La transmisión del movimiento de la caja de cambios a las ruedas necesita de unos elementos que se van a encargar de este cometido. Estos elementos van a depender principalmente de la posición que ocupe el motor en el vehículo (delantero, trasero) y de la posición de las ruedas motrices ("tracción" delantera, "propulsión" trasera, tracción total 4x4). Estos elementos de transmisión están sometidos a esfuerzos constantes de torsión; en consecuencia, deben diseñarse para sopotar estos esfuerzos sin deformación y ser capaces de transmitir todo el par motor a las ruedas.
Como el motor y caja de cambios van fijos al bastidor y las ruedas van montadas sobre un sistema elastico de suspensión, éstas se hallan sometidas a continuos desplazamientos de vaivén por las irregularidades del terreno. Por lo tanto el enlace entre la caja de cambios y las ruedas no puede ser rígido, sino que ha de estar preparado para adaptarse a esas deformaciones.
Según la situación del grupo motopropulsor y de las ruedas motrices en el vehículo, se emplean diferentes sistemas de transmisión, acoplando juntas y semiarboles adaptados al sistema elegido.
- En los vehículos con motor delantero y propulsión trasera, el enlace caja de cambios puente trasero con diferencial se realiza por medio de de un árbol de transmisión que lleva adaptado un sistema de juntas elásticas para absorber las deformaciones oscilantes del puente. En este sistema, el enlace del diferencial con las ruedas se realiza por medio de unos semiarboles rigidos llamados palieres, alojados en el interior del puente trasero.
- En los vehículos con motor y propulsión traseros o motor y tracción delanteros, la transmisión se realiza directamente desde la caja de cambios a las ruedas. En este caso no existe puente diferencial ni árbol de transmisión. El diferencial esta formando conjunto con la caja de cambios y la unión de este conjunto con las ruedas se hace por medio de un enlace que no puede ser rigido. Con este fin se usan semiarboles con interposición de juntas elásticas que permitan el movimiento oscilante de la rueda cuando el vehículo esta en movimiento.Cualquiera que sea el sistema de juntas empleadas en la transmisión, estas deben cumplir la condición de ser oscilantes y deslizantes, para permitir los desplazamientos de la rueda y a la vez adaptarse a las variaciones de longitud producidas en los semiarboles por causa de esos desplazamientos.
- En los vehículos con tracción a las 4 ruedas (4x4), la transmisión del movimiento a las ruedas se complica ya que se necesitan mas elementos, como otro árbol de transmisión que transmita el movimiento generalmente a las ruedas traseras, esto viene acompañado con el uso de otro diferencial.
Arboles de transmisión
Estan sometidos en su funcionamiento a esfuerzos constantes de torsión que son contrarrestados por la elastidad del material. Por este motivo están diseñados para que aguanten el máximo de revoluciones sin deformarse. Se fabrican en tubo de acero elástico, con su sección longitudinal en forma de uso (mas grueso en el medio que en los extremos) y perfectamente equilibrados para no favorecer los esfuerzos en ningún punto determinado.
Ademas del esfuerzo de torsíon, el árbol de transmisión está sometido a otro de oscilación alrededor de su centro fijo de rotación. Debido a este movimiento de oscilación se modifican continuamente las longitudes de las uniones, dando como resultado un movimiento axial del árbol de transmisión
Arboles de transmisión con juntas universales cardan
La juntas cardan son las mas empleadas en la actualidad, ya que pueden transmitir un gran par motor y permite desplazamientos angulares de hasta 15º en las de cotrucción normal, llegando hasta los 25º en las de construcción especial. Tienen el inconveniente de que cuando los ejes giran desalineados quedan sometidos a variaciones de velocidad angular y, por tanto, a esfuerzos alternos que aumentan la fatiga de los materiales de los que estan construidos.
La oscilacion de la velocidad es mayor cuanto mayor sea el ángulo (A, de la figura inferior) aunque, normalmente, este ángulo en los vehículos es muy pequeño y, por tanto, las variaciones de velocidad son prácticamente despreciables.
La junta cardan esta constituida por dos horquillas (1) unidas entre si por una cruceta (2), montada sobre cojinetes de agujas (3) encajados a presión en los alojamientos de las horquillas y sujetos a ellas mediante circlips o bridas de retención (4).
Una de las horquillas va unida al tubo de la transmisión (9) y la otra lleva la brida de acoplamiento para su unión al grupo propulsor del puente. En el otro lado del tubo, la junta cardan va montada sobre una unión deslizante, formada por un manguito (5) estriado interiormente que forma parte de una de las horquillas, acoplandose al estriado (6) del tubo (9). El conjunto asi formado constituye una unión oscilante y deslizante.
Estos árboles no sufren, generalmente, averías de ningún tipo, salvo rotura del propio árbol, en cuyo caso hay que cambiar el conjunto, ya que no admite reparación. El único desgaste que pueden sufrir esta en los cojinetes de la cruceta, en cuyo caso se sustituyen éstos o se procede a cambiar la cruceta.
La protección del acoplamiento estriado la asegura el casquillo guardapolvo (7) y el engrase de las artículaciones de la junta cardan se efectua con grase consistente por los engrasadores (8).
Arboles con juntas universales elásticas
Estos árboles se emplean cuando el puente trasero va fijo a la carroceria o para secciones intermedias de transmisión; por tanto, no necesitan transmitir el giro con grandes variaciones angulares. Como juntas se emplean discos de tejido o artículaciones de goma interpuesta entre dos bridas sujetas con pernos de unión.
Las juntas de disco, permiten un ángulo de desviación de 3 a 5º y estan constituidas por uno o dos discos elásticos (tejido de tela engomada), interpuestos entre la brida del puente o caja de cambios y la brida de transmisión.
Las juntas con artículaciones de goma (silentblock), al ser mas elasticas que los discos, permiten desviaciones angulares de 5 a 8º. Tienen la ventaja de amortiguar las oscilaciones y ruidos en la transmisión; además, pueden eliminar el elemento deslizante, debido a su propia elasticidad transversal, cuando va montada entre elementos fijos.
Semiárboles de transmisión o palieres
Los semiarboles o palieres pueden ser rigidos o articulados (para suspensiones independiente) tienen la misión de transmitir el movimiento desde el diferencial a las ruedas. Estan constituidos por un eje de acero forjado, uno de sus extremos se acopla al planetario del diferencial y, el otro extremo se acopla al cubo de la rueda.
En vehiculos con motor delantero y propulsión trasera dotada de puente trasero flotante (sin suspensión independiente) se emplean para el montaje de estos semiárboles, varios sistemas:
- Montaje semiflotante: En este sistema el palier (1) se apoya por un extremo en el planetario (2) del diferencial y, por el otro lado, lo hace en la trompeta (3) del puente, a través de un cojinete (4). Con este montaje, el peso del vehículo descansa en (P) y queda totalmente soportado por el palier que, además, transmite el giro a la rueda; queda, por tanto, sometido a esfuerzos de flexión y torsión; por esta razón, estos palieres tiene que ser de construcción mas robustos.
- Montaje tres cuartos flotante: En este montaje el palier se une al cubo de la rueda, siendo este el que se une al mangón (3) a través de un cojinete (4). En este caso, el peso del vehículo se transmite desde la trompeta del puente al cubo de la rueda y el palier queda libre de este esfuerzo, teniendo únicamente que mantener el cubo alineado y transmitir el giro.
- Montaje flotante: En este montaje (el mas utilizado en los camiones) el cubo de la rueda se apoya en el mangón del puente (3) a través de dos cojinetes (4), quedando así alineada la rueda que soporta el peso del vehículo. El palier queda liberado de todo esfuerzo, ya que solamente tiene que transmitir el giro de las ruedas.En los montajes semiflotantes y tres cuartos flotante, el palier no puede ser extraido del puente sin haber antes liberado a la rueda del peso del vehículo, cosa que no ocurre con este ultimo sistema en el que, como puede verse, el palier queda totalmente libre.
Semiárboles para transmisión con motor y propulsión traseros y suspensión independiente
Uno de los mas empleados es el que se ve en la figura inferior, donde el palier (1) se une por un extremo al planetario por medio de los patines (2) alojados en el cajeado del mismo. Su form esferica les permte deslizarse en el cajeado y adaptarse perfectamente a cualquier posición del palier. Por el otro extremo se acopla el manguito (3) por medio del estriado de ambos y que permite el deslizamiento del palier dentro del mismo, ajustando así la longitud diferencial-rueda por muy accidentado que sea el terreno.
El árbol (4) de la rueda se acopla por medio de su estriado a la junta elástica (5), que consiste en un manguito o taco de caucho con un estriado interior, para que su acoplamieno al árbol de la rueda sea elástico, sujeto al mismo con la tuerca (6). La junta elástica (5) se une al manguito (3) y transmite así el movimiento desde el planetario a la rueda montada en la cabeza del árbol (4).
La junta elástica (5) y los patines (2) constituyen el sistema oscilante que hace que el giro pueda transmitirse a la rueda en cualquier posición de la misma, debido a las desigualdades del terreno. El sistema va montado al aire y lleva un protector de goma (9) para evitar que entre polvo en el interior de la caja de cambios.
Otro tipo de semiarbol para motor y propulsión traseros es el que se ve en la figura inferior que consiste en interponer una junta cardan, la cual se une por uno de sus extremos al planetario y, por el otro lado, al palier y cubo de rueda.
En este sistema el palier no va montado al aire, sino dentro de una trompeta que va unida al carter por un sistema que permite adaptarse a las incidencias del terreno, apoyándose al palier en esta trompeta con interposición del rodamiento.
