

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ESFUERZO SOPORTADO

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Eje primario.- Llamado también eje piloto, está ubicado en la parte delantera de la carcasa, a la cual se monta mediante un cojinete de bolas. Su misión es la de transferir el par de fuerza del motor a los demás engranajes de la caja, mediante un engranaje de mando. Su extremo anterior se aloja en un buje o rodillo instalado en el cigüeñal o en el volante motor En el estriado de dientes rectos de su prolongación, actúa el disco de embrague. Casi en el extremo posterior, lleva fresado un angosto engranaje de dientes rectos al cual se acopla el selector externo del mecanismo sincronizador y seguidamente, una superficie cónica pulida en la cual asienta un freno del sincronizador.

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También incluye en su extremo posterior, un orificio donde se ubican los rodillos que forman el cojinete guía del eje principal o eje secundario.

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En las cajas de cambio simplificadas (de dos ejes), el eje primario se conoce como eje de entrada o eje conductor, y es más complejo, ya que sobre él se montan engranajes y mecanismos de sincronización

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Eje intermediario.- Llamado también “triplex”, aunque también se lo puede llamar engranaje cuádruple, recibiendo esta denominación, por estar compuesto por cuatro engranajes que forman una pieza integral, para cajas de 4 o 5 velocidades. El diámetro de sus engranajes, va en orden decreciente hacia la parte posterior de la caja, y el eje está siempre en contacto con el eje primario. Longitudinalmente, puede poseer

un

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agujero que es ocupado por un eje, mediante el cual se sostiene en la carcasa, o puede apoyarse directamente en la carcasa, si es macizo. El eje se apoya a la carcasa mediante rodillos, además pueden existir arandelas de fricción, ubicadas entre los extremos del eje y la carcasa.

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Eje secundario.-

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Es el eje de salida de movimiento, colocado a continuación del eje primario. Formado por diferentes secciones estriadas para la conexión con los selectores internos de los mecanismos de sincronización y para la conexión de la salida del movimiento; además posee varias superficies para el apoyo de cojinetes de agujas sobre los que se montan los engranajes de las distintas marchas. Por el un extremo se apoya con un cojinetes de agujas en el eje primario, y por el otro extremo se apoya en la carcasa de la caja de cambios.

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Retenes.- En el interior de la caja de cambios se encuentra el aceite para la lubricación de los mecanismos. La caja se encuentra sellada con juntas en todas las tapas y con retenes en los ejes de entrada y salida de movimiento, es decir el retén evita las pérdidas de aceite en los ejes. Los retenes se fabrican con caucho sintético sobre una carcasa metálica, que forma el diámetro exterior. El diámetro interior se forma por un muelle y un labio anular de goma que impide la pérdida del aceite

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Varillas de mando.- Por un extremo dispone de un destaje para el ingreso del brazo inferior de la palanca de cambios, y por el otro extremo está unida con la horquilla de cambios, mediante un perno o un pasador a presión. Además se encuentran alojamientos para las esferas y barriles del sistema de traba y enclavamiento. Las varillas de mando por lo general son tres, 1 varilla para 1ra y 2da marcha, otra para 3ra y 4ta marcha, y la tercera varilla para la marcha de reversa y la 5ta marcha, en caso de tener 5 velocidades .

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Horquillas de cambios.-

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Fabricada en acero, de aluminio o de aleaciones de bronce. Van montadas sobre los selectores externos de los mecanismos de sincronización, y sirven para el accionamiento de los mismos.

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Mecanismo de enclavamiento.- Sirve para fijar una velocidad luego de que ha sido seleccionada y conectada, cumpliendo de esta manera la misión de evitar que se desconecte o salten, debido a roces involuntarios, sacudones, vibraciones, baches, etc.

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Mecanismo

de

traba.-

Este sistema es utilizado para evitar que entren dos cambios a la vez. Con barriles entre varillas: Para conseguir este propósito se colocan entre cada dos varillas de mando un barril de traba que tiene por longitud la distancia entre las varillas más la profundidad de la cavidad de una varilla.

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Con mecanismo tipo cerradura Se emplea un mecanismo que al desplazar la regleta de la horquilla de una marcha, el diseño del eje de mando de selección de marchas, impide que las restantes regletas se puedan mover, resultando mecánicamente imposible que otra velocidad se conecte.

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Interruptor de luces para la marcha atrás.- El circuito de señalización y maniobra indica que el vehículo circula en marcha hacia atrás, mediante una luz blanca colocada en la parte posterior del vehículo. El circuito dispone de un interruptor que cierra el circuito, al engranar la marcha atrás. Este interruptor puede ir ubicado en el sistema de palancas o enroscado en la carcasa de la caja de cambios

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Indicador de velocidad de marcha.- se puede tener:

Sistema de cable y engranaje sin fin: en función de las revoluciones del cambio, transmite el giro del engranaje del velocímetro hacia el tablero de instrumentos.

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Sistema gestionado electrónicamente: estos sistemas dejan realizar una medición más precisa; estos sistemas trabajan según el principio de efecto Hall, captando el régimen de revoluciones en la caja de cambios Una señal es generada por un transmisor o sensor de velocidad, que genera una señal digital (onda cuadrada), la misma que sufre variación en su ancho de pulso, de acorde a la variación de la velocidad, dicha señal se transmite al panel de instrumentos.

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Además, en la caja de cambios se encuentran otros elementos, tales como:  Tapones de vaciado y llenado del aceite lubricante  Imanes internos  Arandelas de fricción, arandelas de calibración de holguras  Eje para el piñón inversor de giro, para la marcha atrás.

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MANDOS DE LA CAJA En la caja de cambios se puede encontrar diferentes formas de mandos para la selección de las marchas.

Comando

directo.-

Cuando la palanca de cambios actúa directamente sobre las varillas de mando.

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Comando

por

varilla.-

Cuando se tiene vehículos a tracción delantera, se comunica la palanca de cambios con la caja mediante una barra o varilla de accionamiento.

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Comando por cables.- usado

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también en vehículos de tracción delantera, el movimiento de selección de marchas realizado en la palanca de los cambios, se comunica a la caja de cambios por dos cables. Comprobaciones en los elementos de la caja de cambios.

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Recomendaciones para el desarmado. - Antes de proceder al desarmado se recomienda hacer una limpieza exterior de la caja de cambios. - Por lo general, las cajas de cambio no viene con empaques entre las diferentes tapas de la carcasa, ya que las superficies de contacto son rectificadas, por lo tanto se debe tener cuidado de no rayar dichas superficies, al tratar de separar las mismas usando destornilladores.

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- Al desmontar los retenes, de igual manera se debe cuidar de no rayar las superficies de contacto, tanto del retén como de las tapas de la carcasa. - Se debe tener mucho cuidado el orden y la posición de los elementos, para que vuelvan a ser armados en la posición original, ya que de lo contrario podría ocasionarse un mal funcionamiento de la caja de velocidades, en especial con la orientación de los selectores, la ubicación de esferas, posición de muelles, la posición de lainas de calibración, orientación de arandelas de fricción, etc..

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- El desmontaje de rodamientos y engranajes, se los debe realizar utilizando un extractor adecuado o con la ayuda de una prensa hidráulica.

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- Para el desmontaje de seguros del tipo “circlip” puede usarse dos destornilladores, como se muestra en la figura:

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COMPROBACIONES EN LOS ELEMENTOS DE LA CAJA DE CAMBIOS Comprobación del interruptor de marcha atrás: para esto se utiliza un multímetro, se lo coloca en la escala para medir resistencias. Con el switch de encendido en la posición ON y la caja de cambios en posición neutral debe existir aislamiento entre los terminales de conexión. Luego se conecta la marcha de reversa y debe existir continuidad entre los terminales de conexión.

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Comprobación de la holgura axial de engranajes: esa comprobación se realiza utilizando un gauge, y se mide el juego existente entre la cara lateral del piñón con el tope del eje sobre el cual está montado. Valor de la holgura entre 0.5mm a 0.30mm.

Comprobación del estado de superficies: la comprobación se realiza de manera visual, se verifica:  El estado de las superficies de apoyo para los rodamientos tanto en los engranajes como en los ejes.

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 El estado de los dientes de los engranajes, que no estén rotos, picados, etc.  En los engranajes revisar el estado de las superficies de contacto para los frenos sincronizadores.  Revisar que los orificios para la lubricación no estén tapados.  El estado de estriados del primario, de selectores.

los eje los

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Comprobación de selectores: Se debe verificar el correcto desplazamiento del selector externo sobre el interno. Se debe verificar el estado de las chavetas del selector.

Además hay que verificar el juego entre selector interno y externo, tal como se muestra en la figura. El valor debería estar entre 0.5mm a 1mm.

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Comprobación del estado de los rodamientos: Revisar el giro libre, sin rugosidades en la rotación; además se debe revisar la integridad de la superficie de las pistas del rodamiento

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Comprobación en los mandos: Verificar en las varillas de mando, que no estén dobladas, además las superficies de apoyo de las esferas y barriles, del sistema de traba y enclavamiento. También verificar el estado de los destajes para la palanca de cambios. En las horquillas revisar el estado de los puntos de apoyo, posibles fisuras, torceduras, etc.

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Comprobación del juego entre horquilla de mando y selector externo: Esto se realiza con un gauge, midiendo en una cara lateral de la horquilla, como se ve en la figura. El valor de la holgura está entre 0.15mm a 0.35mm, aunque se puede aceptar un máximo de 1mm.

Comprobación del alabeo de los ejes: Para esto utilizamos el reloj comparador. Se monta el eje a verificar sobre unos puntos de giro, haciéndolo girar, y se observa la variación en la lectura del reloj comparador. El valor debería ser 0,02mm

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Comprobación de la holgura freno sincronizador-piñón: Esta comprobación se realiza usando un gauge, se monta el sincronizador sobre el piñón correspondiente, y se mide la holgura como se muestra en la gráfica. El valor debería ser como mínimo de 0.5mm, los valores de está holgura oscilan entre 0.7mm hasta los 2mm, dependiendo del fabricante.

Comprobación del alojamiento de los seguros: Se realiza con un gauge, midiendo la holgura lateral del seguro con su alojamiento. El valor de holgura debería ser de 0.1mm

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Verificación de los frenos sincronizadores: Se debe verificar el estado de los canales interiores, también revisar el estado de las flechas y el estado de los alojamientos para las chavetas.

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Holgura para el engranaje de marcha atrás: Para esto usamos un micrómetro de exteriores e interiores para medir los respectivos diámetros y calcular la holgura por la diferencia de dimensiones. La holgura debería estar entre 0.5mm a 0.15mm

Comprobación de la planicidad de las tapas de la caja: Se realiza utilizando una regla biselada y un gauge, hay que verificar hay que colocar la regla en diferentes posiciones. El valor no debería ser superior a 0.1mm

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Recomendaciones para el montaje:  Los elementos deben estar completamente limpios, y al momento de ir armándolos es recomendable ir aplicando una película de aceite.  Hay que respetar el orden y la posición original de los elementos.  Cuando se arma el conjunto sincronizador hay que tener cuidado de que los seguros de las chavetas queden bien encajados, además cuidar que los extremos de los dos seguros no coincidan en la misma posición.

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 Cuando se montan las horquillas con las varillas de mando, hay que tener cuidado de no dejar el pasador muy adentro.

 Se recomienda aplicar una capa de silicón, en la superficie de unión de las tapas de la caja de cambios.  Cuando la caja está ya montada en el vehículo hay que colocarle el aceite lubricante, hasta el nivel especificado por el fabricante.

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Aceite de la caja de cambios Las cajas de cambio necesitan aceite para la lubricación de rodamientos, engranajes, sincronizadores, y demás elementos internos de la misma. El aceite debe reunir las siguientes condiciones:

 El aceite usado en la mayoría de cajas de cambio tiene una viscosidad que está entre SAE 60 hasta SAE 90  La viscosidad tiene que variar lo menos posible con el incremento de temperatura  Debe tener buena resistencia al envejecimiento, es decir debe mantener sus propiedades durante largo kilometraje  Presentar poca tendencia a la formación de espuma

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 Debe presentar compatibilidad con diferentes aditivos Cuando se realiza la sustitución del aceite de la caja de cambios, se debe seguir las recomendaciones del fabricante. ESPECIFICACIÓN

UTILIZACIÓN

GL1 A GL3

De poca importancia en la actualidad

GL4

Para engranajes hipoides de poca carga Para engranajes de alta velocidad

GL5

Para engranajes hipoides de alta prestación