Los engranajes en la industria automotriz

Dic 18, 2023La mecánica0 Comentarios

Qué son los engranajes

Podemos definir un engranaje como aquellos mecanismos empleados en máquinas y vehículos compuestos por una o más ruedas dentadas. Su misión es la de transmitir movimiento o potencia mecánica entre los diferentes componentes. Si las dos ruedas son de distinto tamaño podemos denominar a la mayor de ellas como corona y a la de menor tamaño como piñon.

El ejemplo más conocido de aplicación de los engranajes es el de transmitir movimiento desde una fuente de energía (motor) hasta otros componentes de la máquina o vehículo. En el camino del moviemiento que transcurre desde el motor hasta las ruedas intervienen una gran cantidad de engranajes: caja de cambios, diferencial, piñón de ataque y corona, etc.

Tipos de engranajes

Dependiendo de la función a realizar existen diferentes tipos de engranajes. Cada uno de ellos está diseñado para desarrollar un determinado tipo de movimiento y transmisión de la energía.

Los engranajes rectos tienen dispuestos sus dientes en disposición de línea recta. Destacan por la sencillez de su fabricación y porque transmiten de una manera muy eficiente la energía y el movimiento. Podemos considerar que son los más comunes en la fabricación de automóviles y motocicletas.

Los engranajes cónicos son aquellos que tienen sus dientes en forma de cono geométrico. Un ejemplo muy utilizado es el piñón de ataque que está situado en el extremo del árbol de transmisión y engrana con la corona.

Los engranajes cónicos en espiral son engranajes cónicos con líneas de dientes arqueadas. tienen las ventajas, con respecto a los engranajes cónicos rectos, que son más eficientes, silenciosos, resistentes y permiten menores vibraciones. Por otro lado, son más difíciles de fabricar. Debido a que los dientes están arqueados, provocan fuerzas de empuje en la dirección axial. Dentro de los engranajes cónicos en espiral, el que tiene ángulos de torsión cero se llama engranaje cónico cero. Un ejemplo de engranaje cónico en espiral es el utilizado en la transmisión entre el volante y las ruedas.

Los engranajes planetarios son aquellos que giran en una cierta órbita circular alrededor de otros. El diferencial es un buen ejemplo con sus engranajes planetarios y anillos. Se utilizan para adecuar la velocidad de cada una de las ruedas del eje motriz al recorrido durante las curvas. La rueda situada en el interior de la curva realiza un recorrido menor que la rueda del lado exterior. El diferencial se encarga de repartir la potencia motriz respetando el desarrollo de cada rueda en su recorrido específico.

Los engranajes helicoidales tienen los dientes en disposición angular. La ventaja con respecto a los engranajes rectos es que son más silenciosos y ocasionan menos vibraciones. Se utilizan habitualmente en las transmisiones. También generan grandes cantidades de empuje y utilizan cojinetes para mejorar el soporte de la carga de empuje. Los engranajes helicoidales pueden ajustar el ángulo de rotación hasta 90 grados cuando se montan en ejes perpendiculares. 

Los engranajes en cremallera se suelen emplear en algunos vehículos que tienen su sistema de dirección de este tipo. Este engranaje es cilíndrico y el radio del cilindro de paso es infinito. La cremallera tiene dientes del mismo tamaño y forma. Están dispuestos en distancias iguales a lo largo de una superficie plana o una varilla recta. Al coincidir con un piñón de engranaje cilíndrico, transforma el movimiento de rotación en movimiento lineal.  La función principal del piñón y cremallera es la conversión del movimiento rotacional del volante en el movimiento lineal requerido para que giren las ruedas del vehículo.

Los engranajes en la industria automotriz

Función de los engranajes en los vehículos

Los vehículos automóviles y las motocicletas son, en realidad, máquinas compuestas de elementos mecánicos y accesorios. Las máquinas mecánicas convierten algún tipo de energía en movimiento permitiendo el desplazamiento de las personas o mercancías.

Por regla general, los movimientos de las piezas internas se transmiten por medio de los engranajes. Cada tipo de engranaje tiene como función algún determinado tipo de transmisión de movimiento.

Las cajas de cambio de velocidades están compuestas por un conjunto de ejes y engranajes que permiten adaptar la potencia del motor a la velocidad de vehículo en cada caso determinado de la conducción: al arrancar se selecciona la velocidad más corta y se va aumentando la marcha a medida que el vehículo va aumentando la velocidad. Esto se conoce como desarrollo o relación de marchas.

Además, la selección de cada relación de cambios, determinada por los engranajes empleados, permite adaptar el par (torque) a las condiciones del terreno. En las subidas se emplean marchas más cortas que en los tramos llanos.

Otra función de los engranajes, los planetarios, permiten adaptar la velocidad de las ruedas motrices al recorrido específico en las curvas. La rueda interior recorre un trayecto menos que la rueda exterior. El mecanismo que regula esta adaptación se llama «diferencial» y está compuesto por engranajes planetarios, anillos y satélites.

Los engranajes de la dirección cumplen la función de transmitir el movimiento desde el volante del conductor hasta la barra de dirección. Los engranajes de este sistema pueden ser de cremallera o de tornillo.

Engranajes en los accesorios

Además de los engranajes principales encargados de la transmisión del movimiento desde el motor hacia las ruedas, existen otros engranajes que permiten el funcionamiento de elementos accesorios de los vehículos.

En la página https://klifex.com/ podemos ver algunos ejemplos de kits de reparación de vehículos (repair kits for vehicle), donde se ofrecen soluciones para reparaciones de accesorios y elementos del motor que contienen engranajes de diferentes funciones.

En la regulación de la altura de los faros delanteros intervienen engranajes que transmiten el movimiento desde el motor eléctrico hasta el mecanismo de elevación de cada faro. El motor eléctrico es accionado por el conductor desde el interior del vehículo.

Los frenos de estacionamiento del tipo eléctrico contienen engranajes encargados de accionar los mecanismos de bloqueo permanente de las ruedas o de los árboles de transmisión, en su caso.

Otros elementos auxiliares y de seguridad contienen engranajes para permitir su funcionamiento. Así pues tenemos accesorios como los limpiaparabrisas, las válvulas de mariposas del colector de admisión, mecanismos de actuación de acelerador, embragues, asientos eléctricos, casi todos los servos, espejos regulables por motores eléctricos y un largo etcétera.

Como conclusión podemos establecer que los engranajes son elementos de vital importancia para el correcto funcionamiento de las máquinas y los vehículos automóviles.

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