ENGRANAJES RECTOS Y HELICOIDALES

   1.- ENGRANAJES RECTOS

     Un engranaje es una rueda dentada que sirve para transmitir movimiento circular mediante contacto. Los engranajes cilíndricos rectos son el tipo de engranaje más simple y corriente que existe. Se utilizan generalmente para velocidades pequeñas y medias; a grandes velocidades, si no son rectificados, o ha sido corregido su tallado, producen ruido cuyo nivel depende de la velocidad de giro que tengan.

   A pesar de todo, debido a que los engranajes helicoidales producen una sobrecarga axial, en competición resulta conveniente usar engranajes de dentado recto.

Vídeo con algunos detalles de CAJAS DE CAMBIO de F1

    Las motos también montan cajas de cambios con engranajes de dentado recto, debido a los exfuerzos que sufren en los cambios y aceleraciones bruscas   (y por economía), esto se entiende claramente si se piensa en una moto de competición de cross.

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 Enlace

Enlace velocidades de cambio (cross)

      Ojo, esto no quiere decir que todas las motos tengan cajas de cambios con dentado recto:

  CAJA CAMBIOS MOTO HONDA GP

2.- ENGRANAJES HELICOIDALES

   Los engranajes cilíndricos de dentado helicoidal están caracterizados por su dentado oblicuo con relación al eje de rotación. En estos engranajes el movimiento se transmite de modo igual que en los cilíndricos de dentado recto, pero con mayores ventajas. Los ejes de los engranajes helicoidales pueden ser paralelos o cruzarse, generalmente a 90º.

Ventajas:

• Presentan un comportamiento más silencioso que el de los dientes rectos usándolos entre ejes paralelos.
• Poseen una mayor relación de contacto debido al efecto de traslape de los dientes.
• Pueden transmitir mayores cargas a mayores velocidades debido al contacto helecoidal gradual que poseen

   Los engranajes helicoidales tienen la ventaja que transmiten más potencia que los rectos, y también pueden transmitir más velocidad, son más silenciosos y más duraderos; además, pueden transmitir el movimiento de ejes que se corten. Tiene algún inconveniente como que son más caros de fabricar y la carga axial que producen.  Para eliminar el empuje axial el dentado puede hacerse doble helicoidal.

3.-Engranajes helicoidales dobles

 Este tipo de engranajes fueron inventados por Citroën y el objetivo que consiguen es eliminar el empuje axial que tienen los engranajes helicoidales simples. Los dientes de los dos engranajes forman una especie de V.

     Los engranajes dobles son una combinación de hélice derecha e izquierda. El empuje axial que absorben los apoyos o cojinetes de los engranajes helicoidales es una desventaja de ellos y ésta se elimina por la reacción del empuje igual y opuesto de una rama simétrica de un engrane helicoidal doble.

    Un engrane de doble hélice sufre únicamente la mitad del error de deslizamiento que el de una sola hélice o del engranaje recto. Toda discusión relacionada a los engranes helicoidales sencillos (de ejes paralelos) es aplicable a los engranajes helicoidales dobles, exceptuando que el ángulo de la hélice es generalmente mayor para los helicoidales dobles, puesto que no hay empuje axial.

   MAS DE FÓRMULA 1 ...

  En princio a la hora de diseñar no deberían diferir demasiado la Fórmula 1 de la calle, en lo que concierne a las cajas de cambio y su tecnología. Pensemos que desde 1994, la eficiencia de las cajas de cambios de los monoplazas de F1 han mejorado su eficiencia desde el 92% hasta unas cifras alrededor del 98%.

  Uno de los campos en los que se ha mejorado más el rendimiento de las cajas de cambio es en la lubricación. En 1994, las cajas necesitaban tres litros de aceite, mientras que en la actualidad con menos de un litro ya es suficiente. Además, los nuevos materiales han hecho que de los 60 kg de peso se haya pasado a los 40 kg que pesaban las cajas en 2005.

  Otro aspecto que pone de manifiesto los avances conseguidos en el desarrollo de las cajas de cambios es el tiempo en el que se tarda en cambiar de marcha. De los 100 ms de 1995 se ha pasado a los 30 ms de 2005, y en la actualidad, con las cajas seamless ultrarápidas que ya montan todos los equipos en sus monoplazas , estos tiempos son prácticamente nulos.

  Todos estos desarrollos se han ido incorporando a los coches de calle de Ferrari poco a poco, y actualmente se está trabajando especialmente con “la reducción del peso del conjunto, la mejora en la eficiencia mecánica y la velocidad en el cambio de marchas. Para las nuevas generaciones de cajas de cambios de los coches de calle estamos intentando tener un diseño más compacto con una mejor integración de los componentes”. Hoy por hoy, el coche que más rápido cambia de marchas es el 430 Scuderia , que con el sistema Sofast 5 cambia las marchas en 60ms.


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Enlaces web explicando el funcionamiento de las cajas de cambio en F1

        Sistemas para cambios de competición

        Cambio velocidades F1