Eje intermedio

Un eje intermedio es un eje dentro de una caja de cambios que lleva engranajes , pero no transfiere la transmisión primaria de la caja de cambios ni hacia adentro ni hacia afuera de la caja de cambios. ^{[1] [2]} Los ejes intermedios son más conocidos por su uso en las cajas de cambios de los automóviles, donde eran una parte omnipresente del diseño de tracción trasera. Con el cambio a la tracción delantera, el uso de ejes intermedios ahora es más raro.

El eje de transmisión lleva la potencia de entrada a la caja de cambios. El eje impulsado es el eje de salida de la caja de cambios. En las cajas de cambios de automóviles con ejes intermedios, estos dos ejes emergen de extremos opuestos de la caja de cambios, lo que resulta conveniente para los automóviles con tracción trasera, pero puede ser una desventaja para otros diseños. ^[3]

En general, en el caso de las cajas de cambios, los grupos de engranajes ^[i] montados en un eje intermedio pueden girar libremente sobre un eje fijo o pueden ser parte de un eje que luego gira sobre cojinetes. Puede haber varios grupos separados en un eje compartido y estos pueden girar libremente entre sí. ^[ii]

El término eje intermedio tiene su origen en la maquinaria de los molinos de agua . El eje intermedio es el eje que lleva los engranajes y que une el molino (el pequeño engranaje recto impulsado a mayor velocidad por la rueda hidráulica ) a cualquier eje vertical que lleve las muelas . El término eje intermedio también lo usaban los mecánicos de molinos , tanto de viento como de agua, para referirse a un eje que impulsaba maquinaria secundaria, como polipastos de sacos, en lugar de la maquinaria principal de molienda.

El término eje intermedio también se aplicó a los tornos con engranajes traseros . Se trataba de tornos con un mecanismo de baja velocidad además de su transmisión por correa habitual. Este mecanismo utilizaba dos engranajes en un eje intermedio detrás del cabezal , lo que daba como resultado un engranaje de reducción doble.

En la caja de cambios manual típica de un automóvil con tracción trasera , el eje de transmisión ( entrada ) está en línea con el eje impulsado ( salida ), pero no está conectado permanentemente a él. Un engranaje reductor en el eje de transmisión impulsa el eje intermedio. En las transmisiones de automóviles, también se utiliza el término eje intermedio . ^[4] Luego, se pueden conectar varios engranajes en el eje intermedio, uno a la vez, al eje impulsado. La selección de cada uno de estos engranajes a su vez proporciona las diversas relaciones de la caja de cambios. ^[5] Todas estas relaciones de transmisión son engranajes de reducción, siendo la velocidad del motor mayor que la velocidad de entrada a la transmisión final del eje trasero .

Las primeras cajas de cambios utilizaban engranajes deslizantes para acoplar y desacoplar la transmisión. Estos eran difíciles de operar y también desgastaban las superficies de trabajo principales de los engranajes. Una mejora temprana fue utilizar embragues de garras separados para acoplar los engranajes, dejando los engranajes en " engranaje constante ". Un desarrollo posterior y más gradual fue la introducción del sincronizador . Se trata de un embrague de fricción totalmente metálico además del embrague de garras positivo, que acopla gradualmente los engranajes y hace coincidir su velocidad antes de que se acople el embrague de garras. ^[6]

La marcha más alta de la caja de cambios se consigue sin estos engranajes, sino acoplando el eje impulsado directamente al eje impulsor a través de otro embrague de garras. Esto da como resultado una marcha más alta de "transmisión directa", que tiene ventajas tanto en eficiencia como en silencio a velocidad de crucero. Una caja de cambios típica tenía pérdidas del 2% en cada juego de engranajes, es decir, un 4% para los rangos intermedios a través de sus dos marchas, pero cerca del 0% para la marcha más alta de transmisión directa. ^[3] Como la marcha más alta directa no transmite par a través de los engranajes, también es más silenciosa.

En teoría, también es posible proporcionar una marcha superior con sobremarcha , otra marcha indirecta, pero con una relación de aceleración en lugar de la relación de reducción de las otras marchas. La relación de transmisión directa se convierte entonces en la segunda marcha superior o tercera. Esta disposición se utilizó en algunos de los primeros coches, pero no era habitual. ^[3] Cuando se proporciona sobremarcha para un coche de tracción trasera, esto casi siempre se hace añadiendo una caja de cambios con sobremarcha independiente al eje de salida de la caja de cambios, normalmente fuera de la carcasa de la caja de cambios. ^[7]

Debido a la disposición de la caja de cambios, el eje intermedio normalmente se monta en la parte inferior de la carcasa de la caja de cambios, debajo de los otros ejes. La palanca de cambios entra por la parte superior de la carcasa, por lo que es más conveniente que los componentes deslizantes de los embragues de garras se monten en el eje impulsado, en lugar de en el eje intermedio. Por lo tanto, el conjunto de engranajes del eje intermedio suele ser un componente simple de una sola pieza, típicamente engranajes de hierro fundido que giran sobre cojinetes en un eje de acero fijo. Los cojinetes pueden ser casquillos de bronce fosforoso simples o, para aplicaciones de alta carga, rodillos de agujas . ^[4]

Cuando se deben proporcionar grandes cantidades de relaciones de transmisión, seis o más, se requerirá un tercer grupo de engranajes o más en el eje intermedio. ^[iii] Para mantener las proporciones de la caja de cambios general más compacta, en lugar de volverse larga y delgada, estas cajas de cambios pueden usar ejes intermedios gemelos. Esto requiere un engranaje impulsado adicional para cada eje intermedio, pero el mecanismo es muy similar en lo demás. El uso de múltiples ejes intermedios también se desarrolló en la caja de cambios de embrague múltiple , utilizada para algunos autobuses, donde cada relación tiene su propio eje intermedio y se utilizan embragues de placa o hidráulicos separados, en lugar de embragues de garras, para seleccionar entre ellos. ^[8]

Cuando se requiere una toma de fuerza , generalmente para vehículos industriales que impulsan cabrestantes , bombas hidráulicas , etc., esta a menudo se acciona desde un extremo del eje intermedio, ya que este es un eje más accesible que los ejes principales, que ya están en uso por el tren motriz .

Algunas cajas de cambios no utilizan un eje intermedio, sino que dependen de engranajes indirectos en todas partes. ^[3]

En algunos de los primeros coches se utilizaron transmisiones totalmente indirectas, antes de que se reconocieran las ventajas de la transmisión directa. No contienen embragues de garras; en aquella época, el cambio de marchas se realizaba todavía deslizando las marchas hacia dentro y hacia fuera. Una vez que se empezó a utilizar el embrague de garras, se reconoció inmediatamente la ventaja adicional de una transmisión directa.

Con la popularidad de la tracción delantera a partir de la década de 1960, las cajas de cambios totalmente indirectas se han vuelto comunes. Estas se han utilizado tanto para diseños de motor transversales , donde el desplazamiento de dos ejes es más conveniente que la disposición en línea de una caja de cambios de eje intermedio, ^[9] como para diseños de transeje longitudinal , como el VW Beetle o muchos Renault , ^[iv] donde el requisito era tener ejes de transmisión e impulso en el mismo extremo de la caja de cambios.

Aunque la pérdida de la relación superior de transmisión directa pierde la capacidad de pérdidas del 0% al navegar, esto se compensa reduciendo las pérdidas en otras relaciones del 4% al 2%. ^{[v] [3] El ruido también se reduce mediante} la metalurgia moderna y el tallado de engranajes , que dan perfiles de engranajes más silenciosos y eficientes .

Como la eficiencia de la caja de cambios permanece constante para todas las relaciones de una caja de cambios totalmente indirecta, ahora es conveniente proporcionar marchas superiores con sobremarcha, incluso cuando ya no son de transmisión directa o relaciones 1:1. Uno de los primeros automóviles del mercado de masas que ofrecieron esta característica fue el VW Polo y el Formel E , con una relación de sobremarcha deliberadamente etiquetada como "-E" para "economía".

• Eje intermedio