Fundamentos de la Dinámica Longitudinal del Vehículo y Componentes Clave de la Transmisión

Dinámica Longitudinal del Vehículo y Fuerzas de Resistencia

La potencia y el par de giro suministrados por el motor se transmiten a las ruedas, produciendo una fuerza de impulsión que da lugar al desplazamiento del vehículo. Las fuerzas que actúan son:

• Fd: Esfuerzo de tracción de las ruedas motrices.
• Fzt y Fzd: Fuerzas de reacción en las ruedas delanteras y traseras.
• Faire: Fuerza de resistencia aerodinámica.
• Frpt: Fuerza de resistencia debido a la pendiente.
• Rrd y Rrt: Resistencia a la rodadura de las ruedas delanteras y traseras, respectivamente.

Fuerza de Impulsión en la Rueda

El par de una fuerza con respecto a un punto se define como el producto de la fuerza por la distancia mínima desde ese punto al punto de aplicación de la fuerza. El movimiento de rodadura de las ruedas es la suma de dos movimientos simultáneos: uno de rotación respecto a su eje y otro de traslación sobre el terreno.

Fuerzas que actúan en la rueda:

• Par de giro.
• Fuerza tangencial.
• Fuerza de rozamiento longitudinal.
• Fuerza de reacción en la zona de contacto.
• Fuerza de impulsión obtenida en el eje de la rueda.
• Radio de la rueda.

Fuerza de Rodamiento y Deslizamiento

La fuerza que limita el máximo par de tracción es la fuerza de rozamiento. Cuando se sobrepasa esta fuerza, la rueda ya no gira respecto al punto de contacto con el suelo y se produce el deslizamiento o patinado. La fuerza de rozamiento es proporcional al peso y al coeficiente de rozamiento.

Resistencia a la Rodadura

Se produce cuando la rueda, al rodar, o cuando la superficie sobre la que apoya se ha deformado mínimamente. Estas deformaciones aparecen debido a las grandes presiones que existen en la zona de contacto del neumático y el suelo.

Factores que intervienen en la Resistencia a la Rodadura:

• El vehículo: Tamaño, peso, distribución y carga.
• El terreno: Tipo de material, textura, rugosidad, estado y consistencia.
• La temperatura: Temperatura del aire, del neumático y la zona de contacto.
• El neumático: Material, tipo de construcción, composición, propiedades elásticas, edad, dureza y presión de inflado.

Resistencia del Aire (Aerodinámica)

El aire ejerce una fuerza de oposición al ser atravesado por los vehículos. La magnitud de esta resistencia depende de la forma y dimensiones del vehículo y de la superficie de penetración del aire.

Resistencia Debida a la Pendiente

Esta fuerza dificulta la ascensión del vehículo por el peso y se aplica sobre el centro de gravedad del vehículo.

Resistencia por Inercia

Son fuerzas que actúan cuando se producen variaciones en la velocidad, es decir, cuando aparece la aceleración del vehículo. Se oponen a su capacidad de aceleración y frenado.

Transmisión de Potencia y Rendimiento

Rendimiento Mecánico de la Transmisión

En la transmisión del movimiento se producen pérdidas por rozamientos mecánicos, cambios de dirección del movimiento, etc. Esto implica que el rendimiento no sea del 100%.

Potencia Necesaria para Vencer las Resistencias a la Marcha

La potencia necesaria será igual al multiplicar la relación de transmisión por la velocidad.

Componentes Clave del Sistema de Transmisión de los Vehículos

Este sistema se encarga de transmitir la energía proporcionada por el motor a las ruedas para que produzcan el desplazamiento del vehículo.

Embrague

Se encarga de conectar y desconectar el par de giro suministrado por el motor al eje de entrada de la caja de cambios. Los más utilizados suelen ser de fricción, pero también se emplean embragues hidráulicos o convertidores de par.

Caja de Cambios

En función de la relación de transmisión seleccionada en el cambio, se obtiene una desmultiplicación de giro y una multiplicación de par determinadas. Existen cambios manuales, automáticos, etc.

Árboles de Transmisión y Juntas Homocinéticas

Se encargan de transmitir el movimiento desde el eje de salida del cambio de velocidades al diferencial. En función de cómo estén montados (longitudinal o transversal) y del número de ejes motrices, el vehículo presentará uno o dos árboles de transmisión. Los ejes que transmiten el movimiento desde el diferencial a las ruedas se denominan semiejes de transmisión o palieres.

Diferencial

Se encarga de repartir el par motor por igual entre las dos ruedas motrices de un mismo eje y de permitir que ambas giren a distinta velocidad cuando el vehículo toma una curva, para evitar que se produzcan deslizamientos en alguna de ellas.