TRANSMISIÓN - Definición - Significado

Los órganos del automóvil que se indican globalmente con la palabra transmisión son (por el orden en que el par motor los atraviesa) los siguientes:

- el grupo del embrague y la caja de cambios, en las transmisiones de mando manual, y los órganos equivalentes en los sistemas automáticos;

- el árbol de transmisión y sus correspondientes juntas de Cardan o universales (puede estar ubicado también entre el embrague y el cambio);

- el mecanismo diferencial;

- los semiejes, o bien un solo eje rígido, cuando falta el diferencial:

- las ruedas del vehículo.

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Las funciones que la transmisión de un automóvil ha de realizar son las siguientes: desconectar mecánicamente las ruedas motrices del motor; conseguir una relación de velocidad diferente entre el motor y las ruedas; transmitir el par motor desde el cigüeñal, que es una masa suspendida, a las ruedas del automóvil, que no lo son y que poseen la libertad de movimiento necesaria respecto al aparato motor; repartir la potencia entre las ruedas en relación con las exigencias específicas de la locomoción.

La primera función se realiza tanto con la maniobra de acoplamiento (por embrague) como mediante la posición de la palanca en punto muerto. En los cambios de velocidad dotados de junta hidráulica o de convertidor de par (cambios mixtos) falta el embrague, y la adaptación progresiva de las velocidades del árbol conducido a las del cigüeñal se obtiene con una variación del escurrimiento oleodinámico en la junta o en el convertidor de par. Incluso en las transmisiones mixtas (oleodinámico-mecánicas) existe una posición de punto muerto del cambio, que suele accionarse manualmente.

La obtención de diferentes relaciones de velocidad entre el número de revoluciones del cigüeñal y el de las ruedas se consigue haciendo pasar la transmisión del movimiento a través de sistemas de engranajes (transmisiones exclusivamente mecánicas), o bien primero a través de una junta o un convertidor, oleodinamico de par y, sucesivamente, a través de los engranajes, en general planetarios (transmisiones mixtas) que permiten variar el valor de la relación de transmisión. La transferencia del par motor desde elementos suspendidos del vehículo a otros no suspendidos se hace posible interponiendo (en los semiejes, en la solución automovilística más moderna, que lleva ejes oscilantes y suspensiones independientes de las ruedas del vehículo) unas juntas universales, las cuales permiten una transmisión del movimiento incluso entre los árboles cuyos ejes no estén alineados sino que formen entre sí ángulos de varios grados y, por tanto, facilitan la adaptación a los cambios recíprocos en posición. Sobre el eje del motopropulsor suele montarse una junta elástica, la cual absorbe las pequeñas desalineaciones e incluso las violentas acciones dinámicas producidas por las vibraciones repentinas y bruscas del embrague.

En los automóviles dotados de puente rígido trasero, se empleaba con profusión la denominada transmisión entubada, constituida por un elemento tubular, el cual, además de transmitir el impulso que llegaba de las ruedas del vehículo a la carrocería, neutralizaba el par de reacción en el puente. La función de impedir desplazamientos transversales entre el puente trasero y la carrocería, permitiendo al mismo tiempo una traslación vertical, puede ser desarrollada tanto con tirantes o barras de reacción adecuadamente orientados, como por medio de una barra de anclaje transversal. Esta última se conoce con el nombre de barra Panhard, porque fue adoptada inicialmente por la marca francesa Panhard et Lévassor.

Las transmisiones en los automóviles con motor y tracción delanteros (todo delante) y traseros (todo atrás) favorecen la reducción de longitud del árbol de transmisión respecto a la solución clásica con motor delantero y propulsión trasera y conllevan una disminución de peso. El mecanismo de la transmisión es más compacto, pero no cambia esencialmente en sus componentes.

El mecanismo diferencial, proyectado en 1827 por Pecquer, desarrolló, dentro de la transmisión, la misión de repartir la potencia motriz entre las ruedas del automóvil en función de las exigencias específicas de la locomoción. En los automóviles que tienen el motor transversal, el cambio de velocidades y el diferencial constituyen un grupo compacto, mientras que el par de engranajes de la reducción final de revoluciones es de ruedas dentadas cilindricas en lugar de cónicas.

Las primeras transmisiones emplearon sistemas intermediarios mediante poleas y correas lisas, similares a los reenvíos empleados en las transmisiones de los árboles en los talleres mecánicos del siglo pasado. Karl Benz fue el primero que resolvió el problema de intercalar en la transmisión del movimiento un cambio de las relaciones, de manera que se pudiesen superar los tramos de carreteras con pendientes. Los vehículos Benz de los años 1886-1887 sólo tenían una velocidad de locomoción y no poseían mecanismo de marcha atrás. En aquella época, los automóviles de Gottlieb Daimler, accionados por un motor bicilíndrico, vertical en posición transversal, realizaban la transmisión del movimiento mediante correas situadas por pares a cada lado del vehículo, con reenvío a un contraeje, sobre el que había montado un mecanismo diferencial de engranajes. Las distintas relaciones de velocidad se obtenían mediante una polea tensora de correa, que era accionada por una sola palanca para todas las marchas hacia delante. No existía mecanismo para la marcha atrás.

También los automóviles Darracq-Bollée, hasta alrededor de 1895, emplearon la transmisión de correa lisa única, pero con una polea de 5 escalones y, a partir de 1889, para la marcha atrás un cambio de tipo Kripto ideado por Karl Benz en 1887 y aplicado en los triciclos y cuadriciclos Benz a partir de 1888. El cambio Kripto estaba formado por un tren de engranajes epicicloidales y permitía obtener 2 relaciones de velocidad a voluntad del conductor: la primera en toma directa y la segunda con desmultiplicación; la transmisión se obtenía con 2 cadenas, que desde entonces substituyeron a las correas.

La introducción del cambio de velocidades con trenes de engranajes deslizables sobre el árbol y de 3 marchas (de balador) fue debida a G. Daimler y a W. Maybach. El acoplamiento era de cuerda y estaba accionado mediante un embrague gradual cónico. También Benz lo aplicó a su modelo break de 1889, que fue el primer automóvil Benz con motor bicilíndrico, el cual desarrollaba una potencia de 8 CV.

El cambio de balador fue muy empleado, especialmente en los automóviles de laPanhard et Lévassor, con motores Daimler. El diferencial estaba situado entre los engranajes del cambio de velocidades; el movimiento a las ruedas traseras del automóvil era transmitido mediante 2 cadenas laterales. La eliminación de las cadenas fue debida a Louis Renault en 1898, al idear una caja de cambio con dispositivo de toma directa y de balador. Los árboles del cambio de velocidades fueron, a finales del siglo XIX, dos o tres; en la solución de tres árboles, dos de ellos estaban situados uno a continuación del otro (el secundario y el con-traeje). En la versión de dos árboles, fueron colocados paralelos y denominados, uno árbol conductor y el otro árbol conducido; la transmisión del movimiento se efectuaba a través de un solo par de engranajes, mientras que en la versión de tres árboles se obtenía mediante dos pares de engranajes o directamente. La desventaja de estos cambios de velocidades de balador era el gran desgaste de los engranajes.

Bernardi, en sus triciclos automóviles (1893-1898) empleó embragues de cono de fricción y cable enrollado, ubicados a continuación del cigüeñal, y cambios con trenes de engranajes deslizables que él accionaba mediante una palanca situada debajo del manillar del vehículo, anticipando la solución técnica del cambio en el volante. Agrupó también el mando del embrague con el del acelerador, que actuaba sobre el regulador de marcha. Con el desplazamiento hacia atrás de una sola palanca se embragaba y se obtenía una aceleración progresiva de la marcha. Manteniendo la palanca primero en una posición de punto muerto y, después de haber efectuado la maniobra del cambio de relación de velocidad, volviéndola a desplazar hacía atrás, se obtenían las diferentes relaciones de velocidad. Para parar el vehículo era suficiente desplazar la palanca hacia delante; primero se conseguía una reducción de la velocidad hasta el valor mínimo, después el desembrague y, una vez superado el punto muerto, el cierre del freno envolvente, situado en el árbol secundario del cambio, que era de 3 marchas.

En el primer decenio de este siglo se produjo una difusión de los cambios de velocidad de balador con tres marchas hacia delante y una hacia atrás; la transmisión del movimiento a las ruedas traseras continuó obteniéndose por medio de cadenas hasta, aproximadamente, 1906. Después apareció la transmisión de Cardan y, aunque fue considerada más complicada y frágil que la de cadenas laterales, se difundió rápidamente. La transmisión de Cardan tuvo dos versiones características en aquellos años (alrededor de 1908): el árbol con reenvío al diferencial de tornillo sin fin y el árbol con reenvío de par cónico. El primer tipo, utilizado sobre todo en Gran Bretaña, desaparecería en 1920, dejando paso al par cónico y a sus ulteriores desarrollos (es decir, engranajes cónicos helicoidales y par cónico hipoide). El reenvío de tornillo sin fin, antes de desaparecer, dio lugar a algunas soluciones curiosas, una de las cuales, de relación variable, está ilustrada en la parte superior izquierda de la página 147. El cambio de 4 marchas se impuso desde 1908, sobre todo con el Berliet C2. Para evitar el enorme y rápido desgaste de los dientes, se inventó la solución de los cambios con los engranajes en toma constante junto con otros libres sobre el otro árbol y se aplicó un dispositivo de acanaladuras sobre el árbol conducido, de manera que a cada una de las mismas correspondiese una unión diferente, haciendo solidario uno de los pares de engranajes del cambio.

La introducción de los sincronizadores en los cambios de velocidades aconteció en los años treinta sólo para la relación de toma directa y para la de la tercera marcha y, más tarde, también para la segunda. Actualmente todas las relaciones de velocidad para las marchas hacia delante están sincronizadas en las transmisiones mecánicas de engranajes y están extendiéndose a las transmisiones mixtas (oleodinámico-mecánicas), en las que se interpone también un embrague entre el convertidor de par y la parte mecánica del cambio (modelo Fregate de Renault, modelos Dodge, De Soto, etc.).

Entre las iniciativas más antiguas que intentaban la transmisión del movimiento con posibilidad de variación continua de la velocidad deben recordarse los sistemas de transmisión de ángulo recto (vehículos Lepape de 1894, Cárter, GWK y otros de 1910-1920) en los cuales el cigüeñal y el árbol de transmisión formaban un ángulo de 90°. Un perfeccionamiento de este sistema de transmisión se consiguió con la introducción de conos o copas montados en los árboles antedichos (transmisiones Pelterie, de 1925; Hayes, de 1933, en los automóviles Austin, y Perbury, de 1962). Todas estas transmisiones consistían en un gran volante en forma de disco que giraba unido al motor. Una rueda, también de grandes proporciones, estaba en contacto con el disco y a 90° con el mismo. La rueda estaba revestida con material de fricción y podía moverse a lo largo del radio del disco produciendo relaciones que variaban con continuidad.

La solución que ha tenido más éxito ha sido la transmisión Variomatic, ideada en 1955 por la Daf, que constituye un retorno a las transmisiones de correa, pero de tipo trapecial y con poleas de garganta variable, que realiza un cambio continuo de las relaciones de velocidad entre un valor máximo y un mínimo, en función de un diámetro que varía con continuidad.

Se desarrollaron y emplearon también sistemas de transmisión eléctricos; especialmente el Owens-Entz, montado en algunos vehículos de la Owen Magnetic Car Corporation de Estados Unidos; en estos sistemas el volante, el embrague, el dispositivo de arranque y de encendido y los auxiliares del automóvil son reemplazados por máquinas eléctricas de corriente continua y por un regulador de tambor. Un inconveniente de este sistema lo constituía el que, en algunas circunstancias, la multiplicación del par motor no era suficiente, de manera que se impuso la necesidad de añadir unos engranajes, uno de los cuales era planetario, para la marcha atrás.

Las transmisiones completamente oleodiná-micas no se han impuesto todavía en los automóviles; las transmisiones mixtas pueden clasificarse en 4 categorías; con junta oleodiná-mica y engranajes planetarios; con convertidor oleodinámico de par y engranajes planetarios; con junta o con convertidor oleodinámico pero sin mando automático, y transmisiones oleostáticas.

No existe una transmisión del movimiento válida para todos los automóviles; las características técnicas de las transmisiones deben variarse en función de las características específicas de cada categoría de vehículo, de las del motor y, también, en función de la aplicación y de las prestaciones requeridas. El valor de la relación de transmisión más elevado se determina por el de la pendiente máxima de la carretera que se desea superar con el automóvil; el de la relación de transmisión más baja depende de exigencias prácticas. En líneas generales, el número de los cambios de marchas, en las transmisiones mecánicas, debe ser tanto mayor cuanto menos favorable sea el valor de la relación entre la potencia motriz y el peso del vehículo (mientras que en los camiones se tiende a un valor para dicha relación de aproximadamente 8 CV/t, en los coches la gama de variaciones de dicha relación es mucho más amplia, pasando desde unos 30 CV/t a 200 CV/t).

En los vehículos de turbina (preferiblemente, camiones pesados), a causa de la variación más favorable del par motor respecto a la gama de los regímenes de utilización, el número de relaciones puede ser reducido notablemente, con ventaja para la consecución de aceleraciones más elevadas (generalmente se emplean cambios de 6 marchas en los camiones propulsados mediante motores de turbina, en vez de las 8 o más marchas, obtenidas con reductores, en los de motor convencional).

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