Elementos de la transmisión.

¿Necesita el vehículo la misma fuerza en una cuesta que en un llano?

Para que las ruedas motrices sean capaces de mover al vehículo es necesario que tengan la fuerza suficiente. No siempre se necesita la misma fuerza, pues no cuesta lo mismo arrancar el coche en una pendiente que en llano. Tampoco es lo mismo que el coche lleve una velocidad constante o que se quiera una aceleración fulgurante para realizar un adelantamiento rápido. Por tanto es necesario un sistema que haga llegar hasta las ruedas el par motor, la fuerza necesaria para cada situación.

Por otra parte, en determinadas situaciones nos interesa interrumpir momentáneamente el movimiento que sale del motor hasta las ruedas motrices.

El conjunto de los elementos que realizan todas estas tareas son los elementos de transmisión.

Los elementos de transmisión son:

• El embrague.
• El cambio de velocidades.
• El grupo final de reducción.
• El diferencial.
• Los semiejes y árboles de transmisión.

Los elementos de transmisión pueden tener diversas disposiciones, pero las más frecuentes en los vehículos actuales son las que se observan en las imágenes siguientes:

¿Cuál es la misión del embrague?

Es transmitir el movimiento del motor a la caja de velocidades y, por tanto, al resto de elementos de la transmisión. El embrague va situado entre el motor y el cambio de velocidades.

Mediante el pedal de embrague (o la maneta de embrague en las motocicletas) el conductor o la conductora decide si este movimiento es transmitido íntegramente, parcialmente o no se transmite.

¿Sabes qué tipo de embrague es el más común?

La mayoría de los turismos, furgonetas y camiones, excepto los automáticos, utilizan el embrague de fricción, formado por los siguientes elementos:

• Disco de embrague.
• Plato de presión, o prensa de embrague.

El disco de embrague está construido en chapa de acero y por ambas caras lleva remachadas sendas coronas de material de fricción . Por la parte central va acoplado al eje de entrada del cambio de velocidades mediante un estriado. Esto le permite deslizar sobre el eje, pero en lo que respecta al giro, el eje de entrada del cambio y el disco de embrague son solidarios.

La prensa o plato de presión va atornillada al volante motor, girando juntos . Lleva un muelle en forma de diafragma que cuando está en reposo mantiene aprisionado el disco contra el volante.

La fuerza que ejerce el muelle de diafragma puede ser vencida mediante una palanca en forma de horquilla mandada por el conductor o la conductora a través del pedal. Con el motor en marcha, la prensa está girando, y para evitar que la horquilla se destroce al frotar contra el diafragma en movimiento, se interpone un collarín con un rodamiento, llamado collarín de embrague .

Cuando el vehículo está embragado el motor transmite el movimiento a la prensa. La fuerza del muelle de diafragma aprisiona al disco contra el volante y el material de los forros de embrague tiene una adherencia muy alta. El movimiento es transmitido íntegramente a través del disco al cambio de velocidades.

Cuando se pisa el pedal de embrague, se fuerza al muelle de diafragma mediante la horquilla. Entonces, el disco queda libre y no transmite el movimiento que sigue llegando a la prensa. Si el conductor o la conductora va soltando el pedal, el muelle irá aumentando la presión de nuevo, con un rozamiento suave que arrastrará al disco. Mientras el pedal no se encuentre totalmente libre, el movimiento será transmitido parcialmente debido al rozamiento.

El mando del embrague puede ser mediante un cable de acero o mediante un sistema hidráulico formado por un cilindro de mando, un depósito de aceite y un cilindro receptor.

¿Has visto alguna vez el embrague de una motocicleta?

Las motocicletas son un caso particular, en ellas el embrague está formado por diversos discos y además se encuentran bañados en aceite. El motivo es que como no hay mucho espacio no puede montarse un embrague de gran diámetro, por lo que el par motor debe repartirse entre varios discos. El hecho de estar bañado en aceite es para que el acoplamiento de los discos sea más suave.

Los discos forman “paquetes” donde se alternan discos de material de fricción con discos metálicos de arrastre. Unos giran solidarios al cigüeñal y otros a un cubo de arrastre unido al cambio .

Un conjunto de muelles helicoidales mantiene todos los discos presionados cuando está en reposo, haciendo que todo el conjunto gire como un solo bloque. Al accionar la maneta de embrague, se libera la presión de los muelles y los discos dejan de transmitir el movimiento.

¿Has montado alguna vez en un vehículo con cambio automático? ¿Te has dado cuenta cuántos pedales tiene?

Los vehículos automáticos utilizan embragues hidráulicos en los que quien conduce no tiene que realizar ninguna acción, por esto no llevan pedal de embrague.

El embrague hidráulico no tiene ningún elemento mecánico de acoplamiento. La transmisión de fuerza tiene lugar mediante la fuerza que genera un torbellino de aceite.

Está constituido por un conjunto cerrado dentro del cual hay dos grupos de álabes. Uno de ellos va unido al volante motor y el otro, situado enfrente, es solidario al eje de entrada del cambio de velocidades. El conjunto está lleno de aceite.

El volante motor arrastra el primer grupo de álabes, que trabaja como bomba. Al girar a gran velocidad, lanza el aceite contra el segundo grupo de álabes que hacen la función de turbina . La fuerza del aceite contra los álabes hace girar a la turbina, y con ella el cambio de velocidades. Cuando el motor se encuentra al ralentí, el aceite no tiene suficiente fuerza para arrastrar la turbina, permaneciendo el cambio desacoplado del motor. A medida que el motor va aumentando su velocidad, el aceite va aumentando la fuerza contra la turbina, y el vehículo empieza a avanzar suavemente.

¿Por qué crees que todos los coches, motos o camiones llevan un cambio de velocidades ?

Por sus características de funcionamiento, el motor de explosión sólo da su potencia máxima y su par máximo a un determinado régimen. A pocas revoluciones, los valores de potencia y par son muy bajos y si el motor moviera directamente las ruedas motrices sin el cambio de velocidades el vehículo no tendría fuerza ni para arrancar.

El cambio de velocidades es el elemento que adecua el par de fuerzas que genera el motor a las necesidades del vehículo en cada momento. Tiene también la misión de invertir el movimiento para conseguir la marcha atrás.

El cambio de velocidades tiene diversas relaciones, lo que normalmente llamamos las “marchas”. Si hacen que aumente el par y que disminuya la velocidad de salida, diremos que son marchas cortas. Si disminuye el par y aumenta la velocidad de salida, hablaremos de marchas largas. Si los valores de salida son los mismos o similares a los de entrada, decimos que el coche va en “directa”.

La mayoría de turismos actuales llevan cajas de cinco velocidades, y algunos incluso de 6 velocidades. Los camiones pueden llegar a tener 12 ó 16 relaciones distintas.

Seguro que sabes que los coches arrancan en primera, o que cuando van más deprisa pueden ir en directa, pero ¿qué significa esto?

Son las distintas marchas, que en el cambio de velocidades manual se obtienen de la relación de ruedas dentadas engranadas entre sí periféricamente.

Básicamente, un cambio de velocidades está constituido por engranajes (o piñones) y ejes en el interior de una carcasa, y las horquillas y varillas de mando.

Según la disposición de los ejes podemos encontrar dos tipos:

• Cambio de dos ejes. También llamado “simplificado”. Tiene dos ejes: un eje de entrada (primario) y un eje de salida (secundario). Se utiliza en los vehículos donde la tracción y el motor están en el mismo eje .
• Cambio con eje intermediario. En este tipo de cambios el eje primario de entrada está en contacto con un eje intermediario que transmite el movimiento al eje secundario . Lo encontraremos en vehículos de motor delantero y tracción posterior.
  

Ahora que ya sabes que dentro del cambio hay engranajes que giran, vamos a verlos con detalle. En los cambios de dos ejes, el eje primario suele llevar mecanizados tantos engranajes como número de velocidades tenga. Como estos engranajes forman una sola pieza con el eje se le denomina tren fijo.

El eje secundario lleva montados el mismo número de engranajes que el primario pero éstos, en cambio, no son solidarios a su eje, sino que giran libremente sobre él, arrastrados por sus parejas del primario. También es posible encontrar cambios donde esta disposición sea mixta, es decir que algunos engranajes del primario son fijos y otros flotantes, y a la inversa en el secundario.

En los cambios con eje intermediario, el eje primario lleva un solo engranaje, cuya misión es transmitir el movimiento al intermediario. El eje secundario está a continuación, en la misma línea que el primario pero NO están engranados entre sí. En estos cambios, el tren fijo lo forman este engranaje receptor más los que engranan con los del eje secundario.

Los ejes van montados sobre rodamientos que encajan en la carcasa del cambio.

En el eje secundario van montados los engranajes y enfrente de cada uno de ellos, tenemos una serie de piezas:

• Cubo de arrastre.
• Desplazable.
• Anillo de sincronización .
  

Los piñones del secundario pueden girar libremente sobre él. Pero el cubo de arrastre va fijo en el eje mediante un estriado. A su alrededor va montado el desplazable, con un dentado interior que le permite correr sobre el eje, pero no girar sobre él. El desplazable suele trabajar por sus dos lados.

¿Te suena la expresión punto muerto?

Cuando decimos que el cambio se encuentra en “punto muerto”, significa que no hay ninguna velocidad engranada, y el movimiento del motor, aunque el vehículo se encuentre embragado, no llega a las ruedas. En estas condiciones, el embrague mueve al eje primario y éste a los engranajes del secundario, directamente o a través del intermediario, según el tipo de cambio.

Cuando engranamos una marcha, lo que hacemos es llevar el movimiento del engranaje que gira loco sobre el eje secundario hasta este mismo eje.

Si observamos los piñones locos veremos que, además del dentado periférico que engrana al primario, en su parte frontal tienen otro dentado y una pista de forma cónica .

Cuando el conductor acciona la palanca del cambio, este movimiento llega hasta el desplazable, el cual engrana frontalmente con el piñón loco .

Con una marcha metida, el movimiento sigue este camino:

• El piñón fijo del primario mueve al piñón loco del secundario.
• El piñón loco mueve al desplazable.
• El desplazable mueve al cubo de arrastre.
• El cubo de arrastre mueve al eje secundario.

El acoplamiento piñón/desplazable no presenta ninguna dificultad cuando el vehículo está parado y el cambio desembragado, pero cuando el coche está en movimiento, el eje secundario está arrastrado por las ruedas Por otra parte, el eje primario, aunque se pise el embrague, sigue girando por inercia. En estas condiciones, hacer coincidir el dentado interior del desplazable con el frontal del piñón loco sería prácticamente imposible.

Para conseguir que las velocidades entren en cualquier condición tenemos los anillos de sincronización.

El anillo de sincronización va interpuesto entre el piñón loco y el desplazable. Cuando el desplazable inicia su movimiento, se encuentra con el anillo de sincronización, al que presiona contra la pista cónica del piñón. Esta presión frena al anillo, con lo que se iguala la velocidad de las tres piezas: desplazable, anillo y piñón. Como la diferencia de velocidades entre sí es nula, se comporta como si estuvieran parados, permitiendo que las velocidades entren con suavidad.

Vamos a ver ahora qué son las marchas. El par de fuerzas necesario en cada circunstancia se consigue reduciendo o multiplicando el giro del motor. Si se reduce la velocidad de giro, aumenta el valor del par y viceversa. Esta reducción o aumento se consigue mediante los engranajes del cambio.

La relación de transmisión (Rt) se expresa mediante una cifra que sale de dividir el número de dientes del piñón conducido (el que recibe el movimiento) por el número de dientes del piñón conductor (el que da el movimiento).

En los cambios con sólo dos ejes (simplificado) la relación de cada velocidad la determinan las parejas que forman los engranajes del tren fijo y su correspondiente piñón loco.

Ejemplo:

• Piñón conductor de 16 dientes.
• Piñón conducido de 53 dientes.

Esto significa que la velocidad de giro de entrada se verá reducida en 3,31 veces, mientras que el par motor se verá multiplicado por esta misma cantidad.

Recuerda que en los cambios de ejes paralelos, el movimiento de entrada no va directamente al secundario, sino que lo hace a través de un eje intermediario. Cuando la relación de transmisión viene determinada por más de una pareja de engranajes, para obtener el valor de la relación de transmisión total se van multiplicando sucesivamente las distintas relaciones.

¿Alguna vez te has preguntado cómo es posible que con un simple movimiento de la palanca de cambio el coche se mueva hacia atrás?

Otra misión del cambio de velocidades es permitir la inversión del giro. Para invertir el giro se intercala un piñón entre el eje primario y el secundario.

Si un engranaje A está en contacto periféricamente con otro engranaje B giran uno a la inversa del otro. Si en lugar de engranar directamente entre sí lo hacen a través de un piñón intermedio C, el resultado es que el engranaje B gira al revés de cómo lo haría si engranara directamente a A.

Cuando metemos la marcha atrás, lo que hacemos es desplazar un piñón que se interpone directamente entre un piñón del primario y otro del secundario. El resultado es que el secundario gira al revés de como lo hace normalmente.

¿Has pensado alguna vez lo que ocurre cuando mueves la palanca de cambios?

Cuando el conductor o la conductora mueve la palanca de cambio, desplaza unas varillas en el interior de la caja de cambios que van unidas a unas horquillas. Estas horquillas van encajadas en una ranura del desplazable y empujan a éste para engranar la marcha correspondiente . Cada horquilla lleva su varilla de accionamiento.

El movimiento de la palanca llega a las varillas directamente o bien a través de reenvíos o mediante cables.

¿Piensas que es incómodo estar siempre pendiente de ir cambiando de velocidad? Pues por esto hay cambios automáticos. Observa las dos fotos siguientes de un coche con cambio automático. ¿Qué diferencias observas a simple vista?

En los vehículos equipados con cambio automático, el conductor o la conductora sólo debe preocuparse de acelerar y frenar. No existe pedal de embrague (lleva un embrague hidráulico) y el cambio de una velocidad a otra tiene lugar automáticamente, según las necesidades en cada momento. El conductor o la conductora se limita a decidir si está en punto muerto, si avanza o si quiere retroceder. También puede limitar que el cambio no pase de una determinada velocidad.

La palanca de cambio tiene diversas posiciones, indicadas con unas letras. Por ejemplo en un cambio de 4 velocidades serían :

• P: Estacionamiento. En esta posición el árbol de salida está bloqueado mecánicamente.
• R: Marcha atrás.
• N: Punto muerto. No engranará ninguna marcha.
• D: Posición totalmente automática.
• 3: El cambio solo trabaja en las tres primeras relaciones.
• 2: El cambio sólo trabaja en las dos primeras relaciones.
• 1: El cambio sólo trabaja en la primera relación.

Hay muchos tipos distintos de cambios automáticos, por lo que aquí vamos a ver solo unos principios de funcionamiento comunes a la mayoría de ellos.

Ya sabes cómo se obtienen las marchas en un cambio manual, pero en los automáticos el sistema es totalmente distinto del cambio manual. Las reducciones o multiplicaciones no tienen lugar mediante parejas de engranajes, sino por conjuntos llamados trenes epicicloidales.

Un tren epicicloidal está formado por los siguientes elementos:

• Un piñón planetario, situado en el centro.
• Unos piñones satélites (pueden ser dos o más) que giran a su alrededor.
• Una placa portasatélites que une los ejes de los satélites.
• Una corona con un dentado interior dentro de la cual giran los satélites .
  

¿Has visto en la animación anterior cómo en algunos momentos se van deteniendo los distintos componentes? (El planetario, la placa portasatélites y la corona). Según se encuentren cada uno, el resto actúa distinto. En el cambio automático, el planetario, la placa portasatélites y la corona pueden ser frenados o bien recibir movimiento. Así, con un tren epicicloidal se puede obtener transmisión directa, reducción, multiplicación, inversión de giro o estar en punto muerto, dependiendo de cómo se encuentra cada elemento. Las posibilidades son:

• Punto muerto. Todos los elementos del tren se encuentran libres. Al dar movimiento a cualquiera de ellos, el resto sigue girando libremente. No hay ninguna transmisión de movimiento.
• Relación directa. Dos elementos cualquiera del tren frenados. El tercero queda bloqueado y el conjunto actúa como si todo él fuera de una pieza. Cualquier movimiento que demos a un elemento se transmite íntegramente a los demás.
• Reducción. Planetario frenado. Dando movimiento a la corona, la placa portasatélites girará con una reducción de velocidad. También obtenemos reducción en la placa de satélites a la inversa: dando movimiento al planetario y bloqueando la corona.
• Multiplicación. Planetario frenado. Dando movimiento a la placa portasatélites, la corona girará con una multiplicación. También obtendremos una multiplicación en el planetario si bloqueamos la corona y damos movimiento a la placa portasatélites.

Resultado de las combinaciones de los elementos de un tren epicicloidal

Frenando:	…y girando:	Obtenemos:
Planetario.	Corona.	Reducción en la placa.
Planetario.	Placa portasatélites.	Multiplicación en la corona.
Placa portasatélites.	Planetario.	Reducción e inversión en la corona.
Placa portasatélites.	Corona.	Multiplicación e inversión en la placa.
Corona.	Planetario.	Reducción en la placa.
Corona.	Placa portasatélites.	Multiplicación en el planetario.

Según cómo se combinen los elementos y el número de trenes epicicloidales en un cambio automático, se tendrán distintas relaciones de transmisión, es decir, distintas velocidades. La relación de cada una de estas velocidades depende del número de dientes de la corona y del número de dientes del planetario.

Ahora que has visto que para obtener la reducción sólo es necesario frenar alguno de los componentes de algún tren epicicloidal y dar movimiento a otros, vamos a ver cómo cambian las distintas velocidades.

El movimiento llega a los planetarios, placas de satélites y coronas mediante ejes y tambores de arrastre. Para acoplar los ejes o frenar los tambores se utilizan frenos de cinta y embragues multidisco.

Los frenos de cinta envuelven a un tambor. Cuando la cinta es presionada, el tambor se frena, y con él la corona a la que va unido.

Los embragues son parecidos al embrague que vimos que llevan las motocicletas. En este caso, la fuerza para acoplar o desacoplar la realiza una presión hidráulica.

El cambio automático lleva un circuito hidráulico que realiza dos funciones:

• Lubricar los elementos del cambio.
• Gobernar los frenos y embragues para que actúen en el momento adecuado.

El circuito lleva una bomba, situada a la entrada de la caja y movida por el eje primario. Una caja de válvulas situada en la parte inferior controla el accionamiento de los distintos frenos y embragues.

Ya sabes que la electrónica está presente en todos los sistemas del coche. En la mayoría de los vehículos automáticos actuales las válvulas van controladas eléctricamente a través de un calculador que recoge distintos parámetros de funcionamiento, y en función de ellos decide cuándo deben actuar para acoplar las distintas velocidades. Un calculador recibe unas señales:

• Tensión de batería.
• Señal de encendido (motor en marcha).
• Sensor del pedal acelerador.
• Sensor de palanca selectora.
• Sensor de temperatura de aceite de la caja.
• Sensor de velocidad de entrada a la caja.
• Sensor de velocidad de salida de la caja.

En función de los datos recibidos, el calculador procesa la información y envía una señal a las electroválvulas para permitir el paso de aceite a los actuadores de los frenos y los embragues.

Posiblemente hayas conducido alguna moto donde no es necesario cambiar de marcha, sino simplemente acelerar. En este sistema, que se emplea en ciclomotores de pequeña cilindrada, en motocicletas de cilindradas medias y también en algunos cambios de automóviles, la potencia se transmite a través de un sistema llamado variador continuo .

El variador no tiene unas relaciones fijas, como en los cambios por parejas de engranajes y los de trenes epicicloidales, sino que la relación va variando entre un máximo y un mínimo continuamente. Por eso se les llama transmisiones por variador continuo o también CVT , por su denominación en inglés (Continuously Variable Transmission).

En las transmisiones por variador no hay mando de embrague ni de cambio de marchas. El conductor solo debe acelerar y frenar, y el sistema se sitúa en la relación más adecuada en cada momento.

El variador consta de dos poleas y una correa de transmisión. Las poleas abren y cierran, permitiendo que la correa de transmisión penetre más o menos con lo que varia el diámetro efectivo sobre el que se apoya.

La polea primaria va cogida al cigüeñal. En reposo se encuentra abierta y la correa se apoya en el fondo de la garganta. En su interior lleva unas masas que por acción de la fuerza centrífuga se desplazan sobre una pista y van cerrando la polea.

La polea secundaria funciona de modo opuesto. En reposo se encuentra cerrada por la acción de un muelle. La correa no puede entrar y el diámetro útil es el mayor posible.

En esta posición, el diámetro de la polea conductora es pequeño y el de la conducida es grande. La relación de transmisión es la más corta posible.

La correa no es extensible, por tanto, cuando el motor acelera y la polea primaria se va cerrando, el diámetro de apoyo crece, y hace que la correa se vaya clavando con más fuerza en la polea secundaria. Esta fuerza sobre la garganta es mayor que la que ejerce el muelle que la mantiene cerrada, con lo que la polea secundaria se va abriendo a medida que la primaria se va cerrando.

Cuando la polea primaria está totalmente cerrada, la secundaria está totalmente abierta. La relación de transmisión es entonces la más larga posible. Entre ambas, el valor va variando a cada momento según el régimen del motor.

Puede que te sorprenda que un coche lleve una transmisión por variador como una moto, pero aunque no es de los sistemas más comunes, también algunos automóviles llevan un cambio de velocidades con variador continuo.

Las transmisiones de variador continuo aplicadas a los automóviles tienen el mismo principio básico de funcionamiento. Las diferencias son las siguientes:

• En lugar de una correa lleva una cadena de eslabones de acero.
• El mando de las poleas primaria y secundaria no es por masas centrífugas y muelle, sino por un sistema hidráulico. Este sistema hidráulico va gobernado por un calculador que acciona las correspondientes electroválvulas.
• La abertura y cierre de las poleas, no depende simplemente de la velocidad de giro del motor, sino de más parámetros, como la velocidad del coche, la posición del pedal del acelerador, la temperatura del aceite del cambio o la posición del selector, entre los principales.
• Previamente al variador, un piñón permite invertir el sentido de giro para obtener la marcha atrás.

Si vuelves a mirar las ilustraciones del principio verás que entre el cambio de velocidades y las ruedas aún hay algunos elementos. El par de fuerzas a la salida del eje secundario del cambio todavía no tiene el valor necesario para poder mover el vehículo. Por esto, después del cambio de velocidades aún es necesaria una segunda reducción que disminuya la velocidad de giro y aumente el par. Es el llamado grupo final.

Por otra parte, en las ruedas motrices de un vehículo se presenta un problema al llegar una curva, ya que cada rueda debe recorrer un espacio distinto pero en el mismo tiempo, por tanto necesitan girar a velocidades también distintas. Este problema es solucionado por el conjunto llamado diferencial.

El grupo final y el diferencial van juntos, aunque cada uno tiene su misión específica.

No creas que a la salida del cambio el giro ya tiene la fuerza adecuada para mover al coche. El grupo de reducción final consigue en las ruedas el par de fuerzas necesario para que el vehículo pueda avanzar, puesto que el que tenemos a la salida del cambio aun es insuficiente.

Consta de dos engranajes helicoidales, llamados piñón de ataque y corona. El piñón de ataque es solidario al eje de salida del cambio de velocidades (secundario).

El cociente entre el número de dientes del engranaje conducido (la corona) y el número de dientes del conductor (el piñón de ataque) nos dará la relación final. Por ejemplo, un grupo 9/43 significa que el piñón tiene 9 dientes y la corona 43. Su relación será:

Si el eje de salida del cambio es perpendicular al eje de giro de las ruedas, los engranajes tienen una forma troncocónica. Entonces decimos que es un grupo cónico. El piñón de ataque engrana lateralmente con la corona. El piñón de ataque suele estar desplazado por debajo del centro del eje de giro de la corona. Entonces recibe el nombre de grupo cónico hipoide .

Cuando el eje de salida del cambio es paralelo al eje de giro de las ruedas, el piñón y la corona engranan periféricamente y son de forma cilíndrica. Tenemos entonces un grupo recto .

¿Has pensado cómo puede ocurrir que en una curva muy cerrada las dos ruedas motrices recorran espacios distintos en el mismo tiempo?

En una curva, las ruedas motrices giran a distinta velocidad. Si no fuera así, una de las dos se arrastraría al mismo tiempo que gira. Esto generaría desgastes del neumático y esfuerzos de torsión muy importantes sobre los elementos que hubiera entre el grupo final y el neumático. Para evitarlo existe el diferencial, llamado así porque permite compensar las diferencias de velocidades de las dos ruedas motrices en las curvas, es decir, que la rueda exterior a la curva aumenta la velocidad que pierde la interior.

El diferencial está compuesto de las siguientes piezas:

• Carcasa del diferencial.
• Eje de satélites.
• Satélites.
• Planetarios.

La carcasa del diferencial recibe el movimiento de la corona y lo transmite al eje de satélites. Generalmente llevan un eje con dos satélites, aunque pueden llevar dos ejes y cuatro satélites si hay que transmitir pares de fuerza muy altos .

Los planetarios van apoyados en la carcasa del diferencial, uno por cada lado, y van engranados a los satélites.

La cadena cinemática cuando el vehículo avanza es la siguiente:

• El eje secundario del cambio mueve al piñón de ataque.
• El piñón de ataque mueve a la corona.
• La corona mueve a la carcasa del diferencial.
• La carcasa del diferencial hace rodar el eje de satélites.
• El eje de satélites empuja a los satélites.
• Los satélites empujan a los planetarios.
• Los planetarios ruedan y llevan el movimiento hasta las ruedas.

En línea recta, las dos ruedas requieren el mismo esfuerzo, es decir oponen la misma resistencia al avance. Entonces, los dos satélites empujan por igual a los planetarios. El par se reparte exactamente igual a ambos lados, y todo el conjunto (carcasa, eje, satélites y planetarios) gira como bloque compacto.

En curva, una de las ruedas ofrece distinta resistencia de la otra, lo cual frenará al planetario de este lado. Como los planetarios están engranados entre si a través de los satélites, y estos pueden girar libremente sobre su eje, la velocidad que pierde el planetario, los satélites la transmiten al planetario contrario.

En curva, la cadena cinemática es la misma que en recta, con la diferencia que al mismo tiempo que están empujando a los planetarios, los satélites están girando sobre su eje.

En los vehículos donde el cambio se encuentra en el mismo eje motriz (motor delantero y tracción delantera, o motor trasero y tracción trasera) el conjunto grupo final-diferencial va alojado dentro del cambio de velocidades formando un solo bloque.

Quizá te sorprenda saber que en determinadas ocasiones, el diferencial más que una ayuda es un problema. El principio de funcionamiento del diferencial, que permite que una rueda aumente la velocidad que la otra pierde, se convierte en un problema en condiciones extremas, cuando una de las ruedas no tiene ninguna resistencia. Esto ocurre cuando una de las ruedas pierde el contacto con el suelo o bien cuando está sobre una superficie muy deslizante.

Al estudiar el diferencial hemos visto que el planetario de la rueda que tiene más resistencia da movimiento al planetario de la contraria. Pero si una rueda no tiene ninguna resistencia, todo el movimiento se va hacia ahí, y la rueda que queda en contacto con el suelo o con la parte con más adherencia del asfalto se queda quieta, mientras que la contraria gira loca.

Para evitar que esto ocurra, en los vehículos que pueden encontrarse en estas situaciones extremas (vehículos deportivos o vehículos que se supone que circularán por carreteras heladas o embarradas, como los 4x4) se montan sistemas que permiten anular la función del diferencial.

Hay diversos sistemas para conseguir este bloqueo. Se puede realizar mediante la acción del conductor o la conductora, o automáticamente.

El bloqueo manual puede accionarse desde el puesto de conducción mediante cualquier sistema de mando: mecánico (cable, varillaje) o por un circuito auxiliar (hidráulico, neumático o por vacío). En general, se trata de evitar que el planetario gire sobre la carcasa del diferencial, haciendo a ambos solidarios momentáneamente.

Los diferenciales autoblocantes anulan automáticamente el efecto diferencial sin que el conductor o la conductora tenga que hacer nada. La diferencia con los diferenciales de bloqueo manual reside en la forma en que logran hacer que sean solidarios los planetarios con la carcasa.

¿Has visto alguna vez un coche intentando avanzar sobre la nieve o el barro? La fuerza máxima de tracción de un vehículo depende del peso sobre la rueda motriz y del coeficiente de adherencia. A partir de este punto, cualquier aumento de par en las ruedas provocará una pérdida de adherencia.

Cuando hay que transmitir mucha fuerza, o bien cuando la adherencia es muy baja la solución para que el vehículo no pierda la adherencia y patine al acelerar es la tracción integral o 4x4.

En los vehículos 4x4 el par motor de las ruedas motrices se reparte entre los dos ejes. De este modo, el par en cada rueda motriz es menor, y el límite de patinado queda más lejano. Esto permite tomar las curvas con mayor seguridad y avanzar sin problemas en terrenos resbaladizos.

Los vehículos de tracción integral tienen una caja de transferencia a la salida del cambio, que es el elemento que reparte el movimiento entre los dos ejes. En los vehículos todo terreno, suele llevar además una caja reductora que aumenta el par y disminuye la velocidad .

La tracción integral puede ser:

• Acoplable.
• Permanente.

Los sistemas de tracción integral acoplables llevan un accionamiento a la salida del secundario que engrana o desengrana el movimiento hacia el tren que normalmente no está engranado, sea delantero o trasero.

Los sistemas de tracción integral permanente no llevan ningún sistema de acoplamiento. En este caso, entre el eje trasero y el delantero llevan un diferencial para compensar las distintas velocidades de cada tren en las curvas.

El problema del diferencial entre eje delantero y trasero es el mismo que en las ruedas izquierda y derecha: si uno de los ejes pierde la adherencia, se dispara su velocidad y el otro se queda parado. Por esto, en algunos vehículos muy evolucionados, el diferencial central puede ser bloqueable. Se emplean tres sistemas: bloqueo manual, acoplamiento viscoso o diferencial Torsen.

Si te gusta leer los datos técnicos de los coches, quizá hayas visto en algún catálogo o revista que algunos montan unos diferenciales especiales. Uno de ellos es el acoplamiento viscoso (también llamado diferencial Ferguson) que consiste en un conjunto de discos encerrados en una carcasa. Unos son solidarios al eje de entrada y otros al eje de salida y a la carcasa. Unos y otros se encuentran alternados, como en los embragues de las motocicletas y los cambios automáticos, pero con la diferencia de que aquí no llegan a tocarse. El conjunto está relleno con una silicona especial muy densa, dejando una pequeña cantidad de aire, y está cerrado herméticamente .

Cuando el vehículo avanza en recta, la resistencia es la misma en los dos trenes, la silicona arrastra a los discos como si estuvieran embragados, debido a su resistencia a la cizalladura.

En una curva, la diferencia de velocidades de los ejes provoca una pequeña diferencia de resistencia entre el eje de entrada y el de salida. Se produce un pequeño deslizamiento entre unos discos y otros, que “cortan” a la silicona.

Cuando uno de los dos ejes pierde adherencia al suelo, se embala, con lo cual, los discos tienden a “cortar” la silicona y generan un aumento de la temperatura y la presión interna en el conjunto. Esta presión y aumento de temperatura hace que puntualmente los discos lleguen a estar en contacto y se bloqueen momentáneamente. Este bloqueo dura mientras exista la diferencia de velocidad que produce el calentamiento. Cuando cesa el patinaje, las velocidades se vuelven a igualar, cesa la cizalladura y la temperatura desciende, volviendo a su estado inicial.

Otro de los sistemas que puedes encontrarte como diferencial autoblocante es el diferencial torsen . La denominación torsen proviene de la contracción de dos palabras inglesas: Torque Sensitive (sensible al par). Puedes encontrarlo tanto como diferencial central en vehículos 4x4 o en los ejes motrices.

El diferencial Torsen está compuesto por un planetario a cada extremo, que lleva mecanizado un tornillo sinfín. Puedes ver que lleva tres parejas de satélites. Cada satélite está formado por un dentado helicoidal en su parte central y engranajes rectos en sus extremos. En cada pareja, los engranajes rectos están en contacto entre sí y los dentados helicoidales al sinfín de los planetarios. Los ejes de satélites van alojados en una carcasa.

El funcionamiento del diferencial Tors en se basa en el siguiente principio: un tornillo sinfín arrastra a una rueda tangente sin dificultad, pero la rueda tangente no puede arrastrar al tornillo sinfín. En este caso, el sinfín es el planetario, y la rueda tangente, el satélite.

Debes saber que debido a los movimientos de la suspensión, las ruedas motrices suben y bajan respecto de la carrocería. Si además son las delanteras, hay que añadir el giro de la dirección. Por tanto los ejes que llevan el movimiento hasta las ruedas no pueden ser rígidos; es necesario que tengan la posibilidad de flexionarse mientras están girando.

El eje que lleva el movimiento del cambio de velocidades hasta el grupo trasero (o también delantero, en el caso de vehículos 4x4) se llama Árbol de transmisión.

Los ejes que llevan el movimiento desde el diferencial a las ruedas se denominan semiejes de transmisión .

Los árboles de transmisión llevan en sus extremos (y a veces también en su parte central) una articulación llamada Junta cardán, que permite una flexión mientras va girando. La junta cardán está formada por una pieza en forma de cruz (cruceta) montada sobre cuatro rodamientos de agujas en sus extremos.

Cuando las ruedas motrices son las delanteras, el semieje de transmisión no sólo debe flexionarse al compás de la suspensión, sino del giro de la dirección. La junta cardán no es suficiente, puesto que su ángulo de trabajo es limitado, y se utiliza entonces la junta homocinética .

La junta homocinética está formada por una rótula montada sobre unas pistas de bolas de acero que permiten que la articulación se doble hasta ángulos muy pronunciados.

Licencias de recursos utilizados en la Unidad de Trabajo.

Recurso (1)	Datos del recurso (1)	Recurso (2)	Datos del recurso (2)
	Autoría: jonno85UK. Licencia: CC by-sa. Procedencia: http://www.flickr.com/photos/jonnobleuk/2701305914/		Autoría: Reece M. Licencia: CC by-nc 2.0. Procedencia: http://www.flickr.com/photos/33260400@N03/6026338835/
	Autoría: Jaume Poch. Licencia: Uso educativo no comercial. Procedencia: Elaboración propia.		Autoría: Wapcaplet. Licencia: CC by-sa. Procedencia: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Epicyclic_gear_small.png
	Autoría: Desconocido. Licencia: CC by-sa. Procedencia: http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Train_planetaire.png		Autoría: Ketounette. Licencia: CC by-sa. Procedencia: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:LADA_NIVA3.JPG
	Autoría: NocturnaA6 2.7. Licencia: CC by-sa. Procedencia: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Audi_quattro_AWD_system.jpeg