Una transmisión manual ( MT ), también conocida como caja de cambios manual , transmisión estándar (en Canadá , el Reino Unido y los Estados Unidos ) o palanca de cambios (en los Estados Unidos), es un sistema de transmisión de vehículos de motor de varias velocidades donde los cambios de marcha requieren que el conductor seleccione manualmente las marchas operando una palanca de cambios y un embrague (que generalmente es un pedal para los automóviles o una palanca manual para las motocicletas).
Los primeros automóviles utilizaban transmisiones manuales de engranajes deslizantes con hasta tres relaciones de marcha hacia adelante. Desde la década de 1950, las transmisiones manuales de engranajes constantes se han vuelto cada vez más comunes y el número de relaciones de marcha hacia adelante ha aumentado hasta las transmisiones manuales de 5 y 6 velocidades para los vehículos actuales.
La alternativa a una transmisión manual es una transmisión automática . Los tipos más comunes de transmisiones automáticas son la transmisión automática hidráulica (AT) y la transmisión variable continua (CVT). La transmisión manual automatizada (AMT) y la transmisión de doble embrague (DCT) son internamente similares a una transmisión manual convencional, pero los cambios se realizan automáticamente.
Como alternativa, existen transmisiones semiautomáticas . Estos sistemas se basan en el diseño de una transmisión manual convencional y son técnicamente similares a ella. Tienen una palanca de cambios que requiere la intervención del conductor para cambiar de marcha manualmente, pero no se requiere que el conductor accione el pedal del embrague antes de cambiar de marcha. En cambio, el enlace mecánico del pedal del embrague se reemplaza por un actuador , servo o solenoide y sensores , que operan el sistema de embrague automáticamente cuando el conductor toca o mueve la palanca de cambios . Esto elimina la necesidad de un pedal de embrague físico.
Una transmisión manual requiere que el conductor opere la palanca de cambios y el embrague para cambiar de marcha (a diferencia de una transmisión automática o una transmisión semiautomática , donde una (normalmente el embrague) o ambas de estas funciones están automatizadas ). La mayoría de las transmisiones manuales para automóviles permiten al conductor seleccionar cualquier relación de marcha en cualquier momento, por ejemplo, cambiar de segunda a cuarta marcha, o de quinta a tercera marcha. Sin embargo, las transmisiones manuales secuenciales , que se utilizan comúnmente en motocicletas y coches de carreras , solo permiten al conductor seleccionar la siguiente marcha más alta o más baja.
En un vehículo con transmisión manual, el volante está unido al cigüeñal del motor , por lo que gira a la velocidad del motor. Un disco de embrague se encuentra entre el volante y la placa de presión de la transmisión, que está unida al eje de entrada de la transmisión, y controla si la transmisión está conectada al motor o no. El pedal del embrague controla la placa de presión ( embrague acoplado : no se presiona el pedal del embrague) o no está conectada al motor ( embrague desacoplado : se presiona el pedal del embrague). Cuando el motor está en marcha y el embrague está acoplado (es decir, el pedal del embrague está hacia arriba), el volante hace girar la placa de presión del embrague y, por lo tanto, la transmisión.
El diseño de la mayoría de las transmisiones manuales para automóviles es que las relaciones de transmisión se seleccionan bloqueando los pares de engranajes seleccionados en el eje de salida dentro de la transmisión. Esta es una diferencia fundamental en comparación con una transmisión automática hidráulica típica , que utiliza un diseño epicicloidal (planetario) y un convertidor de par hidráulico . Una transmisión automática que permite al conductor controlar la selección de marchas (como las levas de cambio o las posiciones "+/-" en el selector de marchas) se llama transmisión manumática y no se considera una transmisión manual. Algunas transmisiones automáticas se basan en la estructura mecánica y el diseño interno de una transmisión manual, pero tienen componentes adicionales (como actuadores y sensores controlados por computadora ) que controlan automáticamente el tiempo y la velocidad de los cambios de marcha y el embrague; este diseño generalmente se llama transmisión manual automatizada (o, a veces, transmisión manual sin embrague ).
Las transmisiones manuales contemporáneas para automóviles suelen utilizar cinco o seis relaciones de marcha adelante y una marcha atrás, sin embargo, en ocasiones se han producido transmisiones con entre dos y siete marchas. Las transmisiones para camiones y otros equipos pesados suelen tener entre ocho y veinticinco marchas, [ cita requerida ] para mantener la velocidad del motor dentro de la banda de potencia óptima para todas las velocidades típicas en carretera. El funcionamiento de dichas transmisiones suele utilizar el mismo patrón de movimiento de la palanca de cambios con uno o varios interruptores para acoplar la siguiente secuencia de marchas.
Muchos de los primeros automóviles tenían motor trasero, con una simple transmisión por correa que funcionaba como una transmisión de una sola velocidad. El Panhard et Levassor de 1891 se considera un avance significativo en las transmisiones automotrices, ya que utilizaba una transmisión manual de tres velocidades. [2] [3] Esta transmisión, junto con muchos diseños similares que inspiró, era un diseño no sincrónico (también llamado de malla deslizante ) donde los cambios de marcha implicaban deslizar los engranajes a lo largo de sus ejes para que los engranajes deseados se engranaran. Por lo tanto, el conductor debía usar un tiempo cuidadoso y manipular el acelerador al cambiar, de modo que los engranajes giraran aproximadamente a la misma velocidad cuando se engranaran; de lo contrario, los dientes se negarían a engranar. Esto era difícil de lograr, por lo que los cambios de marcha a menudo iban acompañados de ruidos de rechinamiento o crujidos, lo que resultó en que las cajas de cambios recibieran el apodo de "cajas de choque". [4] Incluso después de que los automóviles de pasajeros cambiaron a transmisiones síncronas (es decir, con sincronizadores), muchas transmisiones para camiones pesados, motocicletas y autos de carrera permanecieron no sincronizadas, para soportar las fuerzas requeridas o proporcionar un tiempo de cambio más rápido .
El primer automóvil en utilizar una transmisión manual con sincronizador fue el Cadillac de 1929. [ 5] La mayoría de las marcas norteamericanas habían adoptado transmisiones manuales sincronizadas, generalmente para la segunda marcha y las marchas altas, a mediados de la década de 1930. En 1947, Porsche patentó el sistema de sincronizador de anillo dividido . [6] El Porsche 356 de 1952 fue el primer automóvil en utilizar una transmisión con sincronizador en todas las marchas hacia adelante. [7] [8] A principios de la década de 1950, la mayoría de los automóviles solo tenían sincronizador para el cambio de tercera a segunda marcha (los manuales del conductor en los vehículos sugerían que si el conductor necesitaba cambiar de segunda a primera, era mejor detenerse por completo de antemano).
Hasta finales de la década de 1970, la mayoría de las transmisiones tenían tres o cuatro relaciones de marcha hacia adelante, aunque ocasionalmente se usaban transmisiones manuales de cinco velocidades en autos deportivos como el Ferrari 166 Inter de 1948 y el Alfa Romeo 1900 Super Sprint de 1953. Las transmisiones de cinco velocidades se generalizaron durante la década de 1980, al igual que el uso de sincronizadores en todas las marchas hacia adelante.
Las transmisiones manuales de seis velocidades comenzaron a surgir en vehículos de alto rendimiento a principios de la década de 1990, como el BMW 850i de 1990 y el Ferrari 456 de 1992. La primera transmisión manual de 6 velocidades se introdujo en el Alfa Romeo 33 Stradale de 1967. La primera transmisión manual de 7 velocidades se introdujo en el Porsche 911 (991) de 2012. [9]
En 2008, el 75,2% de los vehículos producidos en Europa Occidental estaban equipados con transmisión manual, frente al 16,1% con transmisión automática y el 8,7% con otras. [10]
Una transmisión manual tiene varios ejes con varios engranajes y otros componentes unidos a ellos. La mayoría de los automóviles de pasajeros modernos utilizan transmisiones de "engranaje constante" que constan de tres ejes: un eje de entrada , un eje intermedio (también llamado eje intermedio ) y un eje de salida . [11]
El eje de entrada está conectado al motor y gira a la velocidad del motor siempre que se acopla el embrague. [12] El eje intermedio tiene engranajes de varios tamaños, que están engranados permanentemente con el engranaje correspondiente en el eje de entrada. [13] Los engranajes en el eje de salida también están engranados permanentemente con un engranaje correspondiente en el eje intermedio; sin embargo, los engranajes del eje de salida pueden girar independientemente del propio eje de salida (mediante el uso de cojinetes ubicados entre los engranajes y el eje). [14] Mediante el uso de collares (operados utilizando las varillas de cambio ), la velocidad del eje de salida se bloquea temporalmente con la velocidad de la marcha seleccionada. [15] Algunos diseños de transmisión, como en el Volvo 850 y S70, tienen dos ejes intermedios, ambos impulsando un piñón de salida que engrana con el engranaje anular del transeje de tracción delantera. Esto permite una transmisión más estrecha ya que la longitud de cada eje intermedio se reduce a la mitad en comparación con una que contiene cuatro engranajes y dos palancas de cambio.
Los engranajes fijos y libres pueden montarse en el eje de entrada o de salida, o en ambos. Por ejemplo, una transmisión de cinco velocidades puede tener los selectores de primera a segunda en el eje intermedio, pero el selector de tercera a cuarta y el de quinta en el eje principal. Esto significa que cuando el vehículo está detenido y en punto muerto con el embrague activado y el eje de entrada girando, los pares de engranajes de tercera, cuarta y quinta no giran.
Cuando se selecciona la posición neutra, ninguno de los engranajes del eje de salida se bloquea en el eje, lo que permite que los ejes de entrada y salida giren de forma independiente. Para la marcha atrás, se utiliza un engranaje intermedio para invertir la dirección en la que gira el eje de salida. En muchas transmisiones, los ejes de entrada y salida se pueden bloquear directamente entre sí (sin pasar por el eje intermedio) para crear una relación de transmisión de 1:1, lo que se conoce como transmisión directa .
En una transmisión para vehículos con motor longitudinal (por ejemplo, la mayoría de los automóviles con tracción trasera), es habitual que el eje de entrada y el eje de salida estén situados en el mismo eje, ya que esto reduce las fuerzas de torsión a las que debe resistir la carcasa de la transmisión. El conjunto formado por los ejes de entrada y salida se denomina eje principal (aunque a veces este término se refiere solo al eje de entrada o al eje de salida). La rotación independiente de los ejes de entrada y salida es posible gracias a que un eje está situado dentro del orificio hueco del otro eje, con un cojinete situado entre los dos ejes.
En una transmisión para vehículos con motor transversal (por ejemplo, automóviles con tracción delantera), normalmente solo hay dos ejes: eje de entrada y eje intermedio (a veces llamados eje de entrada y eje de salida). El eje de entrada recorre toda la longitud de la caja de cambios y no hay un piñón de entrada separado. Estas transmisiones también tienen una unidad diferencial integral , que está conectada a través de un engranaje de piñón en el extremo del eje intermedio/eje de salida.
En una transmisión manual moderna de engrane constante, los dientes de los engranajes están permanentemente en contacto entre sí, y se utilizan embragues de garras (a veces llamados dientes de garra ) para seleccionar la relación de transmisión de la transmisión. Cuando los embragues de garras de todas las marchas están desacoplados (es decir, cuando la transmisión está en punto muerto), todas las marchas pueden girar libremente alrededor del eje de salida. Cuando el conductor selecciona una marcha, el embrague de garras de esa marcha se acopla (a través de las varillas selectoras de marchas), bloqueando el eje de salida de la transmisión a un conjunto de marchas en particular. Esto significa que el eje de salida gira a la misma velocidad que la marcha seleccionada, determinando así la relación de transmisión. [16]
El embrague de garras es un mecanismo selector deslizante que se ubica alrededor del eje de salida. Tiene dientes que encajan en las estrías del eje, lo que obliga a que el eje gire a la misma velocidad que el cubo de la caja de cambios. Sin embargo, el embrague puede moverse hacia adelante y hacia atrás en el eje, ya sea para acoplar o desacoplar las estrías. Este movimiento está controlado por una horquilla selectora que está vinculada a la palanca de cambios. La horquilla no gira, por lo que está unida a un cojinete de collar en el selector. El selector es típicamente simétrico: se desliza entre dos marchas y tiene un sincronizador y dientes en cada lado para bloquear cualquiera de las marchas en el eje. A diferencia de otros tipos de embragues (como el embrague accionado con el pie de un automóvil con transmisión manual), un embrague de garras proporciona un acoplamiento antideslizante y no es adecuado para el deslizamiento intencional.
Para proporcionar cambios de marcha suaves sin necesidad de que el conductor ajuste manualmente las revoluciones del motor para cada cambio de marcha, la mayoría de las transmisiones de los automóviles de pasajeros modernos utilizan "sincronizadores" (también llamados "anillos sincronizadores") en las marchas delanteras. Estos dispositivos hacen coincidir automáticamente la velocidad del eje de entrada con la de la marcha que se está seleccionando, eliminando así la necesidad de que el conductor utilice técnicas como el doble embrague . La transmisión sincronizada fue inventada en 1919 por Earl Avery Thompson y utilizada por primera vez en automóviles de producción por Cadillac en 1928. [17]
La necesidad de un sincronizador en una transmisión de engrane constante es que los embragues de garras requieren que la velocidad del eje de entrada coincida con la de la marcha que se está seleccionando; de lo contrario, los dientes de garras no se acoplarán y se oirá un fuerte sonido de rechinamiento cuando choquen entre sí. Por lo tanto, para acelerar o desacelerar el eje de entrada según sea necesario, se colocan anillos sincronizadores de latón en forma de cono en cada marcha. Cuando el conductor mueve la palanca de cambios hacia la siguiente marcha, estos anillos sincronizadores presionan el manguito en forma de cono en el collar de garras para que las fuerzas de fricción puedan reducir la diferencia en las velocidades de rotación. [18] Una vez que se igualan estas velocidades, el embrague de garras puede acoplarse y, por lo tanto, la nueva marcha ahora está en uso. En una caja de cambios moderna, la acción de todos estos componentes es tan suave y rápida que apenas se nota. Muchas transmisiones no incluyen sincronizador en la marcha atrás (consulte la sección Marcha atrás a continuación). [ cita requerida ]
El sistema de sincronización también debe evitar que el collar haga puentes entre los anillos de bloqueo mientras las velocidades aún se están sincronizando. Esto se logra mediante "anillos bloqueadores" (también llamados "anillos de bloqueo"). El anillo sincronizador gira ligeramente debido al par de fricción del embrague cónico. En esta posición, se evita que el embrague de garras se enganche. Una vez que las velocidades están sincronizadas, se alivia la fricción en el anillo bloqueador y este gira ligeramente, alineando ciertas ranuras o muescas que permiten que el embrague de garras se enganche. [ cita requerida ]
Los metales más comunes para los anillos sincronizadores son el latón y el acero , y se producen mediante forja o conformado de chapa metálica. Este último consiste en estampar la pieza a partir de una tira de chapa metálica y luego mecanizarla para obtener la forma exacta requerida. Los anillos a veces se recubren con revestimientos antidesgaste (también llamados "revestimientos de fricción") hechos de molibdeno , hierro , bronce o carbono (este último suele reservarse para transmisiones de alto rendimiento debido a su alto coste). [19]
El desgaste mecánico de los anillos y manguitos sincronizadores puede hacer que el sistema de sincronización pierda su eficacia con el tiempo. Estos anillos y manguitos tienen que superar el impulso de todo el eje de entrada y el disco de embrague durante cada cambio de marcha (y también el impulso y la potencia del motor, si el conductor intenta un cambio de marcha sin desacoplar completamente el embrague). Las diferencias mayores de velocidad entre el eje de entrada y el engranaje requieren mayores fuerzas de fricción de los componentes del sincronizador, lo que puede aumentar su tasa de desgaste. [ cita requerida ]
Incluso en las transmisiones modernas, en las que todos los engranajes de avance están en una configuración de engrane constante, a menudo el engranaje de reversa utiliza la antigua configuración de engrane deslizante ("caja de choque"). Esto significa que al mover la palanca de cambios a reversa, los engranajes se mueven para engranarse entre sí. Otro aspecto exclusivo del engranaje de reversa es que consta de dos engranajes, un engranaje loco en el eje intermedio y otro engranaje en el eje de salida, y ambos están fijados directamente al eje (es decir, siempre giran a la misma velocidad que el eje). Estos engranajes suelen ser engranajes rectos con dientes de corte recto que, a diferencia de los dientes helicoidales utilizados para el engranaje de avance, dan como resultado un sonido chirriante cuando el vehículo se mueve en reversa.
Cuando se selecciona la marcha atrás, el engranaje loco se mueve físicamente para engranar con los engranajes correspondientes en los ejes de entrada y salida. Para evitar que los engranajes rechinen cuando comienzan a engranar, deben estar estacionarios. Dado que el eje de entrada a menudo sigue girando debido al impulso (incluso después de que el automóvil se haya detenido), se necesita un mecanismo para detener el eje de entrada, como usar los anillos sincronizadores para la quinta marcha. Sin embargo, algunos vehículos emplean un sistema sincronizador para la marcha atrás, lo que evita posibles crujidos si se selecciona la marcha atrás mientras el eje de entrada todavía está girando. [20]
La mayoría de las transmisiones incluyen un mecanismo de bloqueo para evitar que se seleccione la marcha atrás accidentalmente mientras el automóvil se mueve hacia adelante. Esto puede adoptar la forma de un collar debajo de la perilla de la palanca de cambios que debe levantarse o requerir fuerza adicional para empujar la palanca de cambios hacia el plano de la marcha atrás.
Otro diseño de transmisión que se utiliza en automóviles , camiones y tractores más antiguos es una transmisión no sincrónica (también conocida como caja de cambios de choque). Las transmisiones no sincrónicas utilizan un diseño de malla deslizante (o de malla constante, en años posteriores) y tienen el apodo de "crash" porque la dificultad para cambiar de marcha puede provocar cambios de marcha acompañados de ruidos de choque o crujidos.
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Los vehículos con transmisión manual utilizan un embrague para gestionar la conexión entre el motor y la transmisión, y desacoplar la transmisión del motor durante los cambios de marcha y cuando el vehículo está parado. Sin un embrague, el motor se detendría cada vez que el vehículo se detuviera, y cambiar de marcha sería difícil (para deseleccionar una marcha mientras la transmisión está en marcha, el conductor debe ajustar el acelerador para que la transmisión no esté bajo carga, y para seleccionar una marcha, las RPM del motor deben estar a la velocidad exacta que coincida con la velocidad de la carretera para la marcha que se está seleccionando).
La mayoría de los vehículos de motor utilizan un pedal para operar el embrague; a excepción de las motocicletas, que generalmente tienen una palanca de embrague en el manillar izquierdo .
En la mayoría de los vehículos con transmisión manual, el conductor selecciona las marchas manipulando una palanca llamada palanca de cambios (también llamada palanca de cambios , palanca de cambios o palanca de cambios ). En la mayoría de los automóviles, la palanca de cambios se encuentra en el piso entre el conductor y el pasajero delantero, pero algunos automóviles tienen una palanca de cambios que está montada en la columna de dirección o en la consola central.
El movimiento de la palanca de cambios se transfiere (a través de conexiones sólidas o cables) a las horquillas selectoras dentro de la transmisión.
Las motocicletas suelen utilizar transmisiones manuales secuenciales , aunque el patrón de cambios se modifica ligeramente por razones de seguridad. La selección de marchas se realiza normalmente mediante la palanca de cambios del pie izquierdo (o, en las motocicletas más antiguas, del pie derecho) con una disposición de 1–N–2–3–4–5–6.
Durante la época en la que los vehículos estadounidenses solían tener solo tres velocidades hacia adelante, la ubicación más común de la palanca de cambios era en la columna de dirección, una disposición que a veces se denominaba "tres en el árbol". Por el contrario, los automóviles de alto rendimiento, y los vehículos europeos en general, utilizaban principalmente una transmisión de cuatro velocidades con palancas de cambios montadas en el piso. Esa disposición se denominaba "cuatro en el piso".
La mayoría de los vehículos FR (motor delantero, tracción trasera) tienen una transmisión que se ubica entre el asiento del conductor y el del pasajero delantero. Las palancas de cambios montadas en el piso suelen estar conectadas directamente a la transmisión. Los vehículos FF (motor delantero, tracción delantera) , los vehículos RR (motor trasero, tracción trasera) y los vehículos con motor delantero y caja de cambios montada en la parte trasera suelen requerir un enlace mecánico para conectar la palanca de cambios a la transmisión.
Algunos vehículos tienen una palanca de cambios montada en la columna de dirección. Una palanca de cambios de tres velocidades, que se hizo conocida popularmente como "tres en el árbol", comenzó a aparecer en Estados Unidos a fines de la década de 1930 y se volvió común durante las décadas de 1940 y 1950. Si un vehículo estadounidense estaba equipado con sobremarcha , era muy probable que fuera un tipo Borg-Warner , que se operaba al soltar brevemente el pedal del acelerador cuando se superaban las 28 mph (45 km/h) para habilitarla, y al pisar momentáneamente el mismo pedal para volver a la marcha normal. El control simplemente desactiva la sobremarcha para situaciones como estacionar en una pendiente o evitar cambios no deseados a sobremarcha. [ cita requerida ]
Más tarde, los modelos europeos y japoneses comenzaron a tener palancas de cambios de columna de 4 velocidades con este patrón de cambios:
La mayoría de los vehículos con especificaciones norteamericanas vendidos en los EE. UU. y Canadá tenían una palanca de cambios de 3 velocidades montada en la columna: las furgonetas Chevrolet/GMC de primera generación de 1964-70 tenían una palanca de cambios de 4 velocidades en la columna, algo muy poco común. La palanca de cambios manual montada en la columna desapareció en América del Norte a mediados de la década de 1980, y apareció por última vez en la camioneta Chevrolet de 1987. Antes de 1980, los compactos de la plataforma GM X (Chevrolet Nova y sus clones corporativos rebautizados) fueron los últimos automóviles de pasajeros en tener una palanca de cambios manual montada en la columna. Fuera de América del Norte, la palanca de cambios montada en la columna siguió en producción. Todos los taxis Toyota Crown y Nissan Cedric en Hong Kong tenían la palanca de cambios de 4 velocidades en la columna hasta 1999, cuando se ofrecieron por primera vez las transmisiones automáticas. Desde finales de los años 1980 o principios de los años 1990, se ha ofrecido una palanca de cambios de columna de 5 velocidades en algunas furgonetas vendidas en Asia y Europa, como Toyota Hiace , Mitsubishi L400 y la primera generación de Fiat Ducato . Muchos coches europeos tenían cambios de columna manuales y el Renault 16TX tenía una de 5 velocidades.
Las palancas de cambio de columna son mecánicamente similares a las palancas de cambio de piso, aunque el cambio se produce en un plano vertical en lugar de horizontal. Debido a que la palanca de cambios está más alejada de la transmisión y los movimientos en la palanca de cambios y en la transmisión se producen en planos diferentes, las palancas de cambio de columna requieren una conexión más complicada que las palancas de cambio de piso. Las ventajas de una palanca de cambios de columna son la capacidad de cambiar entre las dos marchas más utilizadas (segunda y tercera) sin soltar el volante y la falta de interferencia con el espacio para los asientos de los pasajeros en vehículos equipados con un asiento corrido .
Algunos coches más pequeños de los años 50 y 60, como el Citroën 2CV , el Renault 4 y los primeros Renault 5, incorporaban una palanca de cambios en el panel de instrumentos. Esta era más barata de fabricar que una palanca de cambios en la columna y más práctica, ya que la caja de cambios se montaba delante del motor. De este modo, el varillaje de la palanca de cambios podía colocarse encima del motor. La desventaja es que el cambio de marchas es menos cómodo y, por lo general, más lento de realizar.
Los autos pequeños y monovolúmenes más nuevos , como el Suzuki MR Wagon , el Fiat Multipla , el Toyota Matrix , el Pontiac Vibe , los autos de plataforma Chrysler RT , el Honda Element , el Honda Civic , el Daihatsu Sigra y el Honda Avancier , pueden presentar una palanca de cambios de transmisión manual o automática ubicada en el panel de instrumentos del vehículo, similar a los Chrysler y Powerglide Corvair de mediados de la década de 1950. Las palancas de cambios montadas en la consola son similares a las palancas de cambios montadas en el piso en que la mayoría de las que se usan en los vehículos modernos funcionan en un plano horizontal y se pueden montar en la transmisión del vehículo de la misma manera que una palanca de cambios montada en el piso. Sin embargo, debido a la ubicación de la palanca de cambios en comparación con las ubicaciones de la palanca de cambios de la columna y la palanca de cambios del piso, así como la posición de la palanca de cambios con respecto al resto de los controles en el panel, a menudo se requiere que la palanca de cambios se monte en un espacio que no tenga muchos controles integrales para el funcionamiento del vehículo, o controles de uso frecuente, como los del sistema estéreo o el sistema HVAC , para ayudar a prevenir la activación accidental o la confusión del conductor.
Cada vez más coches y furgonetas pequeños de fabricantes como Suzuki , Honda y Volkswagen incorporan palancas de cambio en la consola, ya que liberan espacio en el suelo para otros elementos, como compartimentos de almacenamiento, sin necesidad de montar la palanca de cambios en la columna de dirección. Además, la ubicación básica de la palanca de cambios en comparación con la palanca de cambios en la columna hace que las palancas de cambio en la consola sean más fáciles de manejar que las palancas de cambio en la columna.
En los años 1950, 1960 y 1970, la conducción en autopista con bajo consumo de combustible y bajo régimen del motor se habilitaba en algunos casos en vehículos equipados con transmisiones de 3 o 4 velocidades mediante una unidad de sobremarcha independiente en la carcasa trasera de la transmisión o detrás de ella. Esta se accionaba manualmente mientras se conducía en marcha alta accionando un interruptor o presionando un botón en la perilla de la palanca de cambios o en la columna de dirección, o automáticamente levantando momentáneamente el pie del acelerador con el vehículo circulando por encima de una determinada velocidad en carretera. Las sobremarchas automáticas se desactivaban pisando a fondo el acelerador y se proporcionaba un control de bloqueo para permitir al conductor desactivar la sobremarcha y operar la transmisión como una transmisión normal (sin sobremarcha). [21]
El término "sobremarcha" también se utiliza para describir una marcha con una relación menor a uno (por ejemplo, si la marcha superior de la transmisión tiene una relación de 0,8:1).
Los vehículos con transmisión manual a menudo se pueden arrancar empujándolos cuando el motor de arranque no está operativo, como cuando el automóvil tiene la batería descargada o cuando el motor de arranque en sí no funciona correctamente y no puede suministrar suficiente energía rotacional para hacer girar el motor.
Al arrancar el vehículo empujándolo, la energía generada por el movimiento de las ruedas sobre la carretera se transfiere al eje de transmisión, luego a la transmisión y, finalmente, al cigüeñal. Cuando el cigüeñal gira como resultado de la energía generada por el balanceo del vehículo, el motor se pone en marcha. Esto simula la función del motor de arranque y funciona de manera similar a las manivelas de los automóviles muy antiguos de principios del siglo XX, en las que el movimiento de arranque se reemplaza por el empuje del automóvil.
Recientemente, muchas transmisiones automáticas han incluido más relaciones de transmisión que sus contrapartes manuales. [22] [23]
En algunos países, una licencia de conducir emitida para vehículos con transmisión automática no es válida para conducir vehículos con transmisión manual, pero una licencia para transmisión manual cubre ambos. [24]
Para arrancar desde una posición estacionaria en un vehículo con transmisión manual, se necesita un par motor adicional para acelerar el vehículo cuesta arriba, con la posibilidad de que el vehículo se desplace hacia atrás en el tiempo que lleva mover el pie del conductor del pedal del freno al pedal del acelerador (para aumentar las RPM del motor antes de accionar el embrague). Un método tradicional para arrancar en una pendiente en un automóvil con transmisión manual es utilizar el freno de estacionamiento (también llamado "freno de mano", " freno de emergencia " o "freno electrónico") para mantener el vehículo estacionario. Esto significa que no se necesita el pie derecho del conductor para accionar el pedal del freno, lo que lo libera para usarlo en el pedal del acelerador. Una vez que se obtienen las RPM del motor requeridas, el conductor puede accionar el embrague y también soltar el freno de estacionamiento cuando se acciona el embrague.
En el Studebaker de 1936 se introdujo un dispositivo llamado " hill-holder" . Muchos vehículos modernos utilizan un freno de estacionamiento activado electrónicamente, que a menudo incluye una función de "hill-holder" mediante la cual el freno de estacionamiento se libera automáticamente cuando las ruedas motrices comienzan a recibir potencia del motor. [25]
En muchos vehículos livianos, los conductores expertos pueden deslizar el embrague apenas lo suficiente para evitar que el vehículo retroceda demasiado durante el segundo mientras el pie derecho se mueve del pedal del freno al pedal del acelerador; este método resuelve eficazmente el problema de retención en pendientes sin necesidad de utilizar el freno de estacionamiento y con una reducción insignificante de la vida útil del embrague, aunque requiere cierta habilidad.
El sistema de sincronización de revoluciones al cambiar de marcha es una tecnología controlada por computadora que imita la técnica de sincronización de revoluciones manual.
Algunos camiones tienen transmisiones que se ven y se comportan como transmisiones de vehículos de consumo comunes [ aclaración necesaria ] : estas transmisiones se usan en camiones más livianos, generalmente tienen hasta 6 marchas y, generalmente, tienen sincronizadores.
En el caso de los camiones que necesitan más marchas, el patrón estándar en "H" puede resultar complicado para algunos conductores, por lo que se utilizan controles adicionales para seleccionar marchas adicionales. Se conserva el patrón en "H" y, a continuación, un control adicional selecciona entre las alternativas. En los camiones más antiguos, el control suele ser una palanca independiente montada en el suelo o, más recientemente, un interruptor neumático montado en la palanca en "H"; en los camiones más nuevos, el control suele ser un interruptor eléctrico montado en la palanca en "H". Las transmisiones de control múltiple se fabrican con potencias nominales mucho más altas, pero rara vez utilizan sincronizadores.
Existen varias alternativas comunes para el patrón de cambio. Los tipos estándar son:
Aunque hay muchas posiciones de marcha, el cambio de marchas suele seguir un patrón regular. Por ejemplo, una serie de cambios ascendentes podría utilizar "mover a splitter directo; mover a splitter sobremarcha; mover la palanca de cambios al n.º 2 y mover splitter a submarcha; mover splitter a directo; mover splitter a sobremarcha; mover la palanca de cambios al n.º 3 y mover splitter a submarcha"; y así sucesivamente. En los camiones más antiguos que utilizan palancas montadas en el piso, un problema mayor es que los cambios de marcha comunes requieren que los conductores muevan sus manos entre las palancas de cambios en un solo cambio, y sin sincronizador, los cambios deben sincronizarse cuidadosamente o la transmisión no se acoplará. Por esta razón, algunas transmisiones splitter tienen un rango adicional "under under", por lo que cuando el splitter ya está en "under" se puede cambiar rápidamente a una marcha más baja, sin la demora de un cambio doble.
Las transmisiones de camiones modernas son más comúnmente "de rango dividido". La transmisión de 13 velocidades más común tiene un patrón H estándar, y el patrón desde la esquina superior izquierda es el siguiente: R, abajo a L, arriba y arriba a 1, abajo a 2, arriba y arriba a 3, abajo a 4. La palanca de rango "mariposa" en el centro delantero de la perilla se gira hacia arriba al rango alto mientras está en 4ta, luego se cambia de nuevo a 1. Las posiciones 1 a 4 de la perilla se repiten. Además, cada una se puede dividir usando la palanca de submarcha/sobremarcha accionada con el pulgar en el lado izquierdo de la perilla mientras está en rango alto. La palanca "pulgar" no está disponible en el rango bajo, excepto en 18 velocidades; 1 a 4 en el rango bajo se puede dividir usando la palanca del pulgar y L se puede dividir con la palanca "mariposa". L no se puede dividir usando la palanca del pulgar ni en la transmisión de 13 ni en la de 18 velocidades. La transmisión de 9 velocidades es como una de 13 velocidades sin la palanca de pulgar de sobremarcha y submarcha.
Las transmisiones de los camiones utilizan muchos diseños físicos. Por ejemplo, la salida de una transmisión de N velocidades puede impulsar una transmisión secundaria de M velocidades, lo que da un total de combinaciones de engranajes N*M. Las transmisiones pueden estar en cajas separadas con un eje en el medio; en cajas separadas atornilladas juntas; o todas en una caja, utilizando el mismo aceite lubricante. La segunda transmisión a menudo se llama "Brownie" o "caja Brownie" en honor a una marca popular. Con una tercera transmisión, los engranajes se multiplican una vez más, lo que da un mayor rango o un espaciado más cercano. Algunos camiones tienen, por lo tanto, docenas de posiciones de engranajes, aunque la mayoría son duplicados. A veces, una transmisión secundaria está integrada con el diferencial en el eje trasero, lo que se denomina "extremo trasero de dos velocidades". Los diferenciales de dos velocidades siempre son divisores. En las transmisiones más nuevas, puede haber dos ejes intermedios, por lo que cada engranaje del eje principal puede ser impulsado desde uno u otro eje intermedio; esto permite la construcción con ejes intermedios cortos y robustos, al tiempo que permite muchas combinaciones de engranajes dentro de una sola caja de engranajes.
Las transmisiones de servicio pesado en su mayoría no están sincronizadas . A veces, la sincronizada agrega peso que podría ser una carga útil y es una cosa más que falla, y los conductores pasan miles de horas conduciendo, por lo que pueden tomarse el tiempo para aprender a conducir de manera eficiente con una transmisión no sincronizada. El cambio flotante (también llamado "marchas flotantes") es cambiar de marcha sin desacoplar el embrague, generalmente en una transmisión no sincronizada utilizada por camiones grandes. Dado que no se utiliza el embrague, es fácil desequilibrar las velocidades de las marchas y el conductor puede causar rápidamente daños importantes (y costosos) a las marchas y la transmisión.
Los camiones pesados suelen estar propulsados por motores diésel . Los motores de camiones diésel de la década de 1970 y anteriores tienden a tener una banda de potencia estrecha, por lo que necesitan muchas marchas con espacios reducidos. A partir del Maxidyne de 1968 , los motores de camiones diésel han utilizado cada vez más turbocompresores y controles electrónicos que amplían la banda de potencia, lo que permite cada vez menos relaciones de transmisión. A partir de 2021, los operadores de flotas suelen utilizar transmisiones de 9, 10, 13 o 18 velocidades, pero las transmisiones manuales automatizadas se están volviendo más comunes en los vehículos pesados, ya que pueden mejorar la eficiencia y la facilidad de conducción, reducir la barrera de entrada para los nuevos conductores y pueden mejorar la seguridad al permitir que el conductor se concentre en las condiciones de la carretera. [ cita requerida ]
Las transmisiones manuales se lubrican con aceite para engranajes (o aceite de motor en algunos vehículos) que debe cambiarse periódicamente en algunos vehículos, aunque no con tanta frecuencia como el fluido en una transmisión automática. El aceite para engranajes tiene un aroma característico porque contiene compuestos antidesgaste con azufre añadidos. Estos compuestos se utilizan para reducir la alta fricción de deslizamiento por el corte de engranaje helicoidal de los dientes (este corte elimina el chirrido característico de los engranajes rectos de corte recto ). En las motocicletas con embragues "húmedos" (el embrague está bañado en aceite de motor), no suele haber nada que separe la parte inferior del motor de la transmisión , por lo que el mismo aceite lubrica tanto el motor como la transmisión.
