Sistema de Caja de Cambios - Diferencial

 

Universidad nacional de Jaén ngeniería mecánica y eléctrica

Sistema de caja de cambios y Mecanismo diferencial  Curso: ingeniería automotriz i Docente: Luis Miguel Llanos Sánchez

Trabajo presentado por:   Garrido Castillo Juan Eulogio

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  Córdova Castro Pierre Warner

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  Vicente Vásquez James

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05/07/17 JAEN-PERU

 

 

Contenido

1.  INTRODUCCION   ................................................................................................................................ 3 2.  SISTEMA DE CAJA DE CAMBIOS ................................................................................................ 4

3 

2.1  2.2 

DESMULTIPLICACIÓN EN LA CDV ...................................................................................... 5 DESMULTIPLICACIÓN CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓ N DE LAS CAJAS DE CAMBIO ................................................................. 6

2.3 

.................. ................. ........... 7 ELEMENTOS QUE COMPONEN LA CAJA DE CAMBIOS. ..................

2.4 

FUNCIÓN Y FUNCIONAMIENTO ................ ................. .................. ................. .................. ...12

2.5 

AVERÍAS EN LA CAJA DE CAMBIO  .................................................................................. 13

2.6 

Lubricantes para engranajes ............... .................. ................. ................. .................. ......... 14

MECANISMO DIFERENCIAL  ........................................................................................................ 15 3.1 

Diferenciales simples con ruedas cónicas. ................ ................ .................. .................. ................. 16

3.2 

Funcionamiento del diferencial. ......................................................................................... 17

3.3 

Componentes de un sistema diferencial  ................................ .................. ................. ......18

3.4 

Desmontaje y limpieza del diferencial: ............................................................................. 19

3.5 

Montaje del diferencial: ................ .................. ................. .................. .................. ................. 20

3.6 

Prueba de funcionamiento: ............... .................. ................. ................. .................. ............ 21

3.7 

Principales fallas  ....................................................................................................................

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1. INTRODUCCION Las transmisiones de automóviles casi siempre cuentan con engranes helicoidales, para una operación silenciosa, en razón de su ángulo de hélice, las transmisiones manuales de engranes helicoidales no es posible acoplarlos y desacoplarlos con facilidad, por lo que, a fin de acoplar una relación de velocidad específica, todos de ellos son mantenidos en acoplamiento constante, embragándose y desembragándose la flecha de transmisión. Como toda caja de cambios convencional posee 4 ejes, el primario (más conocido como piloto), se ubica a la entrada de la carcasa frontal, centrado mediante cojinete de bolas con respecto del cigüeñal o a veces al centro del volante dentado de inercia del motor, estriado y conectado al cubo estriado del disco de embrague, recibe la potencia y la fuerza del motor ordenada por el conductor, esta energía del movimiento la traspasa al eje intermediario (contra eje o triple) mediante engranajes constantes que poseen ambos. En este proceso queda asegurado el sistema de bombeo del aceite lubricante, que puede ser a través del giro dirigido de los engranes y por la dirección de los dientes helicoidales o bien por una bomba de rotor alojada y conectada al eje primario de la caja, así, mientras gire el motor, gira el primario, quedando asegurado la circulación a presión del fluido de lubricación y refrigeración interior de la caja de cambios y sus múltiples componentes de transmisión de fuerza. El eje primario incorpora de modo fijo o bien acoplado el mecanismo de sincronización de la marcha directa, esta se llama así porque traspasa la potencia del motor a través del núcleo del eje secundario al árbol de salida en dirección al eje trasero diferencial sin más reducción.

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2. SISTEMA DE CAJA DE CAMBIOS La “caja de velocidades o de cambios” del automóvil, es una caja metálica (fundición o aluminio), en cuyo interior se hallan dispuestos grupos o pares de engranajes, que se hacen actuar mediante un comando exterior, estableciéndose diferentes reducciones o

desmultiplicaciones de velocidad. adaptar funcionamiento a todas las condiciones de tracción impuestasPermitiendo por el vehículo eneldiferentes circunstancias. La función de la CDV es la de aprovechar al máximo el rendimiento del motor; para ello es preciso que el giro del motor se realice entre los valores comprendidos de par máximo y potencia máxima. Si no se dispusiera de la CDV, las RPM del motor se transmitirían íntegramente a las ruedas, con lo que el par desarrollado por el motor debería ser igual al par resistente en las ruedas. Así pues, tanto habría que aumentar la potencia del motor, en cualquier circunstancia de marcha, como lo hiciera el par resistente, contando para ello con un motor de una potencia tal que fuera capaz de absorber los diferentes regímenes de carga. Como no se dispone de motores que cubran la anterior circunstancia, se colocan en los vehículos la CDV, con el fin de obtener el par motor necesario en las diferentes condiciones de marcha, aumentando el par y disminuyendo él número de revoluciones de las ruedas. Resumiendo podríamos decir que la CDV actúa como “transformador de velocidad y convertidor mecánico de par”. Existen las llamadas “caja puente”, que consisten en agrupar el puente trasero con e l diferencial permitiendo agrupar el conjunto. Este tipo de caja presenta la ventaja, además de simplicidad, menor volumen y peso, de bajar el centro de gravedad del grupo motorpropulsor. La relación directa (1:1), no se emplea en estos tipos de cajas, suelen fabricarse con una 3ra velocidad muy próxima a la directa (ej. 1,2:1), y una 4ta y 5ta con un número de RPM superior a las del motor, con lo cual resulta una super directa o sobremarcha. Estas cajas se montan en vehículos que poseen motor delantero con tracción delantera, o, motor trasero con tracción trasera.

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2.1 DESMULTIPLICACIÓN EN LA CDV En las CDV mecánicas se produce una desmultiplicación de velocidad con el consiguiente aumento de par o torque, para lo cual se establece una relación de transmisión para cada velocidad. La expresión que gobierna la relación que existe entre potencia-par-rpm, es la siguiente: Poten. = Par * RPM Dónde: Potencia ------- Hp Par ------- Kgm PM ------- rev/min. Esto significa que para una potencia “constante” si se aumenta el par, se tiene que disminuir la velocidad. Los valores de desmultiplicación en la CDV se dan en función del número de rpm del eje de entrada y de salida, es decir, las vueltas que da el primario por cada vuelta del secundario. Esta desmultiplicación o relacion de transmisión se obtiene de la siguiente manera: Rel. De transm.= Número de dientes del piñón conducido Número de dientes del piñón conductor En los vehículos actuales, por lo general, estas relaciones rondan los siguientes valores: 1a vel. De 3 a 3,6:1 4a vel. De 0,9 a 1,05:1 2a vel. De 1,9 a 2,1:1 5a vel. De 0,75 a 0,85:1 3a vel. De 1,2 a 1,4:1 MA De 3,2 a 3,8:1 Las tres primeras velocidades son una desmultiplicación, con lo que se consigue transmitir un mayor par que el suministrado por el motor, pero a costa de una disminución de velocidad. La cuarta velocidad se aproxima a una relación 1:1, es decir, una transmisión directa de par y giro. La quinta velocidad es una multiplicación, es decir, se produce un mayor giro a la salida de la CDV que el que se tiene a la entrada de la misma. La quinta o sobremarcha tiene su uso en el caso de que el vehículo circule a gran velocidad y en terreno llano, en este casopodemos la potencia necesaria para vencer la resistencia la marchapor no lo estanto grande, con lo que disminuir el régimen de giro del motor yaconseguir un menor consumo de combustible.

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La marcha atrás es incluso hasta más reducida que la primera, ya que su uso no ha de implicar desplazamientos rápidos o violentos. Ejemplo de cálculo: La siguiente caja de cuarta

Para la 1a velocidad se procede de la forma siguiente (ver recorrido en el croquis): 1a vel = Nº dientes del piñón B * Nº dientes del piñón I Nº dientes del piñón A Nº dientes del piñón J

Las demás relaciones de transmisión se obtienen de forma análoga, observando los Nº de dientes de los pares de piñones o el diámetro de los mismos, para saber de antemano las distintas marchas.

Materiales de los Engranajes utilizados para automoción Están fabricados de acero aleado, fundidos o forjados tratados térmicamente (templado-revenido). Los materiales más comúnmente empleados son las calidades SAE 4140, SAE 8620. En el proceso de fabricación más común, los engranajes son tallados, luego tratados térmicamente y por último rectificados. En otros procesos el material es tratado térmicamente y luego tallado, pero su dureza superficial está limitada por la capacidad de mecanizado.

2.2 CLASIFICACIÓN DE LAS CAJAS DE CAMBIO Existen varios tipos de cajas de cambios y diversas maneras de clasificarlas, hasta el momento en que no se habían desarrollado sistemas de control electrónico la distinción era mucho más sencilla e intuitiva ya que describía su construcción y funcionamiento. En tanto que se han desarrollado sistemas de control electrónico para cajas se da la paradoja que existen cajas manuales con posibilidad de accionamiento manual y cajas automáticas con posibilidad de intervención manual. La clasificación en función de su accionamiento es una de las clasificaciones aceptadas por mayor número de autores:   Manuales o mecánicas: Tradicionalmente se denominan cajas mecánicas a aquellas que se componen de elementos estructurales (carcasas y mandos) y funcionales (engranajes, ejes, rodamientos, etc.) de tipo mecánico. En este tipo de cajas de cambio la selección de las diferentes velocidades se realiza mediante mando mecánico, aunque éste puede estar automatizado. Los elementos sometidos a rozamiento ejes, engranajes, sincronizadores, o selectores están lubricados m+ediante baño de aceite -específico para engranajes- en el cárter aislados del exterior mediante juntas que garantizan la estanqueidad. Los acoplamientos en el interior se realizan mediante

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mecanismos de balancines ejes elguiados El accionamientocompuestos de los mecanismos internos ydesde exterior por de lacojinetes. caja -y que 6

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debería accionar un eventual conductor- se realizan mediante cables flexibles no alargables o varillas rígidas. Las distintas velocidades de que consta la caja están sincronizadas. Esto es; disponen de mecanismos de sincronización que permiten igualar las velocidades de los distintos ejes de que consta la caja durante el cambio de una a otra. La conexión cinemática entre el motor y la caja de cambios se realiza mediante el embrague. Dentro de éste grupo se encuentra la caja de cambios manual automatizado DSG -en alemán Direkt Schaltgetriebedel grupo Volkswagen que permite el funcionamiento manual y automático.   Automáticas: Este tipo de cajas tradicionalmente utilizan engranajes epicicloidales y como elemento de conexión entre el motor y la propia caja utilizan un convertidor de par en vez del clásico embrague, aunque su cometido es el mismo, conectar y desconectar el movimiento del motor con la caja. Las cajas de cambio de actual aplicación en los vehículos automóviles, además de la gestión automática en la selección de las distintas velocidades que las caracteriza permiten la posibilidad de intervenir de forma manual de forma similar a como se realiza en las cajas manuales.

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2.3 ELEMENTOS QUE COMPONEN LA CA CAJA JA DE CAMBIOS. Los elementos principales que componen un cambio de velocidades es, sin duda, el conjunto formado por los trenes de engranajes. Sin embargo, existen también otros elementos secundarios pero no menos importantes para hacer un buen cambio y hacer posible su cómoda utilización. De estos elementos, los más interesantes y necesarios son los siguientes:   Los cojinetes.   Los elementos de sincronización. 

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Los cojinetes:  Se denomina cojinetes, a toda superficie cilíndrica cóncava en la cual se apoya un eje para poder girar. Ya conocemos que los cojinetes del cigüeñal, son superficies que cumplen este concepto, aunque sean de un material antifricción relativamente blando para el eje pero muy resistente al desgaste.

En las cajas de velocidades, los ejes de la misma, (árbol de entrada o directa, eje secundario o intermediario, y árbol primario o principal), necesitan apoyos muy sólidos y que no sufran desgaste prematuramente. Estos apoyos se llevan a cabo por medio de cojinetes de bolas (bolilleros), cojinetes a rodillo (rodamientos), y cojinetes a agujas (pequeños rodillos). Estos cojinetes constan en su mayoría de dos pistas, una interior (A) en la que va ajustado el eje que va a girar, y otra exterior (B) que debe acoplarse firmemente sobre la carcasa en la que se apoya el eje. Un eje montado en estas 7

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condiciones, al girar hace que la pista móvil (A) se deslice entre las bolas, rodillos o agujas según el caso, sobre la superficie (B), de modo que el eje no friccione sobre la superficie de apoyo, lo que hace es rodar sobre ella, lo que se traduce en un consumo menor de energía, menor temperatura de sus componentes, unas condiciones de giro mucho más suave y una larga vida de funcionamiento con la consiguiente fiabilidad del montaje y del diseño. Estos cojinetes han de soportar dichos ejes, cuyos extremos están trabajando sometidos a grandes y prolongados esfuerzos o girando a grandes velocidades, por lo que deben ser piezas muy robustas, sobredimensionadas y fabricadas con aceros determinados (al cromo-níquel) de gran resistencia mecánica sometidos a tratamientos térmicos adecuados para asegurar su dureza y alta resistencia, Además, los cojinetes deben trabajar debidamente lubricados para asegurar el mejor desplazamiento de sus bolas o rodillos y lograr con ello una prolongada duración. Cuando un cojinete que soporta un eje se deteriora y toma juego, el eje pierde su linealidad produciendo ruido, dificultad en la entrada de los cambios y desajustes de los trenes den engranajes, ocasionando un desgaste acelerado de los dientes. Por tal motivo, cuando se detecta una mala situación de un cojinete, hay que proceder a desmontar la caja de velocidad para llevar a cabo su rápida sustitución.

Los elementos de sincronización: En las primeras cajas de velocidad, el cambio de velocidad se establecía por el desplazamiento de los engranajes ubicados sobre el árbol primario, siendo estos de dientes rectos, haciéndolos engranar con los dientes del eje intermediario, contando con que la caja fuese de tres ejes. Este sistema requería detener prácticamente el vehículo para cambiar de velocidad o de gran habilidad por parte del conductor para la selección de otra velocidad. Con posterioridad se emplearon los collarines desplazables, similares a los que hoy se utilizan pero sin el 8

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sincronizador. De esta manera, lo que se desplazaba era tan solo el collarín y los engranajes podían montarse en toma constante con la nueva disposición del tallado de los dientes, que paso de ser rectos a ser del tipo helicoidal, logrando con esto, un mejor ajuste entre ellos, disminución de ruidos y vibraciones.  Aun así, la habilidad del conductor conductor era quien evitaba la sonoridad sonoridad al realizarse realizarse la maniobra del cambio de marchas, hecho que se logra con el doble embrague, con el fin de igualar las velocidades de los ejes. En base de lo expuesto deducimos que:   Al seleccionar o cambiar una relación por una una más larga, será necesario frenar el árbol primario o acelerar el árbol secundario, para igualarlos en su giro.   Cuando pasamos a una relación más corta, cabría acelerar el primario o frenar el secundario.   No podemos modificar la velocidad angular del secundario con el vehículo circulando, ya que éste va unido a las ruedas y gira solidario con ellas. 

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El objetivo de los sincronizadores es, entonces, acelerar o frenar el eje primario (cajaspuente), y árbol de entrada con el intermediario (cajas longitudinales), para igualar sus velocidades angulares en el momento de la selección de una marcha. Con los reducido sincronizadores, las yoperaciones del cambio de marchas, se han simplificado, se han los ruidos se ha logrado mayor duración. Desde su implantación masiva en los años 60, su nivel de seguridad en el funcionamiento, han ido evolucionando constantemente. Todos ellos basan su funcionamiento (a excepción del sistema Porche que utiliza anillos elásticos) en el principio del embrague cónico en los que un cono de poca inclinación, permite transmitir con poco esfuerzo (F) un par (A) muy importante.

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Los principales tipos son: a) sincronizadores simples o sencillos.

b) Sincronizadores por bloqueo o Borg-Warner

c) Sincronizadores tipo Renault (Fig. n°6).

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d) Sincronizador absoluto “Newprocess”

e) Sincronizador tipo Porche

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Sincronizadores:  En el momento que el conductor, acciona la palanca de cambio y trata de colocar una de ellas, lo que hace es, por medio de un juego de palancas mover el collarín desplazable hacia una u otra dirección, arrastrando o empujando consigo los anillos de bronce forjado cónicos, hasta que entra en contacto con el cono del engranaje. La superficie interior del sincronizador se encuentra finamente estriada con la finalidad de que con su deslizamiento rompa la película de aceite y se una firmemente al cono macho del engranaje. El encaje para la chaveta en el cono es algo más ancho que ella misma, lo cual permite al dentado del cono desplazarse con respecto al dentado del collarín desplazable, cosa que ocurre mientras exista una fuerza procedente del engranaje que gira loco, que tiende a arrastrar más rápido o más lento el anillo cónico con respecto al cubo del sincronizador. En cuanto las velocidades de ambas piezas se han igualado, cesa esta fuerza y los dientes del collarín pueden pasar por los huecos del dentado del anillo y continuar su avance hasta engranar con los dientes del engranaje, tal como se aprecia en la (Fig. n°5), la cual muestra las tres fases de sincronización. Cabe aclarar, que cada conjunto de trenes de engranajes, debe disponer de su correspondiente sincronizador y el número de estos dependerá, por lo tanto, del número de marchas de que disponga la caja de velocidad.

2.4 FUNCIÓN Y FUNCIONAMIENTO En los vehículos, la caja de cambios o caja de velocidades (suele ser llamada sólo caja) es el elemento encargado de acoplar el motor y el sistema de transmisión con diferentes relaciones de engranes o engranajes, de tal forma que la misma velocidad del cigüeñal puede convertirse en distintas velocidades en las ruedas. El resultado en la ruedas de tracción generalmente es la reducción de velocidad e incremento del torque. En función de que la velocidad transmitida a las ruedas sea mayor, la fuerza disminuye, suponiendo que el motor entrega una potencia constante: dado que potencia es trabajo por unidad de tiempo y, a su vez, trabajo es fuerza por distancia, una distancia mayor (derivada de la mayor velocidad) tiene por consecuencia una fuerza menor. De esta manera la caja de cambios permite que se mantenga la velocidad de giro del motor, y por lo tanto la potencia y par más adecuado a la velocidad a la que se desee desplazar el vehículo. La caja de cambios tiene la misión de reducir el número de revoluciones del motor e invertir el sentido de giro en las ruedas, cuando las necesidades de la marcha así lo 12

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requieren. Va acoplada al volante de inercia del motor, del cual recibe movimiento a través del embrague. Acoplado a ella va el sistema de transmisión.

2.5 AVERÍAS EN LA CAJA DE CAMBIO  A pesar que las cajas de cambios disponen de muchos mecanismos, todos ellos de complejo diseño y construcción, no es un elemento que suele dar mucha variedad de averías y sus síntomas suelen ser bastante claros. Como es lógico, debemos separar aquellas fallas producidas por el diferencial que en la mayoría de los automóviles modernos lo incluyen dentro de la misma caja (cajas puentes), fallas estas, que serán tratadas cuando se describa dicho mecanismo. Los síntomas principales suelen ser:  A) El cambio cambio hace ruido ruido durante durante su funcionamien funcionamiento. to. B) Existe dificultad en la entrada de las marchas. C) Alguna de las marchas se desengrana espontáneamente. D) Se observan perdidas de lubricante.

El cambio hace ruido durante su funcionamiento Síntoma: Se trata de uno de los casos más comunes, observándose que el cambio hace más ruido de lo que podría considerarse normal. Comprobación: Se somete al automóvil a una prueba en ruta y se observará si la rumorosidad es mayor cuanto es más alto es el régimen de giro del motor y la velocidad del mismo.  Ante el siguiente siguiente síntoma, síntoma, conviene verificar verificar los siguientes siguientes puntos puntos y por el mismo mismo orden de importancia. 1) Juego excesivo de los engranajes o entre dientes de los mismos. 2) Desgaste de los engranajes y/o de los cojinetes. 3) Desalineación de los ejes. 4) Aceite sucio. 5) Insuficiente nivel de aceite lubricante de la caja. 6) Dientes de engranajes rotos o cachados.

Existe dificultad en la entrada de las marchas Síntoma: cambio en condiciones normales funcionamiento no debeseofrecer dificultadesUnpara el paso de una marcha a otra,desiempre que la maniobra haya realizado con la debida habilidad y corrección. Esta falla muy común, no suele estar localizada en la caja propiamente dicha, si no por el contrario, podría concentrarse en el mecanismo de embrague o en algunos de sus componentes anexos del mismo. Comprobación: Generalmente bastará con hacer una prueba en carretera para determinar la magnitud del defecto y a la vez, comprobar que el embrague culmine con el desembragado completo, descartando fallas en este elemento. Se verificaran los siguientes puntos y en el mismo orden de importancia. 1) Desembragado incompleto o fallas en este elemento. 2) Deformación o desgaste en el mecanismo de mando o accionamiento. 3) Mal estado de los sincronizadores. 4) Utilización de un aceite inadecuado. 13

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Alguna de las marchas se desengrana espontáneamente Síntoma: Cuando alguna de las marchas, especialmente las marchas cortas, tienen tendencia a salirse o llegan a desengranarse súbitamente, especialmente al aflojar el pedal del acelerador, indica la presencia de males de cierta importancia en la caja de cambio, la cual deberá desmontarse y se procederá a la inspección cuidadosamente de la misma. Comprobación: Generalmente bastará con hacer una prueba en carretera para darse cuenta de la magnitud del defecto. Si se observa que dicho defecto se produce con gran facilidad en una determinada marcha, no hay más remedio que proceder al desmontaje de la misma, para su solución. Se seguirán los siguientes puntos y por el mismo orden de importancia. 1) Incorrecta maniobra de acoplamiento. 2) Regulación incorrecta del mecanismo de mando de la palanca de cambio. 3) Sincronizados desgastados. 4) Excesivo juego axial de los engranajes. 5) Desgaste excesivo en los fiadores de seguridad y debilitamiento en los muelles de retención. 6) Desgaste en forma de cuña entre engranajes y desplazables.

Se observan perdidas de aceite Síntomas: El siguiente síntoma se suele dar a pesar de que el funcionamiento sea correcto en todas las marchas. A pesar de esto, si persigue la fuga de modo que llegue a quedarse sin lubricante, el resultado podría ser la ruina del todo el conjunto mecánico en pocas horas de funcionamiento. Comprobación: Bastará con hacer una inspección visual de la misma, para la verificación y localización de la perdida. Conviene controlar los siguientes puntos y por el mismo orden de importancia. 1) Excesivo nivel de aceite. 2) Bulones de las carcasas o tapas flojos. 3) Deterioro de juntas o retenes de estanqueidad.

2.6 Lubricantes para engranajes La principal propiedad que caracteriza a estos aceites, es la que su comportamiento EP (extrema presión), tiene que ser suficiente para cumplirlas exigencias del engranaje hipoidal (por ejemplo piñón y corona del diferencial). Estos tipos de engranajes están sometidos a grandes fuerzas de compresión, velocidad y temperatura, por lo tanto, si existe rozamiento entre los dientes habría un deterioro prematuro de la superficie y aumento excesivo de calor. La película de lubricante debe permanecer entre los dientes sin romperse. Como aditivos EP, se utilizan:   Compuestos grasos (de origen animal), reducen la fricción y soportan mayor presión que los de origen mineral o vegetal.   Compuestos de azufre, evitan la soldadura en los puntos de contacto metalmetal en momentos críticos de carga. Forma una capa muy resistente y de gran adherencia a la superficie. 

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  Compuestos de fósforo, ayuda a evitar el desgaste.   También se utilizan compuestos a base de plomo.   Estos aditivos forman revestimientos superficiales muy resistentes a la compresión y temperaturas (las propiedades que le confiere el azufre no se alteran hasta los 650 ºC).   Los aceites minerales puros , se pueden utilizar para engranajes que estén sometidos a cargas bajas (servicio ligero).   Los aceites que contienen materias grasas , se utilizan para cualquier tipo de engranajes, excepto los hipoides (servicio medio). Los aceites con adit ditivos ivos E P , se utilizan para engranajes tipo hipoides o para cualquier otro que esté sometido a gran velocidad, torque, cambios bruscos de carga y grandes presiones (servicio muy severo). 

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E xi g encia enciass para los eng rana ranajes jes          

Buena calidad del material Exactitud en el tallado de los dientes Perfecta terminación Tratamientos térmicos adecuados Perfecta alineación en el montaje.

3 MECANISMO DIFERENCIAL Se conoce como diferencial al componente encargado, de trasladar la rotación, que viene del motor, transmisión, hacia las ruedas encargadas de la tracción.

Con las excepciones del caso; y sin importar, si un vehículo es chico o grande, si es de tracción trasera o delantera; si trae motor de 4 5,6, o más cilindros; todos los vehículos, de uso regular, traen instaladotraen un componente llamado diferencial; Los vehículos de doble tracción, diferencial adicional. El diferencial, puede ser diferente, en cuanto a diseño, figura, tamaño o ubicación; pero, los principios de funcionamiento y objetivos; siguen siendo los mismos

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Cuando un vehículo toma una curva, las ruedas exteriores realizan un recorrido más largo que las interiores. Si las dos ruedas estuvieran unidas rígidamente a la corona, darían el mismo número de vueltas, lo cual conllevaría que la rueda interior patinara y arrastrará por el terreno al tomar una curva. Para que no ocurra esto en los vehículos se dispone de un mecanismo diferencial, que tiene la misión de adaptar las revoluciones de las ruedas motrices al recorrido que tienen que efectuar. Los diferenciales se clasifican según la forma y disposición de los elementos que entran a formar parte en la acción compensadora de un diferencial.

3.1 Diferenciales simples con ruedas cónicas. Este tipo de diferencial es el que más se usa en la actualidad. Esta formado por una serie de piñones cónicos de dientes rectos engranados entre si en una carcasa en donde pueden moverse libremente. Los planetarios, que son dos de estos piñones, se unen a los palieres a través de un estriado que lleva en su interior. Al ser los que transmiten el movimiento a las ruedas deben estar calculados para soportar los esfuerzos de transmisión. 16

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Engranados con los planetarios se encuentran los satélites, que pueden ser 2 ó 4 según sea necesario, que montados en un eje perpendicular sujeto a la carcasa pueden girar rodando sobre los planetarios. Todos estos piñones se apoyan sobre unas arandelas de bronce antifricción, debidamente ranuradas para su engrase, sobre las cuales se asientan en la carcasa.

3.2 Funcionamiento del diferencial. El piñón de ataque recibe al movimiento de la caja de cambios y lo transmite a la corona. Esta, gira solidaria a la caja del diferencial, y por tanto a las mismas revoluciones que ésta. Al girar la carcasa, los satélites dan movimiento a los planetarios, ya que aquellos actúan como cuñas sobre estos al ser arrastrados por los portasatélites, haciendo girar al palier a las mismas revoluciones que la corona siempre que el vehículo circule en línea recta.  Al tomar una curva, la rueda interior ofrece más resistencia resistencia al giro, ya que debe recorrer menos camino que la exterior en el mismo tiempo. Al quedar la rueda frenada, frena también a su planetario, girando los satélites sobre él, y así compensando al otro planetario con más velocidad. De esta forma lo que pierde una rueda lo gana la otra, ajustando el giro en cada una de las ruedas gracias a la acción compensadora de los satélites.

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3.3 Componentes de un sistema diferencial Podemos decir que un diferencial está compuesto de 6 engranes. Llamados o conocidos como: Un Piñón, una, corona, 2 planetarios, y 2 satélites  Lo importante es observar; que la corona al rotar, no traslada esta rotación por medio de engranes, lo hace en forma de torsión, debido a que gira conjuntamente con la caja Observe el piñón, traslada la rotación que trae de la caja de velocidades o trasmisión, haciendo rotar la corona. Aquí se cumple la primera función; derivar la rotación 90 grados

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Las flechas o ejes de las ruedas, se acoplan, en lo planetarios [Side Gear]; los ejes al acoplarse en los planetarios, se les coloca un candado o seguro en forma de [C]; para evitar que se deslicen de regreso Los satélites [Piñón Gear], se acoplan con los planetarios y se centran con el piñón shaft; el piñón shaft atraviesa la caja [case] y satélites de un lado a otro de la caja, este piñón shaft, a su vez para que no se mueva o resbale lleva un pequeño tornillo [Bolt piñón shaft] que lo atraviesa y lo fija en la caja Insistimos en la explicación; el piñón shaft, es el encargado de transmitir la rotación de la corona, a los planetarios, los satélites funcionan como cunas o trabas. Si las dos ruedas o llantas son del mismo tamaño o medida; los satélites y planetarios, no tienen necesidad de rotar entre ellos... Los satélites y planetarios, solo rotan entre ellos, cuando tienen que compensar un desnivel de rotación.

3.4 Desmontaje y limpieza del diferencial:  A continuación continuación procederemos procederemos al desmontaje desmontaje del diferencial diferencial y hemos de fijarnos en la posición de cada una de las piezas para luego montarlo de forma adecuada, o tener a mano el manual del fabricante. Generalmente, para que las piezas queden libres, basta con aflojar el tornillo que lo atraviesa y que va unido a una tuerca. A veces también es necesario quitar un clip en forma de E. Una vez que está desmontado el diferencial procedemos a limpiar el piñón que aloja las bolas con el socorrido cepillo de dientes, agua y jabón. Las bolas las colocamos en un pequeño recipiente y como tendrán restos de grasa antigua y de suciedad, las limpiaremos con un disolvente orgánico, como un spray limpia motores, tricloroetileno o simplemente con alcohol, luego las secaremos muy bien con un papel o paño. Puede ser necesario cambiar las bolas, ya que estas tienen una vida limitada, y dependiendo del material de que estén hechas pueden durar o 19

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unas pocas carreras o una temporada entera. Las más duraderas son las de carburos metálicos, como las de tungsteno, pero también son las más caras. Las placas metálicas las limpiaremos de la misma forma que las bolas. Una vez limpias, comprobaremos el estado de las placas, si solo están marcadas podemos continuar con ellas pero si hay un surco tendremos que o darles la vuelta para que ofrezcan una superficie lisa si son del tipo que permite hacerlo, o cambiarlas por unas nuevas. El cojinete de empuje está formado por dos pequeñas placas y unas bolas que giran sobre ellas y es otra de las piezas que más atención requiere. Las placas que llevan un surco para que rueden las bolas son más duraderas que las planas. Su limpieza se hará de la misma manera que en el caso de las bolas y placas del diferencial. Los casquillos o rodamientos internos se tratarán como se dijo anteriormente para los de la caja de transmisión. También se limpiarán las demás partes, como las arandelas cónicas o el muelle, según el modelo de diferencial de que se trate. Un punto importante de comprobación son los vasos de salida del diferencial que se unen a los palieres, si están desgastados apreciablemente, habrá que cambiarlos. En caso contrario en aceleración el coche absorberá mal los baches y la tracción a la salida de las curvas será irregular.

3.5 Montaje del diferencial: Una vez tengamos todas las partes del diferencial y transmisión limpias, procederemos a montarlo. Para ello seguiremos las instrucciones del manual del coche. En los diferenciales que lo incorporen, y para evitar problemas se recomienda cambiar el clip en E por uno nuevo cada vez que se abre el diferencial. El cojinete de empuje que va montado sobre el tornillo lo impregnaremos de grasa negra (de grafito), para ello pondremos una capa delgada de grasa entre las arandelas y las bolas. Seguiremos las instrucciones de montaje del manual, pero en todos los casos hay que colocar las placas del diferencial en cada uno de los vasos de salida. Para que las placas no se caigan algunos las pegan con unas gotitas de cianocrilato, pero si la placa queda un poco torcida puede ser contraproducente. Lo habitual es poner unas gotitas de grasa de silicona (grasa transparente) para retenerlas en su lugar. A continuación y manteniendo cada vaso con su placa en posición vertical, pondremos una cantidad moderada de grasa de silicona en cada una de las placas. Una vez hecho esto, pondremos el piñón del diferencial con susrodamientos sobre una de las placas de los vasos. Manteniéndolo siempre en posición vertical iremos impregnando las bolas con una cantidad grasa de silicona de tamaño similar al de la bola, y las colocaremos en los orificios del piñón del diferencial con la ayuda de unas pinzas. Luego colocaremos sobre él el otro vaso con su placa y con la ayuda del tornillo y de la tuerca vamos apretándolo con el destornillador correspondiente. Para ello vamos cerrando el tornillon introducido en un vaso mientras sujetamos el otro vaso con las manos o con una herramienta. Cuando cueste trabajo apretar cogeremos el centro del piñón del diferencial y uno de los vasos y comprobaremos que hace el efecto diferencial, es decir al mover un vaso se ha de mover el otro en sentido contrario, si se mueven los dos en el mismo sentido, está demasiado apretado y hemos de aflojar. Durante todo este proceso hemos de mover de vez en cuando el diferencial para que la grasa se reparta bien y las bolas y placas ajusten lo mejor posible. Nunca hay que apretar demasiado el conjunto, ya que se pueden estropear las placas y las bolas. El punto correcto de ajuste es el siguiente: apretaremos poco a poco el tornillo hasta que 20

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al sujetar ambos vasos con dos destornilladores, para que no se muevan, nos sea muy difícil hacer girar el piñón del diferencial. Una vez llegado a este punto se aprieta aproximadamente 90º más de giro del destornillador y el diferencial ha de estar listo. Comprobaremos entonces la suavidad de su funcionamiento, y si tuviese un tacto arenoso, indicaría que alguna parte metálica está estropeada y tendríamos que cambiar el cojinete de empuje y/o las bolas y placas del diferencial. La mayoría de las veces es el cojinete de empuje el responsable.

3.6 Prueba de funcionamiento: Una vez instalada en el coche la caja de transmisión, si hemos seguido lo recomendado, el diferencial ha de estar bien ajustado. Sin embargo si las bolas o placas son nuevas, puede que cuando vayan acoplándose, diferencial se afloje un poco. Por ello durante las diez primeras baterías es conveniente comprobar el diferencial y apretarlo si es necesario. Para ello con el coche provisto de motor y piñón, apretaremos totalmente el slipper cogeremos con una mano cada una de las ruedas e intentaremos mover la corona, ésta deberá no poder moverse. Si lo hace apretaremos el diferencial poco a poco hasta que no se pueda mover. La regulación del embrague así como la del HydroDrive o Viscousdrive se trató en el número 180 de nuestra revista. La norma es que el

3.7 Principales fallas

Principales fallas de un diferencial Ruido 

Ruptua de espigas 

 

Perdida parcial diferencial 

Ruptura de engranes  Masas rotas 

Perdida total

Fuga aceite 

diferencial  Piezas destempladas 

Flechas deformes 

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RUIDO: Se debe al desgaste de baleros, piñon y corona se descalibran a causa del desgaste de los baleros internos del diferencial, debido mas que nada al termino de la vida de uno o varios baleros, que nos da como resultado el desgaste y perdida de las propiedades físicas del piñon y la corona.

RUPTURA DE ENGRANES: Es como resultado que el juego de piñon y corona son expuestos a trabajos o cargas superiores a las que están diseñadas para trabajar óptimamente.

FUGA DE ACEITE: Es debido a la perdida de las propiedades de los retenes, empaque roto de la tapa del diferencial,o falta de silicon en la tapa del diferencial.

RUPTURA DE ESPIGAS y MASAS ROTAS: Se debe a la falta de lubricación de las masas de un diferencial y también a golpes fuertes causados a causa piedras en el camino o como resultado de la colision con otro vehiculo.

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FLECHAS DEFORMES: Golpes fuertes causados a causa p piedras iedras en el camino o como resultado de la colision con otro vehiculo.

. PIEZAS DESTEMPLADAS: Perdidad de las propiedades de caja de satélites, piñon, corona, baleros debido al calor excesivo causado de la falta de aceite dentro del diferencial lo que se traduce en rompimiento de piezas al menor esfuerzo.

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