CAIXES DE CANVIS

EL CANVI DE MARXA

El motor d’un cotxe, en condicions normals de marxa, gira a unes 3.500 rpm. Si fem que les rodes girin a aquesta velocitat l’automòbil es desplaçaria a una velocitat superior als 350 km/h i, per tant, queda clar que cal disposar d’un element intermedi que s’encarregui de variar la relació de transmissió entre motor i rodes, i que permeti en cada moment obtenir el màxim rendiment del motor. A més, aquest element haurà de permetre que s’inverteixi el sentit de la marxa del vehicle sense invertir el gir del motor, ja que això no és possible.

L’element que compleix aquestes funcions és el canvi de marxes i se situa dins de la cadena de transmissió, just després de l’embragatge. La caixa de canvis té l’aspecte d’una caixa d’on surten dos eixos, un dels quals va unit a l’embragatge i l’altre continua per cadena de transmissió fins a les rodes, i una palanca que s’acciona des de l’interior del vehicle i que permet seleccionar en cada moment la relació més adequada.
La caja de cambios tiene el aspecto de una caja de la que salen dos ejes, uno de los cuales va unido al embrague y otro continua por cadena de transmisión hasta las ruedas, y una palanca que se acciona desde el interior del vehículo y que permite seleccionar en cada momento la relación más adecuada.

El principi de funcionament del canvi de marxes és el mateix que regeix la llei de la palanca, que permet moure, amb un força petita, un pes gran només utilitzant un braç llarg. Per això, els elements principals dins de la caixa de canvis són les rodes dentades, que es comporten com si fossin una sèrie de palanques consecutives. Si el moviment entra per un pinyó petit i surt per un de més gran s’aconseguirà augmentar el parell, però es reduirà la velocitat de gir, mentre que si el parell entra per la roda gran es produirà el contrari.

A la figura següent es pot veure una caixa de canvis de quatre velocitats. Crida l’atenció el fet que les dents no són rectes, sinó helicoïdals, i presenten un comportament molt més silenciós.

Contràriament, a la marxa enrere es col·loquen dents rectes, ja que en aquest cas el soroll no és cap problema, perquè el temps que funcionarà el vehicle marxa enrere és mínim i sempre a velocitat reduïda. És molt característic el soroll que fa un cotxe circulant marxa enrere quan agafa una mica de velocitat.

L’eix inferior (secundari) gira solidari a l’eix procedent de l’embragatge (esquerre). Aquest eix secundari posseeix unes rodes dentades fixes que estan contínuament engranades amb altres rodes dentades bessones, però situades sobre l’eix de sortida (superior). Aquestes últimes poden girar boges o fixar-se a l’eix de sortida. Si les rodes giren boges no es produirà cap transmissió de parell i estarem, per tant, en el que s’anomena el punt mort. Contràriament, quan es fixen a l’eix es transmet moviment i la relació de transmissió depèn de la roda que es fixi.

PUNT MORT
El moviment procedent de l’embragatge es transmet al primari (inferior) perquè, com que no hi ha cap pinyó fixat l’eix superior no es comunica a la cadena de transmissió.

PRIMERA VELOCITAT
Quan se selecciona la primera velocitat veiem com es fixa la roda més gran (en vermell). El moviment es transmet d’una roda petita (inferior) a una de gran (superior), per tant, s’aconseguirà una reducció de la velocitat de gir però un augment del parell transmès.

La resta de velocitats se seleccionen de la mateixa manera, excepte en dos casos particulars: la directa i la marxa enrere.

Selecció de velocitats

Ha d’existir un sistema que permeti fixar i alliberar els pinyons a l’eix per poder seleccionar una marxa o una altra.

El sistema que s’utilitza és el desplaçable.

El desplaçable consisteix en una peça que gira sempre solidària amb l’eix de sortida, però que es pot desplaçar longitudinalment respecte a aquest. Disposa, a més, d’unes dents al dos costats que poden engranar amb altres dents situades als pinyons de l’eix de sortida. Quan aquestes dents estan engranades, el pinyó corresponent girarà i arrossegarà el desplaçable i, per tant, l’eix de sortida.

Tot això es pot veure a la figura següent. A l’esquerra el desplaçable fixa el pinyó de la tercera velocitat i a la dreta està acoblant la directa.

LA DIRECTA
La directa s’aconsegueix per l’acoblament directe de l’eix d’entrada i l’eix de sortida sense passar per l’eix secundari, tal com es veu a la figura. No existeix, per tant, cap reducció.

MARXA ENRERE
Per aconseguir que el cotxe es desplaci cap enrere, cal invertir el sentit de gir de l’eix de sortida. Això s’aconsegueix intercalant una tercera roda entre l’eix secundari i el de sortida. Podem veure com aquestes dents són rectes, davant de les helicoïdals utilitzades en la resta de velocitats.

CAIXA DE CANVIS AUTOMÀTICA

ACCIONAMENT DE LES VELOCITATS
A continuació, es pot veure com se seleccionen les marxes en una caixa de canvis automàtica amb dos trens epicicloïdals encadenats. Amb aquesta caixa es podran aconseguir tres marxes endavant i una enrere.

PRIMERA VELOCITAT
En funcionar l’embragatge de marxa endavant el motor (fletxa vermella) arrossega la primera corona. Aquesta fa girar el planetari en sentit contrari. El segon portasatèl·lits (gris clar) està fix i, per tant, els satèl·lits fan girar la segona corona i l’eix de sortida.

SEGONA VELOCITAT
En funcionar l’embragatge de marxa endavant el motor arrossega la primera corona. El planetari comú està frenat i la corona fa girar els satèl·lits i portasatèl·lits, l’eix dels quals és també el de sortida. Així, només s’efectua una reducció. El segon tren (gris fosc) gira sense càrrega al voltant del planetari.

TERCERA VELOCITAT
En accionar l’embragatge de marxa endavant el motor arrossega la primera corona. L’embragatge de marxa enrere també entra en funcionament i uneix l’eix d’entrada al planetari i, per tant, ambdós giren a la mateixa velocitat.

MARXA ENRERE
L’embragatge de marxa endavant no actua i la primera corona gira sense càrrega. El de marxa enrere entra en acció i el motor arrossega el planetari. El segon portasatèl·lits es frena, el planetari fa girar els satèl·lits i es provoca el gir de la segona corona en sentit contrari.

EMBRAGATGE DE DISCS MÚLTIPLES
Un embragatge accionat per oli a pressió s’encarrega de fixar i alliberar les parts corresponents per aconseguir les diferents relacions de transmissió.

El parell motor es connecta i es desconnecta dels elements del tren epicicloïdal mitjançant embragatges de fricció de discs múltiples banyats en oli. Aquests són accionats per oli a pressió controlat per les vàlvules de comandament.

A la figura es veu com l’embragatge col·locat a l’esquerra està desconnectat, mentre que el de la dreta, gràcies a la pressió d’oli, es troba connectat.

PROCÉS DE PRODUCCIÓ
Amb una única trucada telefònica i mitjançant la tramesa d’un formulari un test d’avaries al nostre client, podem determinar de manera immediata el preu de la reparació i el termini de lliurament de la caixa de canvis.

Disposem de tota la informació tècnica i dels mitjans humans per ajudar-los a determinar si el problema que presenta el vehicle prové de la caixa de canvis o no.

Una vegada s’ha determinat l’avaria, el client ens envia la caixa de canvis o bé ens fa arribar el vehicle per a un diagnòstic més directe i efectiu.
Es procedeix a l’extracció de la caixa de canvis del vehicle. Els nostres operaris estan degudament qualificats per dur a terme aquesta operació en el mínim temps possible, així com per observar altres anomalies que tingui el vehicle i que puguin influir en el funcionament de la caixa de canvis.

Es neteja exteriorment per obtenir un millor detall i es desmunta completament, seguint pas a pas les instruccions de cada fabricant i utilitzant els estris específics.

Una vegada desmuntada la caixa de canvis, es busca la causa de l’avaria i es procedeixi a netejar de manera exhaustiva totes i cada una de les peces que la formen.

Al nostre magatzem de recanvis disposem de tot el recanvi necessari per dur a terme la seva reconstrucció en el mínim temps possible.

Totes les peces que presenten desgast, com retenidors, coixinets, anells sincronitzats, discs de fricció, etc., són substituïts, així com les juntes teòriques, cèrcols d'estanquitat, filtres, cintes de fre.

Es comproven tots els elements elèctrics de les caixes automàtiques: sensors, selenurs.

Efectuem el muntatge de la caixa de canvis, sempre amb el millor recanvi i respectant les mesures d'ajust, toleràncies i parells de pressió recomanats pels diversos fabricants.

Gràcies al nostre especial banc de proves de caixes de canvi, amb el qual efectuem la simulació com si s'efectués al mateix vehicle, eliminem qualsevol error humà o material que pogués sorgir després d'haver passat els anteriors processos de qualitat.

Un cop efectuat el control de qualitat del nostre producte es prepara la caixa de canvis per a la seva tramesa amb tota la informació sobre el seu muntatge, així com els resultats de les proves al simulador, i si el client ens ho indica, les peces substituïdes.

Si disposem del vehicle realitzem les proves en carretera i esborrem les avaries memoritzades a la unitat de control.

Un cop finalitzat el muntatge, s'observa la bona imatge del nostre producte.

Conceptes i història

Per què és necessària una caixa de canvis?
La caixa de canvis és necessària per transmetre el moviment rotatiu del cigonyal a les rodes motrius després d’haver-ne variat la relació segons les característiques del terreny i les necessitats del conductor.

Tipus de muntatge de caixes de canvi

Manual
El conductor efectua la selecció de la relació adequada mitjançant la palanca de la caixa de canvis. És necessari que el conductor accioni l’embragatge per suprimir els tipus de forces provinents del motor que afectin els elements mòbils de la caixa de canvis.

Semiautomàtic
El conductor efectua la selecció de la relació adequada mitjançant la palanca de la caixa de canvis i s’acciona l’embragatge de forma automàtica mentre el conductor es concentra en la conducció.

Automàtic
Aquesta caixa de canvis no necessita intervenció per part del conductor, ja que el sistema de comandament decideix en quines condicions és necessari variar la relació.
L'embragatge queda substituït pel convertidor i aquest fa la missió de l'embragatge per si mateix.

Caixa de transferència
Generalment acoblada a continuació de la caixa de canvis, tant manual com automàtica. La seva missió és augmentar el nombre de relacions. Utilitzada en vehicles 4x4, vehicles pesants o, en general, vehicles sotmesos a condicions extremes.

Tipus d’embragatge

• Embragatge mecànic a disc
• Embragatge electromecànic a disc
• Embragatge centrífug (sabates, rodets)
• Embragatge electromagnètic
• Convertidor

Elements interns de la caixa de canvis (els que registren més desgast)

Manuales

Rodaments:
La seva missió és mantenir el moviment rotatiu dels eixes amb la mínima fricció i soroll. Si alguna d’aquestes propietats és modificada, s’haurà de substituir.

Tipus:

• Rodaments de boles
• Rodaments de rodets
• Rodaments de rodets cònics
• Rodaments d’agulles
• Rodaments axials

Retenidors:
La seva missió és evitar que el lubricant de la caixa de canvis surti a l’exterior. Sempre és substituït en qualsevol manipulació.

Anells sincronitzadors:
La seva missió és igualar les velocitats dels pinyons amb la velocitat de l’eix i posicionar els engranatges per al seu acoblament.
A causa de l’esforç que pateix aquest material, han d’estar compostos d’un aliatge que suporti dures càrregues de fricció i temperatura (llautó a manganès).

Tipus:

• Anell sincronitzador ZF
• Anell sincronitzador de con invertit
• Anell sincronitzador elàstic

Automàtiques

Rodaments:
La seva missió és mantenir el moviment rotatiu dels eixos i tambors amb la mínima fricció i soroll. Han de ser substituïts si no compleixen aquestes missions.

Retenidors:
La seva missió és evitar que el lubricant surti a l’exterior i seran substituïts sempre en qualsevol manipulació.

Anells d’estanquitat:
La seva missió és dirigir la pressió hidràulica als tambors, servopistons, etc.

Tipus

• Tòriques
• Anells de tefló
• Anells metàl·lics

Dolles:
La seva missió és transmetre la força del motor als engranatges corresponents per a cada velocitat.

Discs:
La seva missió és transmetre la força del motor als engranatges corresponents per a cada velocitat.

Tipus

• Fricció
• Metàl·lics

Bandes de fre:
La seva missió és la mateixa que els discs.

Filtre:
Elimina possibles impureses que puguin afectar el comportament de la caixa de canvis.

Caixa de transferència

Rodaments

Anells sincronitzadors

Retenidors