Historia de Caja Manuales

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INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

Cuando se arranca un automóvil, y se desea poner en movimiento, es necesario hacer Cuando se arranca un automóvil, y se desea poner en movimiento, es necesario hacer funcionar la caja de velocidades para transmitir la

funcionar la caja de velocidades para transmitir la fuerza del motor hacia las fuerza del motor hacia las ruedas.ruedas.

El tren motriz ó caja de velocidades tipo estándar, es un mecanismo muy completo y que El tren motriz ó caja de velocidades tipo estándar, es un mecanismo muy completo y que brinda la posibilidad de hacer mover

brinda la posibilidad de hacer mover un automóvil a distintas velocidades. Una transmisiónun automóvil a distintas velocidades. Una transmisión manual ó estándar, es una caja que no puede alterar la velocidad por sí sola, sino que el manual ó estándar, es una caja que no puede alterar la velocidad por sí sola, sino que el conductor debe hacerlo. Por lo tanto, se diferencia de una caja automática, en que ésta si conductor debe hacerlo. Por lo tanto, se diferencia de una caja automática, en que ésta si puede cambiar por sí sola.

puede cambiar por sí sola.

La caja de cambios es un mecanismo situado como elemento de transmisión entre el La caja de cambios es un mecanismo situado como elemento de transmisión entre el motor y las ruedas, (y más concretamente entre la transmisión y el embrague), cuya motor y las ruedas, (y más concretamente entre la transmisión y el embrague), cuya

función es la de ―adecuar el par del motor a la resistencia que presenta el vehículo bajo función es la de ―adecuar el par del motor a la resistencia que presenta el vehículo bajo ciertas condiciones de marcha‖, variando la relación entre el número de revoluciones del ciertas condiciones de marcha‖, variando la relación entre el número de revoluciones del

motor y el de las ruedas motrices del vehículo, e incluso invirtiendo el sentido de giro de motor y el de las ruedas motrices del vehículo, e incluso invirtiendo el sentido de giro de

las mismas cuando sea necesario. Se comporta por tanto, como un ―transformador de las mismas cuando sea necesario. Se comporta por tanto, como un ―transformador de velocidad‖ y un ―convertidor mecánico de par‖.

velocidad‖ y un ―convertidor mecánico de par‖.

Las características de una caja de velocidades es que contienen engranes, que no son Las características de una caja de velocidades es que contienen engranes, que no son más que ruedas con dientes a lo largo de toda su circunferencia, y que en su conjunto más que ruedas con dientes a lo largo de toda su circunferencia, y que en su conjunto componen un tren de engranes, que tiene la capacidad de multiplicar el par entregado por componen un tren de engranes, que tiene la capacidad de multiplicar el par entregado por el motor. Esta fuerza crea una potencia, que es la que se transmite hacia las ruedas.

el motor. Esta fuerza crea una potencia, que es la que se transmite hacia las ruedas.

Las diversas marchas aprovechan la potencia según su relación de transmisión, la cual Las diversas marchas aprovechan la potencia según su relación de transmisión, la cual está en función del número de dientes del engrane; y que está diseñada para romper el está en función del número de dientes del engrane; y que está diseñada para romper el estado de reposo del vehículo, haciendo trabajar las ruedas en contra de la resistencia del estado de reposo del vehículo, haciendo trabajar las ruedas en contra de la resistencia del terreno. Estas relaciones de transmisión nos dicen la capacidad de trabajo que puede terreno. Estas relaciones de transmisión nos dicen la capacidad de trabajo que puede realizar el automóvil y el mejor aprovechamiento del par entregado por el motor y el realizar el automóvil y el mejor aprovechamiento del par entregado por el motor y el combustible que se consume.

combustible que se consume.

Para que se tenga una idea más clara de lo que son las transmisiones, cómo funcionan y Para que se tenga una idea más clara de lo que son las transmisiones, cómo funcionan y cuál es la mejor opción, se presentaran algunos datos, para tener un mayor conocimiento cuál es la mejor opción, se presentaran algunos datos, para tener un mayor conocimiento

del tema cuando se escuche la frase ―

del tema cuando se escuche la frase ―manualmanual‖.‖.

Reseña histórica de los cambios de velocidades

Reseña histórica de los cambios de velocidades

Ya en 1887, Karl Benz fue el primero que intentó resolver el problema del cambio de la Ya en 1887, Karl Benz fue el primero que intentó resolver el problema del cambio de la relación de velocidades para poder subir por cuestas pronunciadas. Benz diseñó un relación de velocidades para poder subir por cuestas pronunciadas. Benz diseñó un mecanismo llamado Kripto que se componía de un tren de engranajes epicicloidales que mecanismo llamado Kripto que se componía de un tren de engranajes epicicloidales que proporcionaba dos velocidades: una reductora y transmisión directa, además de la proporcionaba dos velocidades: una reductora y transmisión directa, además de la marcha atrás.

marcha atrás.

Su aplicación en el campo automovilístico se debe a Gottlich Daimler y Wilhelm Maybach, Su aplicación en el campo automovilístico se debe a Gottlich Daimler y Wilhelm Maybach, quienes diseñaron el primer cambio de engranajes que en el período 1894-1896 fueron quienes diseñaron el primer cambio de engranajes que en el período 1894-1896 fueron aplicados a los automóviles de la Panhard & Levassor, propulsados por motores Daimler. aplicados a los automóviles de la Panhard & Levassor, propulsados por motores Daimler. Los primeros cambios por engranajes eran de "piñones desplazables", y los que más se Los primeros cambios por engranajes eran de "piñones desplazables", y los que más se podían encontrar eran de dos tipos: de 3 y de 2 árboles.

podían encontrar eran de dos tipos: de 3 y de 2 árboles.

En el primer tipo de cambio de 3 árboles, el movimiento se transmitía mediante un primer En el primer tipo de cambio de 3 árboles, el movimiento se transmitía mediante un primer engranaje constante, desde el árbol primario o de entrada (solidario al cigüeñal) hasta el engranaje constante, desde el árbol primario o de entrada (solidario al cigüeñal) hasta el árbol intermediario (al que se montaban fijas una serie de ruedas dentadas). Del árbol intermediario (al que se montaban fijas una serie de ruedas dentadas). Del intermediario se transmitía el movimiento a un tercer árbol, el secundario o de salida, intermediario se transmitía el movimiento a un tercer árbol, el secundario o de salida, unido al par cónico y al diferencial. El secundario estaba alineado con el primario y sus unido al par cónico y al diferencial. El secundario estaba alineado con el primario y sus piñones se podían desplazar axialmente, girando solidarios con el árbol gracias a las piñones se podían desplazar axialmente, girando solidarios con el árbol gracias a las estrías de éste. Mediante un mando, cada una de las ruedas se podía desplazar estrías de éste. Mediante un mando, cada una de las ruedas se podía desplazar secuencialmente para engranar con el

secuencialmente para engranar con el correspondiente del árbol intermediariocorrespondiente del árbol intermediario

La toma directa se obtenía al conectar solidariamente el primario y el secundario, por La toma directa se obtenía al conectar solidariamente el primario y el secundario, por medio de los dientes frontales de cada una de las ruedas del árbol estriado, lo que medio de los dientes frontales de cada una de las ruedas del árbol estriado, lo que permitía obtener grandes ventajas desde el punto de vista del rendimiento, al eliminar las permitía obtener grandes ventajas desde el punto de vista del rendimiento, al eliminar las pérdidas mecánicas debidas a la transmisión por engranajes.

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El segundo tipo de cambio estaba compuesto únicamente por dos árboles: primario y El segundo tipo de cambio estaba compuesto únicamente por dos árboles: primario y secundario; uno de ellos estriado y con los piñones desplazables axialmente, mientras secundario; uno de ellos estriado y con los piñones desplazables axialmente, mientras que el otro tenía piñones ensamblados, por lo que la transmisión directa de velocidades que el otro tenía piñones ensamblados, por lo que la transmisión directa de velocidades era imposible de ser realizada.

era imposible de ser realizada.

El cambio por piñones o engranajes desplazables, fue el más utilizado hasta los años El cambio por piñones o engranajes desplazables, fue el más utilizado hasta los años treinta, y posteriormente fue abandonado debido a las desventajas que presentaba treinta, y posteriormente fue abandonado debido a las desventajas que presentaba respecto al sistema de toma constante, como por ejemplo las sacudidas que aparecerían respecto al sistema de toma constante, como por ejemplo las sacudidas que aparecerían al engranar piñones que giraban a velocidades periféricas diferentes, con lo que se al engranar piñones que giraban a velocidades periféricas diferentes, con lo que se producían esfuerzos excesivos y rápido desgaste. Otro inconveniente del cambio con producían esfuerzos excesivos y rápido desgaste. Otro inconveniente del cambio con engranajes desplazables era la imposibilidad de la sincronización, ya que todos los engranajes desplazables era la imposibilidad de la sincronización, ya que todos los piñones giran simultáneamente con los árboles.

piñones giran simultáneamente con los árboles.  A

 A lo lo largo largo de de la la década década de de los los 1980, 1980, los los modelos modelos de de automóviles automóviles pasaron pasaron a a incorporarincorporar cajas manuales de cinco cambios, en la década de los 1990, sólo los automóviles de bajo cajas manuales de cinco cambios, en la década de los 1990, sólo los automóviles de bajo costo o del segmento

costo o del segmento AA tenían cajas de cuatro marchas. En tenían cajas de cuatro marchas. En la última década, los modelosla última década, los modelos

de alta gama, en particular aquellos con motor diesel, pasaron a incorporar una sexta de alta gama, en particular aquellos con motor diesel, pasaron a incorporar una sexta marcha, para poder circular en autopista con el motor a bajo régimen, y por lo tanto con marcha, para poder circular en autopista con el motor a bajo régimen, y por lo tanto con consumos menores

consumos menores

FUNCIONAMIENTO DE LA TRANSMISION MANUAL FUNCIONAMIENTO DE LA TRANSMISION MANUAL

La diferencia, entre una caja de velocidades usada en un vehículo con tracción trasera, y La diferencia, entre una caja de velocidades usada en un vehículo con tracción trasera, y uno con tracción delantera; consiste, en que la caja de velocidades, que se usa para uno con tracción delantera; consiste, en que la caja de velocidades, que se usa para tracción delantera, viene acoplada con el diferencial.

tracción delantera, viene acoplada con el diferencial.

Se llama diferencial, a la parte que se conecta con los ejes que transmiten las Se llama diferencial, a la parte que se conecta con los ejes que transmiten las revoluciones, de la caja, hacia las

revoluciones, de la caja, hacia las ruedas que mueven el vehículo.ruedas que mueven el vehículo.

Una caja de velocidades, tiene la función de recibir las revoluciones del motor, y Una caja de velocidades, tiene la función de recibir las revoluciones del motor, y transmitirlas hacia las ruedas impulsoras,(en este caso las ruedas de atrás). transmitirlas hacia las ruedas impulsoras,(en este caso las ruedas de atrás). Cuando un vehículo inicia su salida, necesita fuerza.

Cuando un vehículo inicia su salida, necesita fuerza.

El efecto de una palanca, permite que una fuerza pequeña, cuando se mueve sobre una El efecto de una palanca, permite que una fuerza pequeña, cuando se mueve sobre una distancia grande, levante un mayor peso, en una

distancia grande, levante un mayor peso, en una distancia menor.distancia menor. Los engranes realizan la función de

Los engranes realizan la función de una serie de palancas.una serie de palancas.

Lo que quiere decir que un engrane pequeño, hace girar aunque mas lentamente, a un Lo que quiere decir que un engrane pequeño, hace girar aunque mas lentamente, a un engrane mas grande, o sea que la torsión se multiplica, pero reduce la velocidad original engrane mas grande, o sea que la torsión se multiplica, pero reduce la velocidad original Los engranes helicoidales, tienen dientes curvos cortados en ángulo con respecto a su Los engranes helicoidales, tienen dientes curvos cortados en ángulo con respecto a su ejeeje de rotación, su curva se asemeja a la rosca de un tornillo, la superficie de contacto, entre de rotación, su curva se asemeja a la rosca de un tornillo, la superficie de contacto, entre los dientes es mayor que en

los dientes es mayor que en los engranes de dientes rectos.los engranes de dientes rectos.

Con este tipo de engranes, la potencia se transmite mas suave y silenciosa Con este tipo de engranes, la potencia se transmite mas suave y silenciosa que se llama

que se llama SincronizaciónSincronización

Se conoce como sincronización al hecho, de que un engrane activado, se conecte a otro Se conoce como sincronización al hecho, de que un engrane activado, se conecte a otro que esta desactivado, logrando con esto, que las revoluciones del primero, se transfieran que esta desactivado, logrando con esto, que las revoluciones del primero, se transfieran al segundo, formándose como si fuera una sola

al segundo, formándose como si fuera una sola pieza.pieza.

Una caja de velocidades manual está compuesta de engranes de diferente tamaño Una caja de velocidades manual está compuesta de engranes de diferente tamaño todos estos engranes están colocados de tal forma, que cuando usted mueve la palanca todos estos engranes están colocados de tal forma, que cuando usted mueve la palanca de cambios, esta seleccionando el engrane que desea activar, lo que quiere decir que de cambios, esta seleccionando el engrane que desea activar, lo que quiere decir que para que un engrane mueva a otro, primero deben acoplarse; a este acoplamiento se le para que un engrane mueva a otro, primero deben acoplarse; a este acoplamiento se le llama cambio de velocidad.

llama cambio de velocidad.

Para que un engrane se acople en posición de trabajo, se sirve de un collar Para que un engrane se acople en posición de trabajo, se sirve de un collar Tipos

Tipos

• Las trans

• Las transmisiones manuales fueron la norma en la mayoría de los vehículos durante lamisiones manuales fueron la norma en la mayoría de los vehículos durante la

primera mitad del siglo 20, pero las transmisiones automáticas se estaban desarrollando primera mitad del siglo 20, pero las transmisiones automáticas se estaban desarrollando ya en 1904. General Motors presentó el embrague de transmisión automática bajo el ya en 1904. General Motors presentó el embrague de transmisión automática bajo el nombre de Hydra-Matic, en 1938, pero la primera verdadera transmisión totalmente nombre de Hydra-Matic, en 1938, pero la primera verdadera transmisión totalmente automática no apareció hasta 1948 con la transmisión Buick Dynaflow.

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Relaciones de transmisión de velocidades

La elección del número de velocidades que debe llevar una caja de cambios dependerá fundamentalmente de la elasticidad del motor, ya que un motor elástico requerirá un mayor número de marchas. Por ejemplo, un vehículo de competición, cuyo motor debe girar siempre al límite de su potencia máxima, llevará seis marchas, mientras que un turismo estándar de nuestros días requiere un cambio con cuatro marchas adelante y una marcha atrás, que a menudo se elevan a cinco en los vehículos de turismo de altas prestaciones

En vehículos comerciales destinados al transporte de personas o mercancía que por sus características de uso requieren siempre un par motor elevado, recurre con frecuencia a la instalación de un reductor a la salida del cambio, en lugar de aumentar el número de marchas.

 Acoplando o desacoplando éste reductor se puede duplicar el número de marchas disponibles, con un diseño en su conjunto bastante sencillo.

Un parámetro muy importante a tener en cuenta siempre en el diseño de las cajas de cambio, es el cálculo de las relaciones de transmisión necesarias. Dicha relaciones deben establecerse en función del par máximo, ya que es ahí donde se obtiene la mayor fuerza de impulsión en las ruedas.

INFORMACION GENERAL EATON FULLER TRDR0515S

Este modelo de transmisión Eaton Fuller Roadranger contiene diez velocidades de

avance y dos velocidades de retroceso. La palanca de cambio de velocidades

engancha y desengancha mecánicamente cinco velocidades de avance y una

velocidad de retroceso en la sección delantera de la transmisión. La palanca de

intervalo en la válvula del Roadranger permite que el operador controle una

sección auxiliar cambiada neumáticamente para proporcionar un intervalo LO y HI.

Las cinco velocidades de avance seleccionadas en el intervalo LO se usan

nuevamente en el intervalo HI para proporcionar las 10 relaciones progresivas de

velocidades de avance.

Una vez obtenida la posición más elevada de la palanca de cambios (5 velocidad)

en el intervalo LO, el operador preselecciona la palanca de cambio de intervalo

para el intervalo HI. El cambio de intervalo ocurre automáticamente a medida que

la palanca de cambios se mueve de la posición de 5 velocidad a la posición de 6

velocidad.

 Al descender los cambios, el operador preselecciona la palanca de intervalos

para el intervalo LO y el cambio de intervalo ocurre autom

áticamente durante el movimiento

de la palanca de cambios a la próxima posición de velocidad

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Transmisiones Eaton Fuller TRDR0515S

La designación del modelo de la transmisión y otra información de identificación están estampadas en el rótulo de la transmisión. Para identificar la designación del modelo y número de serie de la transmisión, localizar el rótulo en la transmisión y después localizar los números según se muestran

Nomenclatura o Identificación

La placa de identificación de las cajas de cambio esta localizada en el lado derecho, parte superior, próximo a la tapa de la carcasa.

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CAJA DE CAMBIOS MANUALES VOLVO VT2014/2514

Las cajas de cambio VT2014/2514 disponen de 14 velocidades operativas como las cajas SR.

* S – S quiere decir que la caja de cambios está equipada con una reductora (gama alta y

baja) instalada en el primario de la caja de cambios básica.

* R – R quiere decir que la caja de cambios contiene sistema de gama alta y gama baja

conectado al secundario de la caja de cambios básica. * VT Transmisión Volvo

* 20 ó 25 — Par motor máximo, 2050 Nm o 2450 Nm.

* 14 números de velocidades operativas de una caja de cambios Caja de cambios manual: Componentes principales

La caja de cambios está dividida fundamentalmente en cuatro partes:

Cárter del embrague (C) –  este cárter une la caja de cambios al motor y protege el

embrague.

Reductora (S)  –  la reductora proporciona a los piñones dos gamas, permitiendo la

utilización de velocidades de gama alta y gama baja.

Caja de cambios básica (B) – La caja de cambios básica contiene los piñones básicos,

un piñón de marcha ultra lenta y piñones de marcha atrás.

Mecanismo de alcances (R) –  el mecanismo de alcances consiste en un engranaje

planetario que dobla el número de velocidades operativas de la caja de cambios básica (B).

Caja de cambios básica

La caja de cambios básica contiene los piñones y los ejes que permiten el cambio de marchas.

Los ejes principales son:

- el árbol de entrada o primario (1) - el árbol principal (2)

- el árbol intermediario (3) - el árbol de marcha atrás (4)

Los piñones van instalados en los ejes. Hay cinco piñones de cambios sincronizados además del piñón de marcha ultra lenta y el de marcha atrás que no está sincronizado

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CAJA DE CAMBIOS BÁSICA: ÁRBOL PRIMARIO Y ÁRBOL SECUNDARIO Árbol primario (1)

También llamado árbol de entrada, el primario se encarga de transmitir el par motor a la caja de cambios.

El par se transmite a través del disco de embrague.

Este árbol va apoyado en cojinetes instalados en el cárter de embrague. Árbol principal (2)

El árbol principal lleva los cinco piñones de cambios sincronizados. Estos piñones giran locos sobre cojinetes de agujas y cojinetes de rodillos.

Este árbol va apoyado en el primario y en cojinetes de rodillos instalados en el cárter de la caja de cambios básica

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CAJA DE CAMBIOS BÁSICA: ÁRBOL INTERMEDIARIO Y ÁRBOL DE MARCHA ATRÁS

Árbol intermediario (1)

El árbol intermediario sólo lleva piñones fijos, es decir, piñones que se han instalado a presión en el árbol y que siempre giran a la misma velocidad que el árbol.

El intermediario recibe el par transmitido por el primario y va apoyado en el interior del cárter del embrague y el cárter trasero de la caja de cambios.

Árbol de marcha atrás (2)

El piñón de marcha atrás va instalado en el árbol de marcha atrás.

El piñón de marcha atrás está ubicado entre el piñón conductor, situado en el árbol principal, y el piñón de toma de fuerza, instalado en el intermediario.

La función del piñón de marcha atrás es cambiar el sentido de giro del árbol principal y el árbol de salida o secundario.

Cuando el piñón de marcha atrás cambia el sentido de giro del árbol principal, el movimiento inverso se transmite a través del secundario a las ruedas motrices y el vehículo retrocede.

CAJA DE CAMBIOS BÁSICA: HORQUILLAS DE SELECCIÓN Y BOMBA DE ACEITE  Aparte de árboles y engranajes, la caja de cambios básica incluye horquillas de selección

y la bomba de aceite.

Horquillas de selección (1)

Las horquillas de selección regulan el movimiento de los manguitos de acoplamiento del eje principal para engranar las diferentes velocidades.

Las horquillas selectoras reciben el movimiento selector de los ejes selectores. Están instalados con fiadores formando juntos la unidad de selección.

Bomba de aceite (2)

Las cajas de cambios de mayor tamaño se engrasan mediante bombas de aceite que envía el aceite a todos los puntos de engrase de la caja.

La bomba de aceite va sujeta en el interior de la caja de cambios. La acciona un piñón conectado al intermediario, a través del piñón de marcha atrás.

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Mecanismo de alcances

La caja de cambios va apoyada por un mecanismo de alcances de doblamiento de las velocidades:

- Gama alta - Gama baja

El uso del mecanismo de alcances dobla el número de velocidades de la caja de cambios básica, tal como se requiere para los camiones modernos.

El mecanismo de alcances consiste en un engranaje planetario que transmite directamente el par motor desde el eje principal a los piñones conductores:

1. Satélite 2. Corona

3. Anillo de acoplamiento 4. Piñón central

5. Portasatélites

De los cambios de velocidades del mecanismo de alcances se ocupa un cilindro neumático (6).

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Gama alta (A)

Cuando la corona (1) queda bloqueada al portasatélites por medio de un anillo de acoplamiento

(2), gira toda la unidad trasera de satélites. El par motor transmitido por la caja de cambios básica atraviesa directamente el engranaje planetario. De este modo, la caja de cambios funciona con la gama alta de las velocidades.

Gama baja (B)

La corona (3) queda bloqueada al cárter de la caja de cambios provocando el giro de los satélites situados entre la corona (3) y el piñón central.

Los portasatélites (5) giran en el mismo sentido que el piñón central pero a una velocidad más lenta.

De este modo, el par motor transmitido por la caja de cambios debe pasar por los satélites activándose la gama baja de las velocidades

Funcionamiento del mecanismo de alcances

Un interruptor situado en el pomo de la palanca sirve para accionar el mecanismo de alcances.

Para seleccionar la gama baja, empuje el interruptor hacia abajo (1). Actúa sobre el primer y el tercer piñón.

Para seleccionar la gama alta, levante el interruptor (1). Actúa sobre el cuarto y el sexto piñón.

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Reductora o “splitter”

El propósito de la reductora es ―seccionar‖ las velocidades de la caja de cambios para

proporcionar una gama alta y una gama baja asociada a cada uno de los piñones. CONCLUSIÓN

Las cajas de cambios que disponen tanto de una reductora y de un mecanismo de alcances como las SR y VT, presentan 12 velocidades de cambios sincronizados, dos de marcha ultralenta y cuatro de marcha atrás sin cambios sincronizados.

Funcionamiento de la reductora

Como en el mecanismo de alcances, hay un interruptor situado en el pomo de la palanca que activa o desactiva la reductora.

Nota:

El interruptor de la reductora no es el mismo que el del mecanismo de alcances. Para seleccionar la gama alta de los piñones, coloque el interruptor en H (Alta). Para seleccionar la gama baja de los piñones, coloque el interruptor en L (Baja).

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Reductora: gama alta

 Al poner el interruptor del pomo de la palanca en H (Alta), se activa una válvula de relé (2).

La válvula de relé (2) está ubicada de manera que permite el paso de aire comprimido al cilindro neumático (3).

 Al pisar el pedal del embrague, la válvula de mando de la reductora (1) envía el aire al cilindro neumático (2).

El aire desplaza el pistón del cilindro para activar la gama alta de los piñones.

 A continuación, la válvula de mando de la reductora (1) activa un interruptor y enciende un testigo en el panel de instrumentos que indica al conductor que se ha seleccionado la gama alta de los piñones.

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Reductora: gama alta

 Al poner el interruptor del pomo de la palanca en L (Baja), se activa una válvula de relé (2).

La válvula de relé (2) está ubicada de manera que permite el paso de aire comprimido al cilindro neumático (3).

 Al pisar el pedal del embrague, la válvula de mando de la reductora (1) envía el aire al cilindro neumático (2).

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Caja de cambios manual: sincronización de componentes

El objetivo de la sincronización es simplificar los cambios de marcha ajustando la diferencia de velocidad entre el árbol principal y el intermediario durante los cambios.

La caja de cambios está equipada con muchos dispositivos de sincronización: 1. manguito de acoplamiento 2. anillo de acoplamiento 3. piñón 4. anillo de sincronización 5. cuerpo de embrague Funcionamiento de la sincronización

El cuerpo de embrague está conectado al árbol principal por medio de ranuras. El manguito de acoplamiento rodea el cuerpo de embrague. La función de este manguito es desplazar el cuerpo de embrague hacia el anillo de sincronización y conectarlo al anillo de acoplamiento.

El anillo de sincronización queda atrapado entre el cuerpo de embrague y el anillo de acoplamiento por la acción del manguito. El roce producido en el anillo de sincronización regula las velocidades del cuerpo de embrague y el manguito. Además de alcanzar la misma velocidad, el manguito engrana con el anillo de acoplamiento.

En esta posición, el piñón va completamente fijo en el eje principal a través del cuerpo de embrague y puede transmitir el par motor a las ruedas motrices a través del secundario

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Funcionamiento de los dispositivos de sincronización

El juego de dispositivos de sincronización funciona del siguiente modo:

El anillo de sincronización (4) queda atrapado entre el cuerpo de embrague (5) y el anillo de acoplamiento (2) por la acción del manguito de acoplamiento (1).

El roce producido en el anillo de sincronización regula las velocidades del cuerpo de embrague y el manguito.

 Además de alcanzar la misma velocidad, el manguito engrana con el anillo de acoplamiento.

En esta posición, el piñón (3) va completamente fijo en el eje principal a través del cuerpo de embrague y puede transmitir el par motor a las ruedas motrices a través del secundario.

Componentes externos de la caja de cambios

La caja de cambios está provisto de una serie de componentes externos para evitar que la caja de cambios resulte dañada y para simplificar los cambios de marchas.

Estos componentes varían según el modelo de la caja de cambios. Las cajas de cambio constan fundamentalmente de:

1. una válvula de inhibición 2. válvulas de seguridad 3. válvulas de relé

4. válvulas de solenoide 5. una válvula inhibición 6. conexiones eléctricas 7. un sensor

8. un cilindro de regulación

Se ofrecerá una descripción más detallada de estos componentes en los módulos que presentan modelos específicos de cajas de cambios.

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Caja de cambios manual

La caja de cambios manual se acciona mediante una palanca de cambios (1). La palanca de cambios (1) va apoyada en un soporte guía (2).

 Al desplazar la palanca (1), el movimiento se transmite a la caja de selección de selección de ejes (5) mediante una barra de transmisión (3) y la palanca de mando (4).

La palanca de mando va conectada al eje de regulación lateral (6) de la caja de selección (2).

La caja de selección (2) acciona, a su vez, los ejes selectores de la caja de cambios

Ventajas

 Las transmisiones manuales ofrecen típicamente una economía de combustible

mejor comparada al automatics. La economía de combustible creciente con un vehículo correctamente funcionado de la transmisión manual contra un vehículo equivalente de la transmisión automática puede extenderse a partir de la 5% al cerca de 15% dependiendo de condiciones que conducen y del estilo de conducir --urbano o --urbano adicional (carretera o ciudad). Hay varias razones de esto:

o Eficacia mecánica. La transmisión manual junta el motor a la transmisión

con un embrague rígido en vez de a convertidor del esfuerzo de torsión eso introduce apagones significativos. La transmisión automática también sufre pérdidas parásitas conduciendo las bombas hidráulicas de alta presión requeridas para su operación.

o Atajo del combustible. El convertidor del esfuerzo de torsión de la

transmisión automática se diseña para la energía que transmite del motor a las ruedas. Su capacidad de transmitir energía en la dirección contraria es limitada. Durante la desaceleración, si la rotación del convertidor del esfuerzo de torsión cae debajo de su velocidad de la parada, el ímpetu del coche puede dar vuelta no más al motor, requiriendo el motor ser holgado. Por el contrario, una transmisión manual, con el embrague contratado, puede utilizar el ímpetu del coche para mantener el motor el dar vuelta, principio, hasta el final abajo a la RPM cero. Esto significa que hay oportunidades mejores, en un coche manual, para la unidad de control electrónico (el ECU) de imponer el atajo del combustible de la

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desaceleración (DFCO), un modo de la economía de combustible por el que los inyectores de carburante estén dados vuelta apagado si la válvula reguladora son cerrados (pie del pedal del acelerador) y el motor está siendo conducido por el ímpetu del vehículo.

o Eficacia de Geartrain. Automatics puede requerir energía de ser transmitido

a través de gearsets planetarios múltiples antes de lograr el cociente deseado del engranaje.

 Las transmisiones manuales siguen siendo más eficientes que transmisiones

continuo-variables transmitidas por banda.

 Las transmisiones manuales son generalmente perceptiblemente más ligeras que

automatics del esfuerzo de torsión-convertidor.

 Los vehículos con las transmisiones manuales son típicamente menos costosos

que ésos con las transmisiones automáticas.

 Las transmisiones manuales no requieren normalmente refrescarse activo, porque

no mucha energía se disipa como calor a través de la transmisión.

o La edición del calor puede ser importante en ciertas situaciones, como subir

las colinas largas en tiempo caliente, particularmente si tira de una carga. A menos que el convertidor automático del esfuerzo de torsión se trabe encima (que sucede típicamente solamente en un engranaje de la sobremarcha que no sería contratado al ir encima de una colina) de la transmisión pueda recalentarse. Un embrague de la transmisión manual genera solamente calor cuando se desliza, que no sucede a menos que el embrague sea muy gastado o es el conductor  montar el embrague pedal.

 Un conductor tiene más control directo sobre el estado de la transmisión con un

manual que automático. Este control es importante para un conductor experimentado, bien informado que sepa el procedimiento correcto para ejecutar una maniobra que conduce, y quisiera que la máquina realizara sus intenciones exactamente e inmediatamente. Las transmisiones manuales son particularmente ventajosas para el funcionamiento que conduce o que conduce en los caminos escarpados y que enrollan. Observe que esta ventaja se aplica igualmente a las transmisiones manual-automáticas, tales como tiptronic, con tal que tengan un tiempo de reacción rápido a la entrada del conductor.

o Un ejemplo: el conductor, anticipando una vuelta, puede desplazar hacia

abajo al engranaje apropiado mientras que el manejo sigue siendo recto, y a la estancia en engranaje con la vuelta. Ésta es la manera correcta, segura de ejecutar una vuelta. Un cambio inesperado del engranaje durante una vuelta aguda puede causar patinarse si el camino es deslizadizo.

o Otro ejemplo: al comenzar, el conductor puede controlar cuánto esfuerzo de

torsión va a los neumáticos, que es útil para comenzar en superficies deslizadizas tales como hielo, nieve o fango. Esto se puede hacer con delicadeza del embrague, o posiblemente comenzando en el segundo engranaje en vez de primero. El conductor de una poder automática puso solamente el coche en la impulsión, y el juego con la válvula reguladora. El convertidor del esfuerzo de torsión puede descargar fácilmente demasiado esfuerzo de torsión en las ruedas, porque cuando se desliza, actúa como engranaje bajo adicional, pasando con la energía del motor, reduciendo las rotaciones mientras que multiplica el esfuerzo de torsión. Algunos coches, tales como Saab NG900 la transmisión automática, tiene un modo especial para las situaciones bajas de la tracción.

o Otro ejemplo: el pasar. Cuando el conductor está procurando pasar un

vehículo móvil más lento haciendo uso un carril con tráfico opuesto, él o ella puede seleccionar un engranaje más bajo para más energía en exactamente el momento derecho en que las condiciones correctas comenzar la maniobra. Automatics tiene un tiempo de reacción retrasado, porque el

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conductor puede indicar solamente su intento presionando la válvula reguladora.

 Conducir un manual requiere más implicación del conductor, de tal modo

desalentando algunas prácticas peligrosas. La selección manual de engranajes requiere a conductor supervisar la situación del camino y del tráfico, anticipar acontecimientos y planear algunos pasos a continuación. Si la mente del conductor vaga de la tarea que conduce, la máquina pronto terminará para arriba en un engranaje incorrecto, que será obvio de revoluciones minuto del motor excesivas o escasas. Puntos relacionados:

o Es mucho más difícil que el conductor inquiete en un coche de la

transmisión manual, por ejemplo comiendo, bebidas que beben, o hablando en un teléfono portátil sin un receptor de cabeza. Durante cambios de engranaje, se requieren dos manos. Uno permanece en la rueda, y el otro funciona la palanca del engranaje. La mano en la rueda se requiere absolutamente durante vueltas, y las vueltas apretadas son acompañadas por los cambios del engranaje. Si la mano sale de la rueda, el manejo comenzará a enderezarse. Generalmente cuanto exigiendo la situación que conduce, más difícil es para que el conductor manual haga todo menos funcione el vehículo. El conductor de una transmisión automática puede enganchar a distraer actividades en cualquier situación, tal como vueltas agudas a través de intersecciones o parar-y-ir tráfico.

 El conductor de un coche de la transmisión manual puede desarrollar una intuición

exacta para cómo rápidamente está viajando el coche, del sonido del motor y de la selección del engranaje.

 Los coches con las transmisiones manuales se pueden encender a menudo

cuando la batería es muerta empujando el coche en el movimiento o permitiendo que ruede cuesta abajo, y entonces contratando el embrague al tercer o segundo

engranaje. Esto se sabe comúnmente como un ―comienzo del empuje‖, ―haciendo estallar el embrague‖ (en los E.E.U.U.), el ―desplome que comienza‖ (en Nueva Zelandia), el ―rodillo que comienza‖ (en Australia) o‖el comenzar del topetón―(en el

Reino Unido). Sin embargo, esta práctica es desalentada fuertemente por la mayoría de los fabricantes, citando daño posible a los dispositivos del control de emisiones tales como convertidor catalítico.

 Las transmisiones manuales trabajan sin importar el ángulo de la orientación del

coche con respecto a gravedad. Las transmisiones automáticas tienen un depósito flúido (cacerola) en el fondo; si el coche se inclina demasiado, la bomba flúida puede ser hambrienta, causando una falta en la hidráulica.

 Es a veces posible mover un vehículo con una transmisión manual apenas

poniéndola en engranaje y poniendo el arrancador. Esto es útil en una situación de la emergencia donde el vehículo no comenzará, pero debe ser movida inmediatamente (de una travesía de la intersección o del ferrocarril, por ejemplo). Es también más fácil poner un coche con una transmisión manual en hilo neutro, aun cuando la transmisión ha sufrido daño de un accidente o de un malfuncionamiento. Muchos vehículos modernos no permitirán que el arrancador sea funcionado sin el embrague presionado completamente, negando esta ventaja, pero algunos fabricantes han comenzado a agregar un interruptor de invalidación del comienzo del embrague para poder todavía gozar esta ventaja cuando es necesaria.

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Desventajas

Muchas de las desventajas de una transmisión manual implican la interacción del conductor con el vehículo. Mientras que la mayor parte de éstos se pueden superar con práctica y experiencia, deben ser consideradas:

 Las transmisiones manuales no permiten que el conductor tenga ambas manos en

la rueda de manejo siempre.

 Las transmisiones manuales requieren a menudo a conductor poner su atención

completa y continua en el funcionamiento del vehículo, previniéndolos de trabajos múltiple. Esto puede también ser vista mientras que una ventaja, antedicho tan mencionado, como ella puede prevenir el conductor de distracciones potenciales como teléfono móvil o uso de radio.

 Los conductores inexpertos pueden poner más de su atención en cambiar de

puesto los engranajes de la transmisión, potencialmente distrayéndolos de los alrededores del camino.

 Un conductor puede cambiar de puesto inadvertidamente en el engranaje

incorrecto con una transmisión manual, potencialmente causando daño al motor o a la transmisión. Puede también dar lugar a la pérdida de control debido a un cambio repentino en la velocidad del vehículo.

 Las transmisiones manuales requieren una curva que aprende mientras que una

debe desarrollar una sensación para correctamente contratar el embrague.

 Mientras que puede ser superado fácilmente con experiencia, los vehículos de la

transmisión manual requieren el buen uso del pedal del acelerador y agarraron control al encender el coche de una parada. RPMs excesivo puede causar el coche al redline, desgaste del motor de la exacerbación, mientras que RPMs escaso sobre lanzamiento del embrague hace el motor atascar debido a la carencia del ímpetu requerida para sostener la operación del motor.

 Los cambios lisos y oportunos de una transmisión automática no están

garantizadas al funcionar una transmisión manual; tales cambios son dependientes en la experiencia y la sincronización del conductor.

 Las transmisiones manuales cargan el conductor en situaciones de la circulación

densa puesto que el conductor está funcionando a menudo el pedal del embrague. En la comparación, las transmisiones automáticas requieren simplemente la mudanza del pie desde el pedal del acelerador al pedal de freno, y viceversa.

 Para una persona con la debilitación física, una transmisión automática pudo ser la

única opción que cambiaba de puesto disponible. Los sistemas comparables para el embrague manual y los frenos para un coche manual-transmisión-equipado son usables solamente por la gente con desventaja más baja justa del cuerpo. La modificación de tal sistema también requiere modificaciones extensas al coche.

 Los vehículos con las transmisiones manuales son más difíciles de salir de un resto

cuando están colocados hacia arriba en una colina como requiere la coordinación del acelerador, el embrague pedal, y el freno de mano. Esto puede ser fácilmente factible, sin embargo, con experiencia.

 El disco del embrague usa, y por lo tanto se debe substituir periódicamente.

Mientras que éste es típicamente un proceso dependiente de trabajo que puede ser un servicio costoso, no debe probar más costoso que servicio periódico a una caja de engranajes automática a largo plazo.

CONCLUSIONES

Hoy en día, los componentes, principios y funcionamiento de una caja de velocidades tipo estándar; vienen dados por los diseños y fundamentos de las maquinas antiguas, un cambio de velocidades estándar es una transmisión mecánica, la cual la podemos encontrar en cualquier vehículo e inclusive dentro de cualquier maquina donde la potencia

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mecánica se genera en una parte y se desea transmitir hacia otra parte de la maquina para realizar un trabajo, a lo largo de esta transmisión se puede perder potencia, es ahi donde entran los multiplicadores de velocidad.

Estas son las cajas de velocidades que se encuentran en la mayoría de los autos, todas de tipo estándar, tales cajas ofrecen grandes prestaciones que en ocasiones superan las necesidades del vehículo; claro está, tomando en cuenta su uso y modo de operación del conductor, siendo desde mi punto de vista, el tipo de caja de velocidades mas óptimo para un auto, por la fuerza de par que entregan a las ruedas. Sin embargo, en la actualidad, existen cajas de cambios automáticos que suelen dar prestaciones con valores de consumo destacados y aceptables.

Por tal motivo, en este trabajo se explican los principios de funcionamiento, mantenimiento y componentes de una caja de velocidades tipo estándar. Con el objeto de dar a conocer de una manera clara y sencilla los principios tanto físicos como mecánicos que rigen el funcionamiento de una caja de velocidades, para que aquellas personas que, sin ser expertos o conocedores del tema, puedan comprender y entender una caja manual de velocidades; y dejar abierta la línea para las personas que deseen continuar con los diferentes tipos de cajas de velocidades actuales, como lo son automáticas y electrónicas (tryptonic), cajas que se convierten en estándar a automáticas y viceversa, para mejorar el mantenimiento y la correcta utilización de una caja de velocidades

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DESARROLLO

Una transmisión manual  es una caja de cambios que no puede alterar la relación de cambio por sí sola, requiriendo la intervención del conductor para hacer esto. Por lo tanto, se diferencia de una transmisión automática en que ésta última sí puede cambiar de marcha de forma autónoma.

 Antiguamente, un automóvil con caja de cambios automática solían tener peores prestaciones y consumos que uno con caja de cambios manual. En la actualidad, algunos tipos de cajas de cambios automáticas han logrado valores de consumo destacados, aunque las cajas automáticas basadas en convertidor hidráulico de par no superan la velocidad de cambio de una caja manual.

 A lo largo de la década de 1980, los modelos de automóviles pasaron a incorporar cajas manuales de cinco cambios (en la década de 1990, sólo los  automóviles de bajo costo o del segmento A tenían cajas de cuatro marchas). En la última década, los modelos de alta gama, en particular aquellos equipados con un motor diesel, pasaron a incorporar una sexta marcha para poder circular en autopista con el motor a bajo régimen y, por tanto, con consumos menores.

Es en los camiones pesados y tracto camiones donde estas transmisiones tienen un uso mayoritario debido a su eficiencia de arranque para cargar o arrastrar un peso a determinada velocidad, acompañado de apoyos como un motor eléctrico junto a un convertidor de par denominado dual, así como un freno motor que puede evitar daños a la transmisión en paradas bruscas.

Los autobuses interurbanos también equipan esta transmisión en relación igualitaria a los camiones, pese a que en algunos autobuses urbanos todavía se pueden encontrar transmisiones manuales de tipo sincronizado, las cuales no requieren de un dispositivo dual, conservando la misma manera de engranar las relaciones de velocidad similares a las de un automóvil común. Algunos modelos de autobuses deben usar el dispositivo dual debido a la cobertura de rutas con topografía difícil, mientras que otros, gracias al diseño del motor y transmisión, pueden prescindir de usar el dispositivo dual.

En Venezuela, a este tipo de vehículos se les suele llamar popularmente sincrónicos. Tipos de engranes de una transmisión

Engranes rectos

Se denomina engranaje o ruedas dentadas al mecanismo utilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de una máquina. Los engranajes están formados por dos ruedas dentadas, de las cuales la mayor se denomina corona' y la menor 'piñón'. Un engranaje sirve para transmitir movimiento circular mediante contacto de ruedas dentadas. Una de las aplicaciones más importantes de los engranajes es la transmisión del movimiento desde el eje de una fuente de energía, como puede ser un motor de combustión interna o un motor eléctrico, hasta otro eje situado a cierta distancia y que ha de realizar un trabajo. De manera que una de las ruedas está conectada por la fuente de energía y es conocida como engranaje motor y la otra está conectada al eje que debe recibir el movimiento del eje motor y que se denomina engranaje conducido.1 Si el sistema está compuesto de más de un par de ruedas dentadas, se denomina 'tren.

La principal ventaja que tienen las transmisiones por engranaje respecto de la transmisión por poleas es que no patinan como las poleas, con lo que se obtiene exactitud en la relación de transmisión.

Engranes helicoidales

Los dientes de los engranajes de las cajas de cambio son helicoidales y sus bordes están redondeados para no producir ruido o rechazo cuando se cambia de velocidad. La fabricación de los dientes de los engranajes es muy cuidada para que sean de gran

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duración. Los ejes del cambio están soportados por rodamientos de bolas y todo el mecanismo está sumergido en aceite denso para mantenerse continuamente lubricado La caja de velocidades diseñada por Leonardo da Vinci

Leonardo de Vinci llegó a diseñar en sus tiempos lo que seria el precursor de las cajas de cambios de los modernos coches, influido por la fiebre del desarrollo industrial que fomentaba Ludovico el Moro, Leonardo da Vinci diseño un cambio de velocidades compuesto por dos piezas, una cilíndrica y otra cónica que mediante una serie de engranajes convertía el mecanismo en un cambio de velocidades

HISTORIA

• Inventor francés Louis-René Panhard y Emile Levassor se acreditan con el desarrollo de

la transmisión manual moderno de primera. Demostraron su transmisión de tres velocidades en el 1894 y el diseño básico sigue siendo el punto de partida para la mayoría de las transmisiones manuales contemporáneos.

Diseño mejorado

• Panhard Levassor y utiliza una unidad de la cadena en su transmisión original. En 1898

el fabricante de automóviles Renault, Louis utilizaron su diseño básico, pero sustituir un eje impulsor de la cadena de transmisión y añadió un eje diferencial de las ruedas traseras para mejorar el rendimiento de la transmisión manual.

Marco de tiempo

• A principios del siglo 20 la mayoría de los coches fabricados en los Estados Unidos

ofreció una transmisión manual sincronizada, no basado en el Panhard / Levassor / diseño de Renault. La innovación principal siguiente ocurrió en 1928 cuando se presentó el Cadillac transmisión manual sincronizada, lo que redujo significativamente equipo de molienda y se cambio más suave y más fácil.

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CAJA DE CAMBIOS MANUAL

El sistema de cambio de marchas manual ha evolucionado notablemente desde los primeros mecanismos de caja de cambios de marchas manuales sin dispositivos de sincronización hasta las actuales cajas de cambio sincronizadas de dos ejes. Independientemente de la disposición transversal o longitudinal y delantera o trasera, las actuales cajas de cambios manuales son principalmente de dos tipos:

• De tres ejes: un eje primario recibe el par del motor a través del embrague y lo transmite

a un eje intermediario. Éste a su vez lo transmite a un eje secundario de salida, coaxial con el eje primario, que acciona el grupo diferencial.

• De dos ejes: un eje primario recibe el par del motor y lo transmite de forma directa a uno

secundario de salida de par que acciona el grupo diferencial.

En ambos tipos de cajas manuales los piñones utilizados actualmente en los ejes son de dentado helicoidal, el cual presenta la ventaja de que la transmisión de par se realiza a través de dos dientes simultáneamente en lugar de uno como ocurre con el dentado recto tradicional siendo además la longitud de engrane y la capacidad de carga mayor. Esta mayor suavidad en la transmisión de esfuerzo entre piñones se traduce en un menor ruido global de la caja de cambios. En la marcha atrás se pueden utilizar piñones de dentado recto ya que a pesar de soportar peor la carga su utilización es menor y además tienen un coste más reducido.

En la actualidad el engrane de las distintas marchas se realiza mediante dispositivos de sincronización o "sincronizadores" que igualan la velocidad periférica de los ejes con la velocidad interna de los piñones de forma que se consiga un perfecto engrane de la marcha sin ruido y sin peligro de posibles roturas de dentado. Es decir, las ruedas o piñones están permanentemente engranados entre sí de forma que una gira loca sobre uno de los ejes que es el que tiene que engranar y la otra es solidaria en su movimiento al otro eje. El sincronizador tiene, por tanto, la función de un embrague de fr icción progresivo entre el eje y el piñón que gira libremente sobre él. Los sincronizadores suelen ir dispuestos en cualquiera de los ejes de forma que el volumen total ocupado por la caja de cambios sea el más reducido posible. Existen varios tipos de sincronizadores de los cuales destacan: sincronizadores con cono y esfera de sincronización, sincronizadores con cono y cerrojo de sincronismo, sincronizadores con anillo elástico, etc.

El accionamiento de los sincronizadores se efectúa mediante un varillaje de cambio que actúa mediante horquillas sobre los sincronizadores desplazándolos axialmente a través del eje y embragando en cada momento la marcha correspondiente. Los dispositivos de accionamiento de las distintas marchas dependen del tipo de cambio y de la ubicación de la palanca de cambio.

La situación de la caja de cambios en el vehículo dependerá de la colocación del motor y del tipo de transmisión ya sea está delantera o trasera

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CARACTERISTICAS TECNICAS

Marca

Eaton

Torque liquido

FS-5306: 706 N-m, FS

 –

 6036A:

893 N-m, FS

 –

 6036B/ FS

 –

 6406B:

950 N-m

Peso Aproximado

50 Kg

Capacidad de aceite

3.5 l (sin toma de fuerza)

FSO

 –

4305 A

Figure

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References