Juntas universales

Las juntas elásticas de que va provisto el árbol de transmisión permiten el balanceo del puente trasero sin dejar de transmitir el giro proporcionado por el motor, cualquiera que sea el ángulo formado por sus ejes. El modelo más sencillo de junta elástica está constituido por un anillo flexible de caucho acoplado entre dos manguitos. Este tipo de junta elástica se llama flector y está en la salida de la caja de velocidades. El disco flexible se solidaria alternativamente con uno y otro manguito, de los cuales uno se monta estriado en el eje de salida de la caja de cambios y otro pertenece al árbol de transmisión. Cuando los ejes quedan desalineados por desviación del ángulo que forman, el anillo flexible de la junta se deforma lo suficiente para permitir el arrastre en rotación. En general, este tipo de junta elástica admite hasta 10º de variación y solo puede utilizarse para esfuerzos pequeños. La junta universal utilizada actualmente se llama cardán, está formada por una cruceta a cuyos brazos se unen las horquillas con interposición de cojinetes de agujas. La junta cardán tiene la ventaja de poder transmitir elevados esfuerzos de rotación, pero tiene el inconveniente de que cuando los ejes unidos por la junta giran desalineados, el de salida se adelanta y retrasa periódicamente respecto al de entrada. Cuando los árboles están alineados, los brazos de la cruceta siguen una trayectoria circular, si el árbol A da una vuelta a velocidad constante, el árbol B también. Cuando los árboles tienen desalineación angular, el árbol A da una vuelta a velocidad constante, pero el B la da a velocidad irregular, adelantándose y retrasándose periódicamente. Como consecuencia, los engranajes de la caja de cambios y el puente trasero quedan sometidos a esfuerzos alternos que aumentan su fatiga, por cuya causa las juntas cardán solo son utilizables para desviaciones máximas de 15º. Para compensar las variaciones periódicas de la velocidad angular debidas a la presencia de la junta cardán, se disponen dos de estas, una a cada extremo del árbol de transmisión, que se denomina acoplamiento homocinético o junta homocinética.

Diferencial

Si las ruedas motrices del vehículo se unieran directamente a la corona del par cónico, las ruedas girarían a la misma velocidad. Con esta disposición, cuando el vehículo tomase una curva en la que la rueda exterior debe hacer un recorrido mayor que la interior, se produciría el arrastre o patinado de una de ellas, dado que son impulsadas por la corona a la misma velocidad. Por esta razón, se dispone un mecanismo que permita el giro de las dos ruedas motrices a distintas velocidades al tiempo que les transmite el esfuerzo motriz. Ello se consigue mediante el mecanismo diferencial, dando mayor velocidad a la rueda exterior y menor a la interior. En el principio básico de funcionamiento del diferencial, cada uno de los ejes de rueda se une a un piñón cónico llamado planetario, que a su vez engrana con un piñón llamado satélite. Cuando se obliga a rodar al satélite siguiendo una trayectoria circular, los planetarios serán arrastrados por él de manera que cuando las ruedas presenten la misma resistencia a rodadura, se tendrá una vuelta en cada rueda siguiendo su trayectoria circular. Si bloqueamos una rueda y arrastramos al satélite durante una vuelta, éste se verá obligado a girar sobre su mismo eje, rodando sobre el planetario P2 en su trayectoria circular y arrastrando al planetario P1 a girar a doble velocidad. Despiece de un diferencial: La corona se une a la caja del diferencial por mediación de tornillos y en su interior se aloja el mecanismo diferencial formado por los satélites y los planetarios. Los satélites se montan sobre el eje que va alojado en la carcasa de manera que puedan girar libremente en él, pero son volteados por la caja cuando gira la corona. Engranados con los satélites se montan los planetarios, cuyos ejes de giro se alojan en la corona y caja del diferencial respectivamente, pudiendo girar libremente en ellos con interposición de casquillos de fricción. A los ejes de los planetarios se unen, a su vez, los palieres que transmitirán el movimiento a las ruedas. El conjunto queda ensamblado.

Transmisión directa a las ruedas

En los vehículos todo adelante o todo atrás, la transmisión del movimiento a las ruedas se realiza directamente desde la caja de cambios sin necesidad de árbol de transmisión. Cuando se trate de vehículos de motor y propulsión traseros, el enlace de la caja de cambios con las ruedas deberá efectuarse con interposición de juntas elásticas y deslizantes que permitan el movimiento ascendente y descendente de las ruedas con respecto al bastidor. Los vehículos dotados con motor y tracción delantera utilizan un sistema de transmisión donde las ruedas están enlazadas a la caja de cambios directamente por los ejes de transmisión que, dependiendo de la disposición de montaje del conjunto motopropulsor (longitudinal o transversal), adoptan diferentes configuraciones. En el caso concreto de motor transversal, dado que la caja de cambios está situada lateralmente y desplazada a uno de los lados, uno de los ejes de transmisión resulta excesivamente largo, por lo que es necesario dotarle de un contrapeso de equilibrado; en otras aplicaciones se dispone un árbol intermedio al que se enlaza la transmisión de ese lado, que resulta en longitud similar a la del otro lado. Los vehículos de tracción delantera con motor longitudinal presentan una disposición de montaje en la que la transmisión se enlaza a la caja de velocidades en un estriado sobre el planetario correspondiente, mientras que por el otro extremo se une al buje de rueda también por medio de un estriado. Este tipo de transmisiones debe estar provisto de juntas que permitan, además del movimiento oscilante de la rueda, su orientación, ya que en este caso son directrices. Por esta razón, en los vehículos todo adelante se emplean juntas homocinéticas. En el extremo de la transmisión del lado de unión a la caja de cambios suele disponerse una junta deslizante trípode, que consiste en un trípode formado por tres pernos en los que acoplan los rodillos que se alojan en tres ranuras cilíndricas del cajeado, el cual va estriado al planetario del diferencial. En el trípode se aloja, a su vez, el palier estriado sobre él, resultando de todo una junta homocinética deslizante. En el lado de la rueda suele disponerse una junta homocinética del tipo de bolas, provista de seis bolas de acero mantenidas en una jaula apropiada y que pueden deslizarse en unas gargantas tóricas formadas en los semiejes conductor y conducido.

Clasificación de vehículos con transmisión a las cuatro ruedas

Vehículos todo-terreno

Están concebidos para poder desplazarse por cualquier tipo de terreno, superar fuertes desniveles y soportar elevadas torsiones del chasis, además actualmente se les piden buenas prestaciones en carreteras y en uso cotidiano. Este tipo de vehículos utilizaba en exclusiva la propulsión del tren trasero con conexión manual del tren delantero, pero actualmente se emplea también la transmisión integral permanente con diferencial central o viscoacoplador. Sin embargo, lo común es la caja reductora que se acopla a la caja de cambios y tiene la peculiaridad de disponer de dos relaciones de transmisión que pueden ser seleccionadas con una palanca. La relación más larga es la normal o carretera y la corta o reductora selecciona una desmultiplicación entre 2 y 3 a 1. La función de la caja reductora en los todo-terreno es multiplicar el par de salida de la caja de cambios para coronar fuertes pendientes, avanzar lentamente por terrenos accidentados y vadear con seguridad. De la caja reductora salen las transmisiones para cada uno de los ejes y el paso de movimiento desde la caja de cambios a la salida de las transmisiones puede efectuarse por piñones y por cadena. La estructura de una caja reductora está constituida por dos ejes con dos piñones cada uno. El eje de entrada de movimiento está situado en prolongación con el eje de salida sobre el que se apoya. Sobre este eje de entrada se monta loco el piñón que engrana en toma constante con el del eje de salida para el tren delantero, montado loco sobre él. El eje de salida para el tren trasero forma parte de un piñón que engrana en toma directa con otro montado estriado sobre el eje de salida para el tren delantero. En cada uno de los ejes se montan los correspondientes sincronizadores.

Turismos 4×4

Derivan de vehículos convencionales con los que comparten todas las características excepto la transmisión. Su diseño les permite moverse por terrenos deslizantes y pistas de tierra y barro, pero no soportan fuertes torsiones del chasis. Con estos automóviles se busca una buena capacidad de tracción, cualquiera que sea el estado del piso. Los sistemas de transmisión utilizados son: 1. Transmisión integral permanente con bloqueo del diferencial central con servocomando. 2. Transmisión integral permanente con bloqueo de los diferenciales central y trasero por conjunto viscoso. 3. Transmisión integral permanente con conjunto viscoso central. 4. Tracción delantera con conexión del eje trasero y bloqueo de su diferencial con servocomando. 5. Transmisión integral permanente con diferencial central de satélites helicoidales (torsen) y diferencial trasero con bloqueo por servocomando.

Vehículos 4×4 de altas prestaciones

Cuando la potencia y el par a transmitir a las ruedas son muy importantes, la transmisión integral permite aprovechar mejor la tracción del vehículo al repartir el par entre las cuatro ruedas. Generalmente, el sistema de transmisión cuenta con un calculador electrónico que recibe información de la velocidad de las ruedas delanteras y traseras, ángulo de giro de la dirección, posición del acelerador, accionamiento del pedal de freno, etc. Y establece un tipo de funcionamiento de la transmisión en las siguientes condiciones: 1. Propulsión trasera normal. 2. Transmisión integral con diferencial central que reparte el par motor entre los ejes, 35% delante y 65% atrás. 3. Transmisión integral con bloqueo electrohidráulico del diferencial central. 4. Transmisión integral con bloqueo electrohidráulico de los diferenciales central y posterior. 5. Reducción de par en las aceleraciones de piso deslizante. 6. Desconexión de la transmisión integral al entrar en funcionamiento el sistema de frenos ABS. En otros vehículos de altas prestaciones, el reparto de par entre los trenes varía de forma automática no solamente por las condiciones de adherencia, sino también por la inclinación longitudinal de la carrocería. En la actualidad, está siendo utilizado en vehículos de altas prestaciones un sistema denominado control automático de tracción y estabilidad, cuya misión es evitar el deslizamiento de las ruedas motrices.