Caja de cambios manual de dos ejes
Este tipo de cajas de cambio ha tenido su desarrollo fundamentalmente para disposiciones de vehículos con tracción delantera. Estas cajas de cambio sólo poseen dos ejes de forma que no poseen un tercer eje intermediario. El eje primario obtiene su giro directamente del motor y lo transmite a un eje secundario que a su vez acciona el conjunto diferencial. De esta forma el tamaño del conjunto caja-diferencial se reduce quedando todo bajo un conjunto compacto. La transmisión de todo el par mediante sólo dos ejes obliga a los piñones a soportar cargas mucho más elevadas que sus homólogos de las cajas de tres ejes. Por tanto es preciso emplear materiales de mayor calidad en la fabricación de estos piñones.
En las figuras siguientes tenemos el despiece de una caja de cambios de dos ejes de 5 velocidades.
En los esquemas siguientes se muestra un corte longitudinal de una caja de cambios manual de cinco velocidades de dos ejes con disposición transversal.
El eje primario (1) va apoyado sobre la carcasa sobre dos rodamientos y contiene los piñones solidarios (6, 7, 8, 9, 10) y el piñón loco (11) de 5ª velocidad, con su propio sincronizador (12).
El eje secundario (15) está apoyado también en la carcasa mediante dos rodamientos y contiene los piñones locos (14, 17, 18, 20) y el piñón solidario (13) de 5ª velocidad. En el extremo del eje secundario va labrado el piñón de ataque a la corona del diferencial (5). Este eje cuenta con dos sincronizadores el de 1ª/2ª (19) y el de 3ª/4ª (16), este sincronizador sirve ademas como piñón solidario para la marcha atrás.
El eje primario (1) va apoyado sobre la carcasa sobre dos rodamientos y contiene los piñones solidarios (6, 7, 8, 9, 10) y el piñón loco (11) de 5ª velocidad, con su propio sincronizador (12).
El eje secundario (15) está apoyado también en la carcasa mediante dos rodamientos y contiene los piñones locos (14, 17, 18, 20) y el piñón solidario (13) de 5ª velocidad. En el extremo del eje secundario va labrado el piñón de ataque a la corona del diferencial (5). Este eje cuenta con dos sincronizadores el de 1ª/2ª (19) y el de 3ª/4ª (16), este sincronizador sirve ademas como piñón solidario para la marcha atrás.
Los sincronizadores están dispuestos de tal forma que: un primer sincronizador (16) entre los piñones locos de 3ª y 4ª en el eje secundario (15), otro sincronizador (12) exclusivo para la 5ª marcha en el eje primario y un tercer sincronizador (19) en el eje secundario entre los piñones locos de 1ª y 2ª marcha.
Observar que el sincronizador (16) de la 3ª y 4ª tiene en su corona desplazable un dentado recto exterior que hace la función de piñón de marcha atrás. La marcha atrás se acciona al conectar el piñón de marcha atrás (9) del eje primario con la corona del sincronizador mediante un piñón auxiliar (12) de marcha atrás que invierte el giro del eje secundario.
Todos los pares de piñones están permanentemente engranados de forma que sólo el piñón loco de la marcha seleccionada se mueve solidario a su eje a través de su correspondiente sincronizador. Mientras los demás piñones locos giran libremente arrastrados por sus homólogos solidarios del otro eje.
Observar que el sincronizador (16) de la 3ª y 4ª tiene en su corona desplazable un dentado recto exterior que hace la función de piñón de marcha atrás. La marcha atrás se acciona al conectar el piñón de marcha atrás (9) del eje primario con la corona del sincronizador mediante un piñón auxiliar (12) de marcha atrás que invierte el giro del eje secundario.
Todos los pares de piñones están permanentemente engranados de forma que sólo el piñón loco de la marcha seleccionada se mueve solidario a su eje a través de su correspondiente sincronizador. Mientras los demás piñones locos giran libremente arrastrados por sus homólogos solidarios del otro eje.
Funcionamiento
El funcionamiento de las distintas marchas es el siguiente:
1ª velocidad
El desplazamiento del sincronizador de 1ª/2ª (19) hacia la derecha, produce el enclavamiento del correspondiente piñón loco (20) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose la oportuna reducción. En esta velocidad se obtiene la máxima reducción de giro, y por ello la mínima velocidad y el máximo par.
El desplazamiento del sincronizador de 1ª/2ª (19) hacia la derecha, produce el enclavamiento del correspondiente piñón loco (20) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose la oportuna reducción. En esta velocidad se obtiene la máxima reducción de giro, y por ello la mínima velocidad y el máximo par.
2ª velocidad
El desplazamiento del sincronizador de 1ª/2ª (19) hacia la izquierda, produce el enclavamiento del correspondiente piñón loco (18) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose la oportuna reducción. En esta velocidad se obtiene una reducción de giro menor que en el caso anterior, por ello aumenta la velocidad y el par disminuye.
El desplazamiento del sincronizador de 1ª/2ª (19) hacia la izquierda, produce el enclavamiento del correspondiente piñón loco (18) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose la oportuna reducción. En esta velocidad se obtiene una reducción de giro menor que en el caso anterior, por ello aumenta la velocidad y el par disminuye.
3ª velocidad
El desplazamiento del sincronizador de 3ª/4ª (16) hacia la derecha, produce el enclavamiento del correspondiente piñón loco (17) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose la oportuna reducción. En esta velocidad se obtiene una reducción de giro menor que en el caso anterior, por ello aumenta la velocidad y el par disminuye.
4 ª velocidad
El desplazamiento del sincronizador de 3ª/4ª (16) hacia la izquierda, produce el enclavamiento del correspondiente piñón loco (14) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose la oportuna reducción. En esta velocidad se obtiene una reducción de giro menor que en el caso anterior, por ello aumenta la velocidad y el par disminuye.
5ª velocidad
El desplazamiento del sincronizador de 5ª (12) hacia la derecha, produce el enclavamiento del correspondiente piñón loco (14) del eje primario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose la oportuna reducción. En esta velocidad se obtiene una reducción de giro menor que en el caso anterior, por ello aumenta la velocidad y el par disminuye.
Marcha atrás (M.A.)
Cuando se selecciona esta velocidad, se produce el desplazamiento del piñón de reenvio, empujado por un manguito. Al moverse el piñón de reenvio, engrana con otros dos piñones, uno unido a eje primario (9) y el otro lo forma el sincronizador de 3ª/4ª cuya corona externa tiene labrados unos dientes rectos. Una particularidad de los piñones que intervienen en la marcha atrás, es que tienen los dientes rectos en vez de inclinados como los demás piñones de la caja de cambios.
Con este mecanismo se consigue una nueva relación, e invertir el giro del tren secundario con respecto al primario. La reducción de giro depende de los piñones situados en el eje primario y secundario por que el piñón de reenvio actúa únicamente como inversor de giro. La reducción de giro suele ser parecida a la de 1ª velocidad.
Cuando se selecciona esta velocidad, se produce el desplazamiento del piñón de reenvio, empujado por un manguito. Al moverse el piñón de reenvio, engrana con otros dos piñones, uno unido a eje primario (9) y el otro lo forma el sincronizador de 3ª/4ª cuya corona externa tiene labrados unos dientes rectos. Una particularidad de los piñones que intervienen en la marcha atrás, es que tienen los dientes rectos en vez de inclinados como los demás piñones de la caja de cambios.
Con este mecanismo se consigue una nueva relación, e invertir el giro del tren secundario con respecto al primario. La reducción de giro depende de los piñones situados en el eje primario y secundario por que el piñón de reenvio actúa únicamente como inversor de giro. La reducción de giro suele ser parecida a la de 1ª velocidad.
Se comprueba en las siguientes figuras como hay cajas de cambios diseñadas de tal manera que se sitúan los sincronizadores tanto en el eje primario (2) como en el secundario (12) y los piñones no son todos solidarios en un eje y locos en el otro, sino que se distribuyen en los dos ejes por igual. En el eje primario tenemos como piñones solidarios (6, 7 y 8) y como locos (3 y 5). En el eje secundario tenemos como piñones solidarios (12 y 14) y como locos (9 y 11). La marcha atrás se hace intercalando un piñón de reenvio entre el piñón solidario del eje primario (7) y la corona externa dentada del sincronizador de 1ª/2ª. Se aprecian claramente los dientes rectos de los piñones que intervienen en la marcha atrás.
En la figura inferior puede verse el sistema de mando de la caja de cambios anterior. La palanca de cambios (8) transmite un movimiento en cruz de izquierda a derecha y hacia adelante o hacia atrás indistintamente, que es interpretado por el eje/palanca (6) transformando dicho movimiento en uno de giro en semicírculo y otro movimiento en forma vertical de arriba a abajo o al revés. El Eje/palanca con su movimiento acciona una de las barras desplazables (4) que tienen acopladas de forma solidaria las horquillas (7) que a su ves mueven los sincronizadores (1 y 2) y el piñón de reenvio (3). Las barras desplazables (4) están dotadas cada una de ellas de unas escotaduras (5), en las que puede alojarse una bola presionada por un muelle. Estas escotaduras sirven para fijar las barras en una posición concreta para impedir el desplazamiento de la mismas, como consecuencia de las vibraciones o sacudidas que se producen con la marcha del vehículo.Esto evita que se pueda salir una marcha una vez que esta engranada.
Otro ejemplo: de caja de cambios, diferente a la anterior, que se acoplaria a un vehículo con motor longitudinal y tracción delantera. La disposición de los piñones y sincronizadores se reparte en ambos ejes como en el caso anterior y la marcha atrás funciona de igual manera.
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