La transmisión manual es una parte esencial de cualquier vehículo y en este artículo te invitamos a descubrir todo lo que necesitas saber sobre sus componentes, tipos, funcionalidad y aplicación. Desde los tradicionales cambios de marcha hasta las últimas innovaciones en sistemas de transmisión, te sumergirás en el fascinante mundo de esta tecnología que permite controlar la potencia del motor y disfrutar de una conducción más emocionante. ¡Prepárate para adentrarte en el apasionante universo de la transmisión manual!
Transmisión manual | Componentes, tipos, funcionalidad y aplicación.
Una transmisión manual consta de varios componentes, como engranajes, ejes y varios mecanismos selectores que están dispuestos específicamente para proporcionar relaciones de par y velocidad adecuadas para afrontar los desafíos de las diferentes condiciones de la carretera; el cambio de par alto a alta velocidad y viceversa se realiza manualmente mediante el conductor empuja y tira simétricamente la palanca de cambios.
Leer más ; ¿Qué es un sistema de transmisión? Función del sistema de transmisión.
El vehículo con MT suele tener una transmisión manual de n velocidades con o sin configuración de marcha atrás, donde «n» indica el número de relaciones de marcha o cambios, por ejemplo. Por ejemplo, el Maruti Suzuki Swift tiene una caja de cambios manual de 5 velocidades y 1 marcha atrás.
COMPONENTES DE UNA TRANSMISIÓN MANUAL
1. Pedal de embrague:
El pedal del embrague es un engranaje controlado hidráulicamente que desacopla el embrague cuando lo presiona.
2. Acoplamiento:
Este es un sistema de componentes que se utiliza para transmitir el par motor a la transmisión. Consiste en un plato de presión, un resorte de diafragma, un disco de embrague, un cojinete de desembrague y otros componentes más pequeños. El disco de embrague es un forro de fricción que se encuentra entre el volante y el plato de presión.
3. Volante:
En las transmisiones manuales, el volante es el componente que transmite el par motor al disco de embrague. Esta masa circular tiene una superficie lisa con la que interactúa el disco de embrague.
Para comprender la transmisión en su conjunto, es muy importante comprender cómo funciona el embrague.
4. Cambio de horquilla
Este brazo se usa para mover los collares a lo largo del eje de salida (para seleccionar marchas) y se puede mover usando la palanca de cambios.
5. Collar(es)
El collar se utiliza para seleccionar diferentes marchas. Se desliza entre los engranajes y puede engranarse con ellos. El collar está engranado al eje de salida, mientras que los engranajes giran con el contraeje (y por lo tanto están montados en el eje de salida). Al bloquear la funda con una marcha seleccionada se transfiere el par del motor desde el contraeje al eje de salida.
6. Sincronizador
Estos están ubicados entre los engranajes y el anillo de ajuste y permiten que el anillo de ajuste engrane el engranaje incluso si hay una diferencia de velocidad entre los dos. Básicamente, esto ayuda a igualar la velocidad del engranaje y el collar.
7. Olas
Normalmente, se utilizan tres ejes en una transmisión manual:
(i) eje principal
Este es el eje, también llamado eje de salida, que se encuentra delante del eje del embrague y paralelo al contraeje. Los engranajes, las palancas de cambio y los dispositivos de acoplamiento, como embragues de garras y sincronizadores, están montados sobre este eje.
(ii) Contraeje o contraeje-
Este es el eje que sirve como eje intermedio entre el eje del embrague y el eje principal. Por lo general, se monta debajo y paralelo al eje principal y actúa como soporte de salida del motor desde el eje del embrague hasta el eje principal.
(iii) Eje del embrague-
Es el eje el que transfiere la potencia de rotación del volante del motor a la transmisión mediante un embrague que activa y desactiva la potencia del motor.
8. Engranajes
Para permitir diferentes velocidades de las ruedas, se utilizan engranajes de diferentes tamaños. Los engranajes más grandes proporcionan más torque pero tienen velocidades máximas más bajas. Los engranajes más pequeños (con menos dientes) proporcionan menos torque pero permiten que el vehículo se mueva más rápido.
Existen principalmente 4 tipos de marchas utilizadas en la transmisión manual:
(i) Engranaje recto:
Este tipo de engranaje, utilizado en los antiguos engranajes de jaula deslizante, tiene dientes rectos.
(ii) Engranajes helicoidales:
Son la versión modificada de estos últimos ya que tienen dientes de corte cuadrado.
(iii) Bisel:
Los mejores engranajes son los mencionados anteriormente, que tienen una sección transversal cónica con dientes de corte cuadrado.
(iv) Equipo intermedio:
Es el pequeño engranaje que se utiliza como marcha atrás, generalmente montado encima del contraeje.
TIPOS DE TRANSMISIÓN MANUAL UTILIZADOS
Desde la introducción de la transmisión, se han utilizado tres tipos de transmisiones manuales:
1. Engranaje de rejilla deslizante
Este es el tipo de caja de cambios más antiguo utilizado. En este tipo de transmisión, el cambio se produce deslizando engranajes sobre el eje principal estriado para engranar con el engranaje correspondiente en el contraeje, uno de los cuales engrana constantemente con el engranaje del eje del embrague para transmitir el movimiento giratorio a la conversión (alto par o alta velocidad) para funcionar de acuerdo con la transmisión, esta transmisión requería una técnica especial de cambio, comúnmente conocida como doble embrague, y además el acoplamiento era tan fuerte y brusco que requirió el desarrollo de un nuevo sistema de transmisión.
Nota-Normalmente estaban equipados con un máximo de tres marchas manuales.
2. Engranaje de malla constante
Esta es la versión modificada de este último, introducida más allá de las limitaciones del tipo posterior. En este tipo, todos los engranajes del eje principal, el contraeje y el eje del embrague están en constante acoplamiento entre sí y la selección del engranaje apropiado se selecciona mediante dispositivos de acoplamiento especiales llamados embragues de garras, que se deslizan sobre el eje principal estriado para Ajuste la velocidad según las necesidades de la unidad. Seleccione la marcha adecuada. Este sistema elimina el problema del doble desenganche y hace que la conducción sea más silenciosa porque los engranajes rectos de la jaula deslizante se reemplazan por engranajes helicoidales o cónicos, pero el cambio aún no es suave y además hay mucho desgaste de los embragues de garras debido a la diferente velocidad de rotación de los ejes en el momento de la intervención, lo que conlleva elevados costes de mantenimiento.
Nota – Viene con una configuración de cambio manual con 4 o 5 velocidades y 1 marcha atrás.
Leer más: Tipos de transmisiones automotrices: cómo funcionan las transmisiones de puerta corredera
3. Transmisión síncrona
Leer más ; Construcción y funcionalidad de la transmisión síncrona.
CÓMO FUNCIONAN LAS TRANSMISIONES MANUALES MODERNAS
Hoy en día, casi todos los vehículos de transmisión manual que circulan por la carretera están equipados con una caja de cambios sincronizada porque es más confiable, requiere menos mantenimiento y la selección de marchas no es complicada. Este tipo de engranaje funciona de la siguiente manera:
• Cuando el conductor presiona el pedal del embrague para cambiar de marcha, el volante del motor y el eje del embrague se desacoplan, lo que permite al conductor seleccionar la marcha adecuada según las necesidades de conducción.
• A medida que el conductor empuja o tira de la palanca de cambios para seleccionar cada marcha, el sincronizador conectado al enlace respectivo se desliza hacia el par seleccionado de marchas que engranan constantemente.
• Este dispositivo síncrono primero hace el contacto de fricción con el par seleccionado y los ejes para llevar los ejes giratorios a la misma velocidad.
• Luego, el par de engranajes con la relación de transmisión adecuada engrana con el sincronizador para obtener la potencia proporcionada por el par de engranajes, que luego se transmite al eje principal.
• Cuando el conductor suelta el pedal del embrague, esta potencia se transfiere al mando final al par o velocidad apropiados, completando el cambio de marcha.
• Cuando se selecciona la marcha atrás, el dispositivo sincronizador hace contacto con el engranaje loco, que a su vez invierte la rotación del eje principal y la transmisión comienza a moverse en la dirección inversa.
Nota – Dado que hay un engrane constante de los engranajes y un deslizamiento continuo de los sincronizadores, se debe asegurar un suministro constante de aceite lubricante para evitar el desgaste de los componentes de la transmisión manual.
SOLICITUD
En concreto, las transmisiones manuales cubren el 52% de todo el mercado automovilístico, lo que significa que más de la mitad de los vehículos en circulación están equipados con MT.
1. Todos los vehículos pesados como camiones, cargadores, etc. están equipados con MT.
2. Casi todas las motocicletas que circulan por la carretera tienen transmisión manual, normalmente de 4 o 5 velocidades sin marcha atrás.
3. Los autos de carreras de fórmula utilizan una transmisión manual con un mecanismo de cambio de respuesta rápida.
4. Casi todos los vehículos comerciales utilizan MT debido a su bajo coste, excepto los vehículos de alta gama como Audi, BMW, etc.
Más recursos/artículos
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Transmisión manual | Componentes, tipos, funcionamiento y aplicación
La transmisión manual es una colección de varios componentes como engranajes, ejes y distintos mecanismos de selección dispuestos de manera especial para proporcionar relaciones de torque y velocidad adecuadas para enfrentar los desafíos proporcionados por las diferentes condiciones de la carretera. El cambio de torque alto a alta velocidad y viceversa se realiza manualmente mediante el empuje y tirado simétrico de la palanca de cambios por parte del conductor.
Los vehículos con transmisión manual generalmente vienen con una configuración de n velocidades manuales con o sin marcha atrás, donde ‘n’ denota el número de relaciones de velocidad o cambios, por ejemplo, el Maruti Suzuki Swift viene con una transmisión manual de 5 velocidades con 1 marcha atrás.
Componentes de una transmisión manual:
1. Pedal de embrague: El pedal de embrague es una pieza controlada hidráulicamente que desengancha el embrague cuando se presiona.
2. Embrague: Este es un sistema de componentes que se utiliza para transmitir el torque del motor a la transmisión. Consta de una placa de presión, un resorte de diafragma, un disco de embrague, un rodamiento de liberación y otros componentes más pequeños. El disco de embrague es una almohadilla de fricción que se encuentra entre el volante del motor y la placa de presión.
3. Volante: En lo que respecta a las transmisiones manuales, el volante es el componente que transmite el torque del motor al disco de embrague. Esta masa circular tiene una superficie lisa con la que interactúa el disco de embrague. Es importante comprender cómo funciona el embrague para comprender la transmisión en general.
4. Horquilla selectora: Este brazo se utiliza para mover las ruedas dentadas a lo largo del eje de salida (para seleccionar marchas) y se puede mover utilizando la palanca de cambios.
5. Collar (es): El collar es lo que se utiliza para seleccionar diferentes marchas. Se desliza entre los engranajes y puede engranar con ellos. El collar se acopla al eje de salida, mientras que los engranajes giran con el árbol intermediario. Al bloquear el collar con una marcha seleccionada, el torque del motor se transfiere del árbol intermediario al eje de salida.
6. Sincronizadores: Estos se encuentran entre los engranajes y el collar y permiten que el collar engrane con el engranaje incluso si hay una diferencia de velocidad entre los dos. Básicamente, esto ayuda a igualar la velocidad del engranaje y el collar.
7. Ejes: Por lo general, se utilizan 3 ejes en una transmisión manual:
(i) Árbol principal: es el árbol que también se llama eje de salida y se coloca frente al eje del embrague y en paralelo al árbol intermediario. Los engranajes, la palanca de cambios junto con los dispositivos de engrane como embragues de perro y dispositivos de sincronización se montan sobre este eje.
(ii) Eje intermediario o eje contador: es el eje utilizado como eje intermedio entre el eje del embrague y el eje principal, generalmente se monta debajo y en paralelo al eje principal, y actúa como portador de salida del motor desde el eje del embrague hasta el eje principal.
(iii) Eje del embrague: es el eje que lleva la salida rotacional del volante del motor a la transmisión con la ayuda del embrague que acopla y desacopla la salida del motor.
8. Engranajes: Se utilizan engranajes de diferentes tamaños para permitir diferentes velocidades de las ruedas. Los engranajes grandes proporcionarán más torque pero tendrán velocidades máximas más bajas. Los engranajes más pequeños (con menos dientes) proporcionarán menos torque pero permitirán que el automóvil viaje a una mayor velocidad.
Existen principalmente 4 tipos de engranajes utilizados en la caja de cambios manual:
(i) Engranaje recto: Utilizado en las antiguas cajas de cambios de desplazamiento deslizante, este tipo de engranajes tiene dientes rectos.
(ii) Engranaje helicoidal: Son la versión modificada de los anteriores, ya que tienen dientes cortados en ángulo.
(iii) Cónico: Son los mejores de todos los engranajes anteriores, con un área transversal cónica con dientes cortados en ángulo.
(iv) Engranaje intermedio: es el engranaje pequeño utilizado como marcha atrás, que generalmente se monta sobre el árbol intermediario.
Tipos de cajas de cambios manuales utilizadas:
Desde la introducción de la transmisión, se utilizan 3 tipos de cajas de cambios manuales:
1. Caja de cambios de malla deslizante: Este es el tipo más antiguo de caja de cambios utilizado. En este tipo de caja de cambios, el cambio ocurre deslizando los engranajes sobre el eje principal estriado para engranar con el engranaje correspondiente en el eje intermediario, cuyo engranaje está en constante engrane con el engranaje del eje del embrague para llevar el movimiento de rotación para la conversión (alto torque o alta velocidad) según lo requiera el conductor. Esta caja de cambios requiere una técnica especial para el cambio que generalmente se conoce como doble desembrague y también el engranaje era tan ruidoso y áspero que dio lugar al desarrollo de un nuevo sistema de caja de cambios.
2. Caja de cambios de malla constante: Esta es la versión modificada de la anterior que se introdujo para superar las limitaciones de esta última. En este tipo, todos los engranajes del eje principal, el eje intermediario y el eje del embrague están en constante engrane entre sí y la selección del engranaje apropiado se realiza mediante los dispositivos de engrane especiales conocidos como embragues de perro que se deslizan sobre el eje principal estriado para seleccionar el engranaje apropiado según lo necesite el conductor. Este sistema elimina el problema del doble desembragado y hace que la conducción sea menos ruidosa, ya que los engranajes de diente recto de la malla deslizante se reemplazan por engranajes helicoidales o cónicos, pero el cambio de marcha aún no es suave y también hay mucho desgaste de los embragues de perro debido a la velocidad de rotación diferente de los ejes durante el engrane, lo que conduce a un mantenimiento elevado. Nota: se ofrecía con una configuración de cambio manual de 4 o 5 velocidades con 1 marcha atrás.
3. Caja de cambios sincromesh: Hoy en día, casi todos los vehículos con transmisión manual en la carretera están equipados con cajas de cambios sincromesh, ya que son más confiables, requieren menos mantenimiento y la selección de marcha no es compleja con este tipo de caja de cambios cuyo funcionamiento es el siguiente:
• Cuando el conductor presiona el pedal del embrague para cambiar de marcha, se produce la desenganche del volante del motor y el eje del embrague, lo que permite al conductor seleccionar la marcha adecuada según las necesidades de la conducción.
• Cuando el conductor empuja o tira de la palanca de cambios para seleccionar la marcha particular, el dispositivo sincronizador que está conectado al enlace correspondiente se desliza hacia el par de engranajes en constante engrane seleccionado.
• Al principio, este dispositivo sincronizador hace contacto por fricción con el par seleccionado y los ejes para llevar los ejes en rotación a la misma velocidad.
• Luego, el par de engranajes con una relación de engranaje adecuada engrana con el dispositivo sincronizador para obtener la salida dada por el par de engranajes, que luego se transfiere al eje principal.
• Luego, esta salida con el par o la velocidad adecuada se transfiere al tren de conducción cuando el conductor suelta el pedal del embrague, lo que completa el cambio de marcha.
• Cuando se trata de seleccionar la marcha atrás, el contacto del dispositivo sincronizador se realiza con el engranaje intermedio, que a su vez invierte la rotación del eje principal y el vehículo comienza a moverse en dirección inversa. Nota: como el engranaje constante de engranajes y el deslizamiento continuo de los dispositivos de sincronización están presentes, debe haber un suministro constante de aceite lubricante para evitar el desgaste de los componentes de la transmisión manual.
Aplicación:
Específicamente, la transmisión manual cubre el 52% del total del mercado automovilístico, lo que significa que más de la mitad de los vehículos en las carreteras están equipados con transmisión manual.
1. Todos los vehículos pesados como camiones, cargadores, etc. están equipados con la transmisión manual.
2. Casi todas las motos en la carretera tienen una caja de cambios manual con cambios de 4 o 5 velocidades sin marcha atrás.
3. Los coches de carreras de Fórmula utilizan una transmisión manual con un mecanismo de cambio de respuesta rápida.
4. Casi todos los coches comerciales utilizan transmisión manual debido a su bajo costo, excepto los coches de alta gama como Audi, BMW, etc.
Recursos adicionales / artículos:
Notas y artículos sobre piezas y sistemas de ingeniería de automóviles.
Tendencias automotrices, artículos de noticias, notas.
Índice de los últimos temas de seminarios – Descarga de informes, PPT.
Notas de conceptos básicos de ingeniería mecánica por materia.
Si estás interesado en leer más sobre este tema, te recomiendo los siguientes enlaces:
– [Manual Transmission | Components, types, Working and Application](https://learnmech.com/manual-transmission-components-types-working-and-application/)
– [What is Transmission System | Function of Transmission System](https://learnmech.com/manual-transmission-components-types-working-and-application/)
– [Types Of Automobile Gearbox-Working of Sliding Mesh Gearbox](https://learnmech.com/types-of-automobile-gearbox-working-of-sliding-mesh-gearbox/)
– [Construction And Working Of Synchromesh Gear Box](https://learnmech.com/construction-and-working-of-synchromesh-gear-box/)
Para obtener más información y recursos relacionados con la ingeniería automotriz, visita el blog Learn Mechanical Engineering.