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Cómo funciona: el tren motriz

octubre 5, 2021

Ya sea que conduzca un automóvil deportivo de 500 hp o un hatchback económico de 96 hp, toda esa potencia debajo del capó de su automóvil o camioneta es inútil si el torque del motor no llega a las ruedas motrices a través de un complejo laberinto de engranajes.

De hecho, el tren motriz puede ser la parte menos entendida de un vehículo. Las nuevas innovaciones en las cuatro ruedas y la tracción total solo han empeorado la confusión para muchos conductores. Aquí hay una introducción para ayudar a explicar ese misterio debajo de las tablas del piso: lo que realmente sucede cuando presiona el acelerador.

TRACCIÓN EN LAS RUEDAS DELANTERAS

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Aunque la tracción delantera se puede encontrar en clásicos como el Cord 1929, la configuración moderna abrumadoramente popular se basa en el Mini 1959. Su creador, Sir Alec Issigonis, colocó el motor pequeño transversalmente, de lado, debajo del capó, montó la transmisión y el diferencial en una unidad llamada transeje, y lo instaló debajo y en la parte trasera del motor. Si bien algunos conductores delanteros tienen un tren de transmisión montado longitudinalmente, de adelante hacia atrás, todos los componentes siguen estando al frente. Debido a que las ruedas delanteras deben girar además de propulsar, están conectadas a los semiejes del eje a través de complejas juntas universales, llamadas juntas de velocidad constante, que pueden transmitir potencia suavemente mientras están severamente articuladas.

PRO


• Más espacio para personas y carga.
• Mejor economía de combustible debido al peso reducido.
• Mejor tracción en clima húmedo gracias al peso sobre las ruedas motrices.

ESTAFA
• Mayor desgaste de los neumáticos y la suspensión delanteros.
• El compartimento del motor apretado dificulta el servicio.
• Límites a la cantidad de potencia que pueden manejar las ruedas delanteras sin hacer que la dirección sea impredecible.
• Reducción de la tracción en clima húmedo en las actualizaciones.

Transaxle

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El funcionamiento de cualquier transeje es exactamente el mismo que el de cualquier transmisión. La diferencia es esta: en lugar de estar conectado a través de un eje de transmisión largo al eje trasero, el eje de salida de la transmisión impulsa un engranaje grande que engrana directamente con la corona del diferencial. Y el diferencial en sí (que estaría montado en el eje trasero en un automóvil rwd) está ubicado en la carcasa del transeje, montado en paralelo a la transmisión. A medida que se aplica potencia, el diferencial la distribuye a las dos ruedas delanteras a través de semiejes.

Transmisión continuamente variable (CVT)

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Los CVT están ganando popularidad y se utilizan en varios Ford, Saturns y Audis nuevos. En lugar de engranajes, la CVT usa una correa entre dos poleas. Uno es impulsado por un eje del motor, el otro impulsa un eje a la unidad diferencial y los ejes de transmisión. Ambas poleas están divididas para que sus mitades puedan deslizarse más juntas y más separadas. A medida que la correa sube y baja en las poleas, cambian las relaciones de transmisión efectivas entre los ejes motriz e impulsado.

TRACCIÓN DE RUEDA TRASERA

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Aún así, la tracción trasera clásica fue básicamente el único sistema de transmisión durante muchos años. Un motor montado longitudinalmente, con la transmisión atornillada directamente a él, envía potencia a través de un eje de transmisión a una unidad diferencial en el eje trasero. El diferencial gira la potencia 90 ° y la envía a las ruedas traseras. (Algunos autos deportivos como Corvettes, Ferraris y Porsches colocan una transmisión combinada y diferencial, o transeje, en la parte trasera).

El eje de transmisión se conecta a través de juntas universales tipo yugo y una junta de expansión ranurada para permitir el movimiento de suspensión vertical y longitudinal.

PRO
• Una mejor distribución del peso delantero / trasero da como resultado un manejo más ágil.
• Facilidad de servicio gracias a los componentes desplegables.
• Menor desgaste debido a que los neumáticos delanteros no tienen que conducir y tirar del automóvil al mismo tiempo.


ESTAFA
• Mala tracción y estabilidad en carreteras mojadas sin controles electrónicos sofisticados.
• Espacio reducido para pasajeros y carga.

Transmisión manual

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La caja de cambios está acoplada al motor a través de un disco de embrague con resorte revestido en ambos lados con material de fricción. El embrague debe estar desacoplado para cambiar de marcha y la transmisión debe estar en punto muerto, o el embrague desacoplado, para que el vehículo se detenga mientras el motor está en marcha. La transmisión consta de un eje de entrada del motor y un eje de salida a las ruedas motrices. Los engranajes de entrada pueden deslizarse hacia adelante y hacia atrás para engranar con sus compañeros de salida. Los conos sincronizadores entre los engranajes deslizantes y el eje permiten un cambio suave. La marcha atrás está en su propio eje.

Transmisión automática

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Un convertidor de par lleno de aceite que multiplica el par del motor dentro de la campana de la transmisión permite cierto deslizamiento para que el vehículo pueda detenerse mientras el motor está en marcha. Un embrague de fricción integrado en el centro del convertidor bloquea sus ejes de entrada y salida a la misma velocidad para la conducción en carretera. La presión hidráulica controlada por computadora selecciona qué combinación de engranajes dentro de varios conjuntos planetarios puede girar, cambiando las relaciones entre los ejes de entrada y salida.

Diferencial abierto

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Al tomar una curva, las ruedas exteriores cortan un arco más ancho que las interiores. El diferencial debe garantizar que las ruedas exteriores e interiores puedan girar a diferentes velocidades, de ahí el nombre, sin dejar de suministrar potencia a ambas ruedas. La carcasa del diferencial básico contiene una gran corona dentada que engrana con un pequeño piñón impulsado por el eje de transmisión. La relación entre la corona y el piñón se conoce como relación de transmisión final o relación del eje trasero. La corona también hace girar un portador que contiene engranajes de araña que se engranan perpendicularmente y que permiten que los semiejes izquierdo y derecho giren de forma independiente. Desventaja: la rueda con la menor tracción limita la potencia aplicada a la carretera.

Diferencial de deslizamiento limitado

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El concepto de proporcionar tracción a la rueda motriz antideslizante con un diferencial de deslizamiento limitado se remonta al menos a fines de la década de 1950. Aunque ahora hay muchas arrugas en el tema anterior, lo esencial es el mismo. Los engranajes de araña están vinculados mecánicamente para compartir el par independientemente de las condiciones. Esto se puede hacer simplemente agregando paquetes de embrague con resorte que evitan que los engranajes de la araña giren. Luego, la energía fluye a ambas ruedas hasta el límite de la capacidad de los paquetes de embrague. Las arañas también pueden bloquearse neumática o eléctricamente, pero esto anula la función diferencial.

TRACCIÓN EN LAS CUATRO Y TODAS LAS RUEDAS

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Desde el punto de vista de la tracción, lo mejor de todos los mundos es cuando las ruedas delanteras y traseras impulsan el vehículo. Sin embargo, los ejes delantero y trasero giran a diferentes velocidades, excepto cuando se conduce en una línea perfectamente recta. Entonces, la única forma en que ambos pueden impulsar el vehículo en giros en carreteras secas es si hay un diferencial entre ellos. (En superficies resbaladizas, el deslizamiento de la llanta compensa las diferencias de velocidad de las ruedas).

Muchos vehículos con tracción en las cuatro ruedas comparten gran parte de su transmisión con modelos similares de tracción delantera, pero agregan un diferencial central compacto, eje de transmisión y diferencial trasero. Los vehículos con tracción en las cuatro ruedas usan una caja de transferencia colocada después de la transmisión que dirige la potencia a los ejes delantero y trasero cuando es necesario. Cuando se activa, la caja de transferencia impulsa dos ejes de transmisión separados que operan diferenciales individuales. No se usa ningún diferencial central en vehículos 4×4 verdaderos que van fuera de la carretera en modo 4×4.

PRO
• Máxima tracción en una variedad de superficies.

ESTAFA
• Peso adicional, que reduce el consumo de combustible.
• Más cosas para romper.
• Mayor costo.

UN FUTURO

Dentro de dos décadas, puede esperar que la energía para mover su vehículo sea eléctrica. Es probable que tenga un motor eléctrico relativamente pequeño para cada rueda, y los conceptos de tracción delantera, trasera y tracción total se volverán obsoletos. La electrónica podrá dirigir la energía a cualquier rueda, a todas las ruedas al mismo tiempo oa cualquier combinación. Una pila de combustible de hidrógeno o un motor de combustión interna que funcione con hidrógeno que encienda un generador proporcionará la electricidad. Dado que los costos de desarrollo de las celdas de combustible siguen siendo asombrosos, una alternativa más económica podría ser reemplazar las estaciones de servicio con estaciones de servicio de hidrógeno.

Acoplamiento viscoso

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Este es un diferencial sin engranajes. El eje de entrada del transeje (en las ruedas delanteras) y el eje de salida de las ruedas traseras llevan cada uno una serie de placas que se entrelazan alternativamente y están poco espaciadas. todas las placas nadan en un fluido especial que transfiere energía desde la entrada a las placas de salida cuando es necesario. Si las ruedas motrices delanteras comienzan a patinar, el eje y las placas giran más rápido que los demás. Este diferencial de velocidad dentro de la carcasa agita y calienta el fluido, lo que lo espesa y une más firmemente las placas alternas. Ahora se envía algo de torque a las ruedas con agarre hasta que las que giran recuperan tracción.

Diferencial Torsen

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El Torsen se remonta a 1983. Desde entonces ha sido utilizado por varios fabricantes de automóviles, incluidos Audi y Hummer. El Torsen multiplica el par de torsión disponible en el eje que comienza a girar o pierde tracción y lo envía al eje de giro más lento con mejor tracción. Los engranajes permiten una relación de polarización de torsión de 4: 1, lo que significa que pueden entregar cuatro veces más potencia al eje antideslizante de la que puede soportar el eje deslizante. Una gran ventaja de los sistemas Torsen es que, debido a que son puramente mecánicos, reaccionan muy rápidamente al deslizamiento.

Transferir caso

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Esta es una caja de cambios separada montada detrás de la transmisión. La energía va a la caja de transferencia para dirigirse solo a las ruedas traseras o tanto a la parte delantera como a la trasera. Un eje de transmisión separado conecta la caja de transferencia a un diferencial en el eje delantero. La mayoría de las cajas de transferencia también ofrecen dos relaciones de transmisión, para un rango alto y bajo. Si bien muchos vehículos todavía tienen una caja de transferencia activada manualmente, varios ahora ofrecen una conexión activada eléctricamente.

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