¿Como se transmite el giro a las ruedas? Caja de cambios manual y embrague de disco (Basico)

CAJA DE CAMBIOS MANUAL Y EMBRAGUE DE DISCO

Para transmitir la rotación del motor a la caja de cambios se dispones de un sistema de embrague de disco como el de la figura

El volante motor es el que comentamos anteriormente que realizaba la función de que el motor funcione de manera continua. Por una cara tiene una superficie lisa sobre la que se apoya el disco de embrague, sobre este se atornilla una maza de presión o plato de presión de forma que el disco de embrague que se encuentra en medio está presionado y esto hace que el disco de embrague este presionado sobre estas dos superficies estando en posición embragado sin deslizamiento, exceptuando averia.

El collarin o cojinete de empuje es el que permite que se desembrague cuando accionamos el pedal, este al pisar el pedal avanza y se introduce en el plato de presión accionado unas pestañas que se observan en el interior que a su vez estan unidas a la superficie que ejerce presión sobre el disco desplazandola hacia atras y liberando la presión sobre el disco de embrague y permitiendo que el disco de embrague deslize.

El disco de embrague lleva dos superficies de fricción en la parte exterior, esta parte exterior impulsan un sistema de muelles que a su vez impulsan la parte interior donde se introduce el eje primario, el eje de entrada, de la caja de cambios. Este sistema de muelles se dispone para reducir golpes y vibraciones y un funcionamiento sea mas suave. En la actualidad muchos vehículos el volante motor es el que dispone de este sistema de muelles y se le llama volante bimasa, en estos coches el disco de embrague puede llevar o no los muelles en el disco de embrague. Los vehículos equipados con volante motor bimasa tienen un precio de cambio de embrague mucho mas elevado ya que se aconseja o se requiere sustituir el volante motor, que tiene un coste elevado, mientas que el antiguo monomasa no era necesario. Ademas en muchas ocasiones se averia el volante motor bimasa antes de que el disco de embrague presente desgaste, lo cual es una característica a tener en cuenta dependiendo del uso que vaya a recibir el coche, remolques, tirones, salidas fulgurantes, andar sobre hielo o nieve.... reducen mucho su duración.

Nota: si os habeis fijado el volante motor lleva un dentado en su parte exterior, sobre este actúa el motor de arranque para mover el motor.

El sistema de accionamiento del embrague puede ser hidraúlico con una cilindro embolo impusol e impulsado que a, llamados cilindro maestro y esclavo respectivamente, y el collarin puede ser accionado por un sistema externo o que este mismo sea el que se desplaza, siendo en este caso collarin hidraulico en vez de cilindro esclavo.

CAJA DE CAMBIOS MANUAL.

Las cajas de cambios normalmente son de 3 ejes, uno conectado a la salida de la caja de cambios y su velocidad es proporcional a la velocidad de las ruedas del coche, un eje que es la salida del embrague y otro intermedio.

Las marchas están sincronizadas para que podamos cambiar en marcha sin parar el vehículo. El sincronizado se realiza por medio de un selector y unos anillos sincronizadores.

Cada marcha engrana unos engranajes obteniendo una reducción o multiplicación, la mas reductora es la 1ª y la mas multiplicadora la ultima marcha. Antiguamente la ultima marcha era la cuarta y se conectaba directamente la salida del embrague a la salida de la caja de cambios, llamándose por ello "la directa". Otro detalle interesante es la marcha atras que tiene un piñón intermedio que su única misión es cambiar el sentido de giro, la marcha atras no suele estar sincronizada y hay que parar completamente para introducirla sin que rasque.

El cambio se realiza por medio de los discos morados haciendo que el eje amarillo gire solidario son el piñon al que se conecta el disco morado.

Cuando nos disponemos a cambiar de marcha para poder hacerlo la velocidad del eje posterior, de la salida del embrague (mal puesto en la foto "DEL MOTOR") y de la salida de la caja de cambios debes estar en consonancia, debido a esto se aprieta el embrague y son los sincronizadores los que se encargan de aumentar o reducir la velocidad del eje de entrada de la caja de cambios y del eje posterior para poder realizar el cambio de marcha, si no apretamos el embrague los sincronizadores tendrian que cambiar la velocidad del motor y no serian capaces, aunque si la velocidad del motor es justo la adecuada no hace falta apretar el embrague para realizar un cambio de marcha, aunque esto no es recomendable hacerlo por supuesto. Pero no está de mas saberlo para poder mover el coche en una situacion peligrosa en la que se ha roto el accionamiento del embrague, se arranca con la primera metida aunque el coche se mueva sin tocar el freno y se realizan los cambios muy despacio sin apretar la palanca mucho solo sujetando con la fuerza que se haria para realizar un cambio normal y cuando las rpm sean las adecuadas el cambio lo hará, si soys buenos no rascará nada, para aumentar marcha se hace como lo harías normalmente pero con calma, para reducir necesitais acelerar en punto muerto para que se obtengan las rpm adecuadas, poneis punto muerto aceleráis y dejais que las rpm  decaigan mientras sujetais la palanca como si fuerais a hacer el cambio normal, no teneis que apretar porque no lograreis nada mas que rasque.

Video funcionamiento caja de cambios:

http://www.youtube.com/watch?v=tMGGvZGyRic

Cambio de marchas sin embrague:

http://www.youtube.com/watch?v=jLw0hAtOik4

Componentes de cada tipo de motor (Nivel básico)

A continuación analizaremos los componentes del motor de 4 tiempos:

Esquema:

Los cilindros están unidos al bloque del motor y es donde se mueven los pistones.

Los pistones son los elementos que se deslizan sobre los cilindros y realizan la compresión y expulsión de los gases y recibe la fuerza de la fase de explosión.

Las bielas están unidas al pistón a través de un pasador que permite el giro, por el otro extremo se une a los codos del cigüeñal.

Culata: es la parte superior que cierra los cilindros, en ella están las válvulas, y las bujías o inyectores y calentadores

El cigüeñal es el eje sobre al que se actúa cada uno de los cilindros, lleva unos codos que son los que hacen que el pistón suba y baje al girar el cigüeñal. El diseño del cigueñal se realiza para minimizar las vibraciones con contrapesos para equilibrar el eje, y posee un correcto diseño de rodamientos y casquillos para minimizar el desgaste y rozamiento.

Los arboles de levas una leva es un elemento de la forma siguiente:

Cuando la leva gira en determinadas posiciones se acciona el vástago, este es el sistema que se utiliza para abrir las válvulas del motor.

Como hay mas de un cilindro y hay válvulas de escape y admisión estas levas se situan todas sobre uno o varios ejes, la apertura de las válvulas se tiene que realizar en una determinada fase del ciclo con lo que del cigüeñal mediante un sistema de correa, cadena o engranaje debe mover ele eje que contiene las levas, y esta correa debe estar en una posición concreta para que las válvulas abran y cierren en su momento, por este motivo las correas son dentadas para que no se produzcan deslizamientos. En ocasiones las levas no actúan directamente sobre las válvulas y para ello tiene un sistema de balancines (balancines es cualquier pieza con un extremo sujeto con una articulación y el otro extremo libre), todos estos balancines van lubricados con el aceite del motor y por eso a la tapa superior del motor se le conoce como tapa de balancines.

Una característica es que cada dos revoluciones del motor se realiza una revolución del eje del árbol de levas (el ciclo del motor dura dos revoluciones como dijimos en la anterior entrada), por lo que la rueda dentada del cigüeñal que mueve el árbol de levas tendrá la mitad de dientes que la polea del árbol de levas.

La rotura o desajuste de estos elementos de transmisión entre el cigüeñal provoca que las válvulas se abran cuando no deben, pudiendo producir que si la válvula esta abierta cuando el pistón llegue al PMS impacte contra ella y provoque graves daños en el motor, aunque hay motores en los que aunque las válvulas estén abiertas el pistón por el diseño del motor no tocará las válvulas, a estos se les llama motores de no interferencia.

Posteriormente en otra entrada veremos los distintos sistemas de distribución para mover los arboles de levas hay o ha habido.

Carter: bandeja debajo del motor donde se almacena el aceite en motores de 4 tiempos

Bujía: solo en motores de gasolina, es la encargada de provocar el encendido de la mezcla en la fase de explosión.

Inyector diésel: esta donde estaría la bujía en el motor de gasolina, se encuentra solo en motores diésel, realiza la inyección del combustible para que se produzca la fase de explosión de forma espontanea

Calentadores: solo en motores diésel, como el encendido del diésel no se realiza por ningún medio externo, únicamente por presión y temperatura, se hace necesario para arrancar el motor cuando este está frío un dispositivo que caliente los cilindros para facilitar el arranque.

Volante de inercia: se sitúa junto con el embrague, debido a que en cada cilindro el trabajo solo se realiza en una fase el motor podría no ser capaz de realizar un giro continuo en el peor de los casos parandose o que el motor fuera a golpes, para esto se dispone de un volante de inercia, que es simplemente una rueda que almacena energia de rotación, de forma que cuando el motor realiza trabajo en vez de entregarlo en forma de golpe o tirón el volante de inercia almacena este impulso y lo aplica en los otros periodos de tiempo, provocando una respuesta suave y continua.

Nota: Una característica importante es el numero de cilindro, los cilindros no explotan todos a la vez, se disponen de tal manera que, como cada dos vueltas se produce un ciclo, si disponemos de 4 cilindros cada media vuelta se producira una explosión, si disponemos de 8 cada 1/4 de vuelta se produce una explosión, cuando mas seguidas sean las explosiones mas suave irá el motor y menor será el volante de inercia necesario para suavizar los golpes de las explosiones del motor, esto otorga una importante ventaja en forma de prestaciones, como hemos dicho el volante de inercia almacena energia de rotación, cuanto mas grande sea este volante de inercia mas energia cuesta variar su velocidad de giro, con lo que se producen aceleraciones mas lentas, y esto hace que los motores de menor numero de cilindros necesiten llevar volantes de inercia mayores y perjudique a su aceleracion. Tambien con volantes de inercia mayores se evita que coches de poca potencia bajen rapido de rpm cuando se sube un repecho por la energia que acumula este volante de inercia, pero afectando despues a la aceleración.

Experiencia personal, se nota mucho al coger coches de 3 cilindros, el volante de inercia es muy muy grande y notas como tarda en acelerar y desacelerar y es bastante desagradable el cambio de marchas ya que por la energía acumulada en el volante de inercia en muy tosco tanto en cambios de marcha rapidos hacia arriba como las retenciones



 Motores de 2t:

No disponen de válvulas ni de arboles de levas, para ello lleva lumbreras, por lo demás los componentes son los mismos.

¿Por qué funciona un motor y tipos? (Nivel Básico)

Comenzaremos describiendo un motor convencional o también llamado de combustión interna.

Hay tres tipos de motores principalmente, motores de gasolina (motores de ciclo Otto) de 2 tiempos y de 4 tiempos, posteriormente explicaremos las diferencias, y motores diésel, tienen diferencias importantes que se analizaran después en esta entrada y en entradas posteriores mas al detalle, pero el principio de funcionamiento es similar.

El principio de funcionamiento es quemar un combustible para aumentar la presión dentro de un recipiente (cámara de combustión) para que esa presión ejerza un trabajo.

Para explicar los distintos tipos de motores necesitamos definir unos componentes principales de un motor:

• Cilindro es el "recipiente" donde tiene lugar todo el proceso
• Pistón es el encargado de recibir el esfuerzo de la combustión y de realizar la expulsión de los gases resultantes de la combustión y el encargado de realizar la compresión del aire dentro del cilindro.
• Válvulas (en motores de 4 tiempos): son las encargadas de permitir la entrada de aire y salida de gases en los momentos precisos.

Comenzaremos explicando el funcionamiento de un motor de gasolina de 4 tiempos:

Esquema de un motor de gasolina.

El motor inicialmente toma aire de la atmósfera en el que se encuentra presente el oxigeno necesario para cualquier combustión y el combustible mezclado con el aire en unas proporciones determinadas, esto corresponde al primer tiempo del ciclo del motor llamado admisión y las válvulas de admisión permanecen abiertas. 

Posteriormente este aire se comprime aumentando la temperatura y la presión en el interior preparando así la mezcla aire-combustible para la siguiente fase. Este es el tiempo de compresión. Ambas válvulas permanecen cerradas

Cuando el pistón llega al punto mas alto dentro del cilindro llamado Punto Muerto Superior (PMS), posteriormente veremos que no es exactamente así, la bujía provoca una chispa que provoca el encendido de la mezcla, aumentando la presión y temperatura en el interior del cilindro, esta presión hace que el pistón sea empujado por esta presión en el interior del cilindro generando trabajo. Es el tiempo de explosión. Ambas válvulas permanecen cerradas.

Una vez que el pistón ha bajado hasta su máximo, el Punto Muerto Inferior (PMI) se abre la válvula de escape, mientras el pistón sube y expulsa los gases que ha generado la explosión. Es la fase de Expulsión.

Una vez que el pistón llega al PMS vuelve a comenzar el ciclo.

Particularizando para un motor diésel:

La principal diferencia con el motor de gasolina de 4 tiempos es que en la fase de admisión en el gasolina se introduce una mezcla de aire y gasolina, y el encendido del combustible se produce a través de una bujía, mientras que en el diésel en la fase de admisión únicamente entra aire y en la fase de explosión lo que se hace es inyectar a una elevada presión el diésel pulverizandolo a través de un inyector y provocando un encendido instantáneo y espontaneo del combustible, siempre y cuando se den unas condiciones de presión y temperatura. De esta forma en vez de bujía tendremos un inyector.

Motores de gasolina de 2 tiempos:

El ciclo se compone de los mismos tiempo que el motor de gasolina de 4 tiempos, pero la fase de admisión y  compresión se producen a la vez, y la fase de explosión y escape también se producen a la vez, de aquí el nombre de 2 tiempos (admisión-compresión y explosión-escape). Para conseguir esto no se dispone de valvulas, se dispone de lumbreras que son unos agujeros que los cierra o abre el pistón dependiendo de la posición.

Como se puede ver en la fase de compresión la lumbrera de admisión queda abierta y entra la mezcla de aire-gasolina al fondo del motor (el cárter), una vez que se produce la explosión el pistón baja y se abre la lumbrera de escape como muestra la imagen 3 permitiendo que salgan los gases de escape, cuando el pistón ha bajado hasta el PMI parte de la mezcla aire-gasolina entra en el cilindro como muestra la imagen 4 y a partir de ahí se repite el ciclo.

La principales diferencias de este motor es que produce explosión en cada giro completo (revolución) mientras que en los de 4 tiempo se produce una explosión cada 2 revoluciones, otra característica de este motor es que la parte baja del motor recibe la mezcla aire-gasolina esto no permite tener un liquido lubricante en la baja del motor como en los motores de 4 tiempos (si lo tuviera lo acabaría quemando o expulsando poco a poco) y es por este motivo que estos motores utilizan como combustible una mezcla de gasolina con aceite que lubricará el motor.

Esto es la explicación de como funciona cada motor y por qué funciona. A continuacion un video que muestra el funcionamiento graficamente:

https://www.youtube.com/watch?v=nFg39pAOfq4&noredirect=1

Siguiente entrada analizará todos los componentes de un motor diesel y gasolina 2t y 4t