Transmisiones y puente trasero

TEMA 5.
TRANSMISIÓN DEL MOVIMIENTO A LAS RUEDAS. PUENTE
TRASERO Y DIFERENCIAL.
1.
Explica la constitución y características de los diversos sistemas
de transmisión.
Dependiendo de la ubicación del grupo motopropulsor en el vehículo,
los sistemas de transmisión del movimiento a las ruedas son diferentes.
Encontrándonos con dos grupos:
Vehículos con motor y tracción delanteros, o con motor y
propulsión traseros, en donde el secundario de la caja de
velocidades termina en un piñón cónico, que da movimiento a
una corona, que a su vez lo transmite directamente a las
ruedas por medio de sendos ejes de transmisión, emplazados
transversalmente en el vehículo.
En los vehículos con motor delantero y propulsión trasera, el
movimiento se transmite desde la caja de velocidades al par
cónico de reducción (emplazado en el puente trasero) por
mediación de un eje hueco llamado árbol de transmisión, que
esta emplazado en sentido longitudinal al vehículo. Este
sistema de transmisión esta constituido por: una caja de
velocidades, árbol de transmisión y puente trasero. El
movimiento procedente de la caja de velocidades es cambiado
de sentido en 90° y es reducido al mismo tiempo en el par
cónico emplazado en el puente trasero. En su extremo
posterior, el árbol de transmisión termina en la junta cardan
que transmite el movimiento al eje de entrada del puente
trasero. De este último lo toman las ruedas por medio de
palieres que pasan por el interior de los tubos.
Esta última disposición es la considerada como convencional y fue muy
utilizada hasta hace unos años, en que fue sustituida casi por completo
en los vehículos de turismo, por un sistema de tracción delantera.
2. Describe la función del acoplamiento deslizante de la transmisión.
Debido al movimiento vertical del puente trasero, el cual altera
constantemente la longitud del árbol de transmisión, se hace necesaria
la posibilidad de aumentar o disminuir esta longitud, adaptándola a la
requerida en cada caso en función de los movimientos del puente
trasero. Esto se consigue con un acoplamiento deslizante, que se coloca
del lado de la salida de la caja de velocidades, como se muestra en (3) y
en (9) de la figura. En el caso de árbol partido, se dispone además de un
cojinete (10) en el extremo posterior del árbol intermedio.
La Fig. 5.3 muestra un árbol de transmisión cuyo acoplamiento
deslizante (9) permite las variaciones de longitud. Este dispositivo esta
formado por un manguito estriado interiormente con el que ensambla la
punta estriada del árbol de transmisión (5). El manguito (9) se une en
este caso al eje (1) de salida de la caja de cambios por medio de la junta
elástica (2), fijada en (3) y en (7) al eje de salida y al manguito
deslizante, respectivamente. En su extremo posterior, el árbol de
transmisión termina en la junta cardan (10) que transmite el movimiento
al eje de entrada (13) del puente trasero.
Fig. 5.3. Acoplamiento deslizante de la transmisión.
3. Cita las ventajas e inconvenientes de las juntas cardan.
Ventajas:
La principal ventaja de la junta cardan es la de poder transmitir
elevados esfuerzos de rotación.
Inconvenientes:
El principal inconveniente, es que cuando los ejes unidos por
la junta giran desalienados, el de salida se adelanta y retrasa
periódicamente respecto al de entrada, en función de la
disposición que ocupan entre sí. Como consecuencia de ello,
los engranajes de la caja de cambios y el puente trasero
quedan sometidos a variaciones de su velocidad angular y, por
lo tanto, a esfuerzos alternos que aumentan su fatiga. Cuanto
mayor sea el áng ulo formado por los ejes unidos a la junta,
mayor es la fluctuación de la velocidad angular del eje de
salida, por cuya causa las juntas cardan sólo son utilizables
para desviaciones angulares máximas de 15°.
4. ¿Qué es una junta homocinética?
Para compensar las variaciones periódicas de la velocidad angular
debidas a la presencia de la junta cardan, se disponen dos de éstas, una
a cada extremo del árbol de transmisión, de manera que sean
compensados los adelantos y retrasos del árbol conducido en la
segunda junta cardan.
El acoplamiento de estas dos juntas cardan se denomina acoplamiento
homocinético o junta homocinética.
5. Describe la misión del par cónico.
El giro del motor, que llega al puente trasero por medio del árbol de
transmisión (Fig. 5.8), tiene que aplicarse a las ruedas que están
situadas en un eje perpendicular al del árbol de transmisión, por lo que
ha de cambiarse el giro en un ángulo de 90°, lo cual se consigue por
medio del par cónico formado por el piñón cónico y la corona. El piñón
cónico o piñón de ataque recibe el movimiento del árbol de transmisión y
lo comunica a la corona, que por mediación del mecanismo diferencial,
lo pasa a los palieres y a las ruedas.
Fig. 5.8. Estructura del puente trasero.
Fig. 5.9. Disposición del montaje del conjunto par cónico y diferencial.
6.
Explica las diferencias que existen en la estructura de un puente
trasero rígido y otro para suspensión independiente de las ruedas.
En la Fig. 5.10 se muestra el despiece de un puente trasero de tipo
convencional (rígido), en el cual los palieres o semiejes (9) quedan
alojados en las trompetas (6), apoyándose por su extremo interior en el
conjunto diferencial (5), del cual recibe el movimiento, mientras que por
el extremo exterior se apoyan en la trompeta por medio del rodamiento
(8). A la caja del diferencial (5) se fija la corona (4), que recibe
movimiento del piñón de ataque (3), alojado en la carcasa del diferencial,
apoyado sobre ella por medio de los cojinetes (1) y (7).
Fig. 5.10. Despiece del puente trasero.
En otros casos, como el representado en la Fig. 5.11, los palieres van al
descubierto y enlazan con las ruedas por interposición de juntas
universales, que permiten los desplazamientos de las ruedas con
respecto al puente en la marcha del vehículo, ya que el puente está
fijado al chasis en estos casos (suspensión independiente de las ruedas
traseras).
Fig. 5.11. Disposición de montaje del puente trasero con suspensión independiente de las
ruedas.
7. ¿Qué es un engranaje hipoide?
Tanto el piñón cónico como la corona disponen de un dentado helicoidal,
atacando el primero a la segunda un poco por debajo de su centro (Fig.
5.13). Esta disposición recibe el nombre de engranaje hipoide. Y
presenta la ventaja de que resulta más adecuada a las carrocerías de
piso bajo que se utilizan en los vehículos actuales, ganando en
estabilidad del mismo. Por otra parte, con esta disposición existe un
mayor nº de dientes de piñón en contacto con la corona aumentando su
diámetro con respecto a ella, lo que supone una mayor robustez.
Fig. 5.13. Engranaje hipoide del conjunto piñón-corona.
8. Explica la necesidad del diferencial.
Debido a que esta constatado que las ruedas de un automóvil, ante una
trayectoria curva, realizan diferentes trazados, lo cual implica que la
rueda interior hace un recorrido menor que la rueda exterior, lo cual
provocaría (si estuvieran unidas directamente a la corona del par cónico)
el arrastre o patinado de una de las ruedas.
Debido a esto, es necesario montar un mecanismo que permita el giro
de las dos ruedas motrices a distintas velocidades, al mismo tiempo que
transmite a las mismas el esfuerzo motriz. Esto se consigue con la
implantación de un mecanismo diferencial, que en las curvas permite dar
un mayor nº de vueltas a la rueda exterior y disminuye las de la interior,
ajustando el giro de cada rueda al recorrido que efectúa.
9. Describe la constitución y funcionamiento del diferencial.
(Fig. 5.18) Esta constituido por la corona (2), que se une a la caja del
diferencial por mediación de tornillos como el (1), y en su interior se aloja
el mecanismo diferencial, formado por los satélites (7, en nº de dos
generalmente) y los planetarios (4) y (9). Los satélites se montan sobre
el eje (6) que va alojado en la carcasa (3), de manera que puedan girar
libremente en él; pero son volteados por la caja (3) cuando gira la corona
(2).
Engranados con los satélites se montan los planetarios, cuyos ejes de
giro se alojan en la corona y caja del diferencial respectivamente,
pudiendo girar libremente en ellos con interposición de casquillos de
fricción. A los ejes de los planetarios se unen a su vez los palieres, que
transmitirán el movimiento a las ruedas.
El conjunto queda ensamblado como muestra el detalle de la figura,
apoyado en la carcasa del puente trasero por interposición de cojinetes
de rodillos troncocónicos, situados en ambos lados de la corona y caja
de diferencial respectivamente.
Fig. 5.18. Despiece del diferencial.
Constituido así el mecanismo, cuando la corona empieza a girar
impulsada por el piñón de ataque (Fig. 5.19), arrastra con ella a la caja
del diferencial (B), que en su giro voltea a los satélites (C) y (D) que,
actuado como cuñas, arrastran a su vez a los planetarios (E) y (F), los
cuales transmiten el movimiento a las ruedas haciéndolas girar en el
mismo sentido y con igual velocidad mientras el vehículo marche en
línea recta; pero cuando toma una curva, la rueda interior ofrece más
resistencia al giro que la exterior (al tener que recorrer distancias
desiguales) y, por ello, los satélites (C) y (D) rodarán un poco sobre uno
de los planetarios (el correspondiente a la rueda interior) multiplicando el
giro en el otro (el de la rueda exterior). De esta manera, lo que pierde en
giro una rueda lo gana la otra, ajustándose automáticamente el giro de
cada una de ellas al recorrido que le corresponda efectuar en cada
curva. Igualmente, las diferencias de trayectoria en línea recta, debidas a
diferencias de la presión de inflado de los neumáticos, irregularidades
del terreno, etc., son absorbidas por el diferencial.
Fig. 5.19. Diferencial ensamblado.
10. Describe los diferentes tipos de juntas homocinéticas utilizados en
los automóviles.
o
o Uno de estos tipos de juntas es la constituida por dos juntas
cardan (Fig. 5.22), donde el giro alterado por una de ellas es
rectificado por la otra, transmitiéndose así una rotación uniforme a
las ruedas cualquiera que sea su orientación.
Fig. 5.22. Junta homocinética cardán.
o
o En el otro extremo de la transmisión (generalmente del lado de
unión a la caja de cambios), suele disponerse una junta deslizante
trípode, que permite las variaciones de longitud de la transmisión
que se producen con los movimientos oscilantes y de orientación
de las ruedas. El tipo de junta trípode deslizante (Fig. 5.23)
consiste en un trípode (2) formado por tres pernos en los que se
acoplan los rodillos (3), que se alojan en tres ranuras cilíndricas
del cajeado (4, donde pueden deslizarse) el cual, a su vez, va
estriado al planetario del diferencial. En el trípode (2) se aloja a su
vez el palier (1), estriado sobre él, resultando de todo ello una
junta homocinética deslizante.
Fig. 5.23. Junta trípode deslizante del lado de la caja de velocidades.
o
o Otras veces del lado de la rueda se monta una junta homocinética
del tipo de bolas, provista de seis bolas de acero mantenidas en
una jaula apropiada y que pueden deslizarse en unas gargantas
tóricas formadas en los semiárboles conductor y conducido. (Fig.
5.26)
Fig. 5.26. Junta homocinética de bolas.
11. Enumera las verificaciones que deben realizarse en el puente
trasero.
o
o Comprobación de la carcasa (27), la cual no debe tener
deformaciones ni grietas en su superficie y los alojamientos de
retenes y cojinetes se encuentran en perfecto estado.
o
o Los engranajes del par cónico (8) y (25), así como los satélites
(33) y planetarios (35), no deben presentar desgastes excesivos,
roturas ni deformaciones. Cuando se desmonte la corona, en su
posterior montaje sobre la caja del diferencial deben de utilizarse
tornillos nuevos e impregnarlos con un sellador.
o
o Comprobación de los cojinetes de apoyo (17 y 22, Fig. 5.29) del
piñón de ataque y (7) y (38) del conjunto corona-diferencial, no
debiendo presentar anomalías de ningún tipo. Observar que los
rodillos no estén picados y que las pistas no presenten
deformaciones ni huellas de desgastes.
Fig. 5.29. Despiece del puente trasero.
o
o Comprobación de los espaciadores y arandelas de reglaje, no
deben presentar desgastes ni deformaciones.
o
o Con el conjunto diferencial ensamblado (Fig. 5.31), se verificará
con una galga de espesores el juego lateral de cada planetario,
que no ha de superar los 0.15 mm., se sustituirán las arandelas
de empuje por otras de mayor espesor.
Fig. 5.31. Verificación del juego lateral del planetario.
o
o En la operación de ensamblado del
conjunto par cónicodiferencial, se impregnarán convenientemente sus componentes
del aceite adecuado, debiendo observar durante esta fase una
escrupulosa limpieza.
o
o Al ajustar el piñón de ataque, acoplaremos sus cojinetes de
manera que no exista juego entre ellos, pero tampoco excesiva
dureza.
o
o El montaje del conjunto corona-diferencial requiere también una
operación de reglaje, que determine el posicionamiento de la
corona con respecto al piñón.
12. Explica el proceso de reglaje del conjunto piñón-corona.
Fig. 5.30. Marcas de identificación y reglaje del conjunto piñón-corona.
Se realiza simultáneamente durante la operación de ensamblado del
conjunto par cónico-diferencial, ajustamos el conjunto piñón-corona,
siguiendo el orden establecido en la Fig. 5.32, ajustamos 1º la posición
del piñón de ataque (fases 1 y 2) y después la corona (fase 3), para
terminar con la verificación de la posición y contacto de los dientes de
ambos (fase 4).
Fig. 5.32. Proceso de reglaje del conjunto piñón-corona.
Esta verificación se realiza impregnando la corona con un colorante y
haciéndola rodar una vuelta completa arrastrada por el piñón. Si la huella
de contacto entre ambos es correcta, Fig. 5.28, el ajuste está bien
realizado; en caso contrario deberá repetirse este ajuste corrigiendo la
posición del piñón de ataque o de la corona en función de la huella
obtenida en la comprobación.
Fig. 5.28. Huellas típicas del contacto del piñón de ataque con la corona.