Així funciona, per exemple, la caixa de canvis
Els motors de combustió interna funcionen a altes velocitats, de manera que els diferents engranatges del canvi són necessaris per transmetre el parell motor a les rodes motrius, que giren molt més lentament. En aquest nou lliurament de Mecànica bàsica t’expliquem com funciona la caixa de canvis.
La caixa de canvis d’un vehicle ofereix una selecció de marxes per a diferents situacions: arrencar en pla o en pendent, pujar un turó, circular a velocitat de creuer…
Sol aparèixer entre el motor i la transmissió, després de l’embragatge. Els cotxes actuals amb transmissions manuals tenen cinc o sis velocitats i marxa enrere, així com una posició neutral (coneguda com a punt mort). En els diagrames que aquí et vam mostrar, hem triat una de quatre marxes, per simplificar el diagrama.
Com funciona?
La palanca de canvis és accionada pel conductor i es troba connectada a una sèrie de barres de selector, a la part superior o lateral de la caixa de canvis. Les barres jeuen en paral·lel amb els eixos que porten els diferents pinyons.
El disseny més normal és la caixa de canvis d’engranatge constant. Aquesta compta amb tres eixos: l’eix d’entrada, l’eix intermedi i l’eix principal.
El motor acciona l’eix d’entrada, el qual impulsa a l’eix intermedi. L’eix intermedi gira els engranatges en l’eix principal, encara que aquests giren lliurement fins que es bloquegen per mitjà del dispositiu sincronitzador, que està calçat a l’eix.
El dispositiu sincronitzador és el que realment acciona el conductor, a través d’una barra selectora amb una forquilla que mou el sincronitzador per engranar la marxa.
L’anell sincronitzador, un dispositiu de retard, és el ‘refinament’ final a la caixa de canvis. Evita l’acoblament d’un canvi fins que les velocitats de l’eix es sincronitzen.
En alguns automòbils s’inclou un canvi addicional, anomenat overdrive. És més alt que el canvi superior, de manera que d’aquesta manera ofereix una conducció més econòmica.
Com és la relació dels canvis
Punt mort
Tots els engranatges, excepte els necessaris per a la marxa enrere, estan constantment engranant. Els engranatges en l’eix de sortida giren lliurement al seu voltant, mentre que aquells en l’eix intermedi estan fixos. No hi ha transmissió.
Primera marxa
En primera, l’engranatge més petit en l’eix intermedi (amb el mínim de dents) es bloqueja, passant la transmissió a través de l’engranatge més gran en l’eix principal, i donant un alt parell motor i una baixa velocitat per una arrencada des parat, en pla o en pendent.
Segona marxa
En segona, la diferència de diàmetre dels engranatges en els dos eixos es redueix, el que es tradueix en un augment de velocitat i en un menor increment del parell motor. La proporció és ideal per pujar pendents molt drets, circular a baixa velocitat o aturar-(encara que en frenar totalment les rodes calgui posar punt mort perquè el motor no es cali).
Tercera marxa
En tercera, un engranatge encara més gran en l’eix intermedi augmenta la velocitat encara més, tot i que redueix l’increment del parell motor. La tercera velocitat proporciona agilitat conduint a la ciutat a velocitats que ronden les màximes permeses en aquests trams.
Quarta marxa
En quarta (aquí és l’última velocitat, amb el que és la més llarga), l’eix d’entrada i l’eix principal es traven junts, oferint una ‘transmissió directa’: una revolució de l’eix de propulsió per a cada revolució del cigonyal. No hi ha un augment en el parell motor.
Marxa enrere
Per accionar la marxa enrere, un pinyó s’interposa entre els engranatges dels dos eixos, fent que l’eix principal canviï al sentit contrari. Generalment, aquesta marxa no està sincronitzada.
Què són els canvis sincronitzats?
El dispositiu sincronitzador és un anell amb dents a l’interior, que es munta en una boixa dentat calçat a l’eix. Quan el conductor selecciona una marxa, fent coincidir les superfícies de fricció en forma de con sobre la boixa i la unitat de transmissió de canvis, des del engranatge de gir a través de la boixa cap a l’eix, es sincronitza la velocitat dels dos eixos.
Amb un altre moviment de la palanca de canvis, l’anell es mou al llarg de la boixa per una distància curta, fins que les seves dents engranen amb les dents bisellats de les grapes a un costat de la roda, de manera que el boixa i l’engranatge es traven junts.
Els dissenys moderns també inclouen un anell sincronitzador interposat entre les superfícies de fricció. L’anell sincronitzador té grapes dentades, està fet de materials més tous i s’ajusta amb més comoditat en l’eix que al rodet.
L’anell sincronitzador ha d’estar situat precisament a un costat de la boixa per mitjà de llengüetes o “dits”, abans que les seves dents s’alineïn amb els de l’anell.
En el temps que aquest necessita per localitzar-se a si mateix, les velocitats dels eixos es sincronitzen, de manera que el conductor no pot fer que cap dent xoc.
La majoria dels cotxes moderns tenen sincronitzades totes les marxes d’avanç, encara que en els models que no ho són, la sincronització no es proporciona a la primera marxa.
Font: www.comofuncionaunauto.com
