Este documento proporciona información sobre los sistemas de transmisión en vehículos, incluidas las cajas de cambios manuales y automáticas. Explica los componentes clave como el eje primario, eje secundario, piñón inversor y engranajes. También describe el funcionamiento de cajas de cambios automáticas, semiautomáticas y sistemas como I-Shift y ZF-ASTronic. El mantenimiento y diagnóstico de cajas de cambios también se discuten.

1. ESCUELA SUPERIOR
POLITÉCNICA DE
CHIMBORAZO
1
ING. AUTOMOTRIZ

2. • El sistema de transmisión es el
conjunto de elementos que
tiene la misión de hacer llegar
el giro del motor hasta las
ruedas motrices.
• Con este sistema también se
consigue variar la relación de
transmisión entre el cigüeñal y
las ruedas.
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3. Caja de velocidades
• Es la encargada de aumentar, mantener o disminuir la
relación de transmisión entre el cigüeñal y las ruedas, en
función de las necesidades, con la finalidad de aprovechar al
máximo la potencia del motor
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4. Función de la caja de
velocidades:
• La misión de la caja de cambios es convertir el par
motor. Es, pues, un convertidor o transformador de
par. Un vehículo avanza cuando vence una serie
de fuerzas que se oponen a su movimiento, y que
constituyen el par resistente.
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5. Elementos
Los principales elementos son:
• Eje primario
• Eje intermediario
• Eje secundario
• Piñón inversor
• Palanca de mandos
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6. Eje Primario
• Por este eje llega a la caja
de velocidades el girp del
motor a través del
embrague.
• Su extremo exterior es
estriado y va engarzado
en las estrías del disco
conducido del embrague y
el otro extremo termina en
un piñón fijo con dientes
helicoidales para la
transmisión directa del
giro del cigüeñal al árbol
del transmisión
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7. Eje Intermediario
• Es un eje en el que van
fijos varios piñones el
primero en toma contante
con el piñón del eje
primario y el ultimo en toma
constante con otro piñón
que va loco, inversor de
giro
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8. Eje Secundario
• Es el eje a través del cual
sale de la caja de velocidades
al árbol de transmisión el giro
del motor llegando a la misma
a través del eje primario.
• Va apoyado por su parte
anterior sobre el eje primario
y por el otro extremo a la
carcasa de la caja de
velocidades enlazando con el
árbol de transmisión a través
de una junta flexible
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9. Piñón Inversor de Marcha
o de Giro
• Es el piñón de poco
diámetro que va en la
toma constante con el
piñón ms pequeño del
eje intermediario y
apoyado en su eje corto
situado en la carcasa de
la caja de velocidades.
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10. Caja de Velocidades en
Camiones y Autobuses
• Sus principales elementos, ademas de los descritos son
los siguientes:
• Toma de fuerza
• Reductora
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11. Toma de Fuerza
• Los cambios de velocidades de
los vehículos industriales están
equipados con una serie de
posibilidades de conexión para
tomas de fuerza o movimientos
auxiliares.
• Mediante la fuerza del motor
pueden accionarse grupos o
disposiciones adicionales como
bombas para volquetes, grúas
hidráulicas, etc para lo cual es
necesario conectar engranes
auxiliares en la caja de
velocidades
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12. La Reductora
• Es un grupo adicional
pospuesto a la caja de
velocidades que permite
duplicar el numero de
relaciones de velocidad.
• De este modo el vehículo
dispone de un juego de
marchas reducidas lo cual es
muy conveniente para fuertes
pendientes y malos caminos,
con lo que las ventajas de
adherencia total se aprovechan
al máximo.
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13. Utilización de la
Reductora
• Con la utilización de la reductora esto permite frenar con la
caja de velocidades, lo cual funciona como retención del
motor.
• Tiene una función del mantenimiento de velocidad
constante cuando la caja de velocidades entre la zona de
cambio mecánico.
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14. • En los vehículos pesados se utiliza una doble reducción en el
puente trasero, la cual se realiza de dos formas:
• En la salida al puente trasero .
• Colocando un mecanismo reductor en los palieres.
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15. Caja de Velocidades de
Cambio Automática
• Ejecutan todos los procesos de inclusión de marchas
por si mismo y los ajustan a las cargas respectivas del
vehículo.
• esta esta dotada de un convertidor de par, un
planetario de engranajes satélites de varias etapas y
una instalación de mando hidráulico.
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16. ING. AUTOMOTRIZ 16

17. • Cuando el motor del vehículo se pone en funcionamiento, la bomba
de aceite que activa el circuito mandando aceite al convertidor de
par a través de la válvula principal de presión. A la vez , la presión
se transmite también a la caja de válvulas de mando, desde donde
se manda aceite al primer embrague que coloca el cambio en
posición de primera velocidad a base de frenar el giro de la corona
del primer elemento planetario
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18. Utilización de la Caja de Velocidades en los
Vehículos Pesados (Rendimiento y Consumo)
• Existe una relación entre par motor, la potencia y las rpm
del motor, de tal forma que al aumentar la rpm del motor, el
par aumenta hasta el máximo a partir del cual disminuye, y
sin embargo, la potencia sigue aumentando hasta que el
motor alcanza rpm máximas
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19. Sistema de mando de
velocidades
• Sistema de mando neumático: es un sistema
accionado por aire comprimido por medio del cual es
posible obtener una gama de velocidades con dos
etapas, una rápida y otra lenta, consiguiéndose una
relación alta.
• Sistema de mando electrico: es un sistema de mando
para las cajas de velocidades utilizadas con destinos al
transporte de largo recorrido. Desde la palanca de
velocidades se transmiten ordenes eléctricas a un
modulo electrónico donde son traducidas y convertidas
en señales de conexión las cuales activan válvulas
electromagnéticas que comunican aire a presion
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20. Mantenimiento y Averías
de la caja de velocidades
Comprobar estanqueidad de las cajas de engranajes
Control del aceite lubricante y su cambio se debe atener a las recomendaciones del fabricante
En la cajas de velocidades de algunos turismo, el aceite es sometido a extrema presion
Al cambiar al aceite utilizar el recomendado por el fabricante
Al detectar marchas dificultosas averiguar las causas y subsanarlas
Al percibir ruidos extraños en los engranajes comprobar en un taller especializado
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21. ING. AUTOMOTRIZ 21
Defecto Causa ¿Qué hacer?
Cambio duro las
marchas no entran o
entran mal
• Conexiones gastadas,
rotas o desajustadas.
• Mal ajuste en los
elementos de
embrague.
• Fallo en la caja de
velocidades.
• Defectos del pedal.
• Ajustar o cambiar
conexiones .
• Ajustar
• Desmontar y cambiar
piezas.
• Comprobar y reparar.
Rigidez en el pedal • Articulaciones
oxidadas, obstruidas
o defectuosas.
• Comprobar limpiar o
cambiar.
Las velocidades entran
pero no se mantienen
• Horquilla torcida
• Resorte o elementos
de fijación
defectuosos o rotos.
• Enderezar o cambiar.
• Cambiar elementos
defectuosos
Las velocidades no
entran o rascan
• Horquilla rota o
deformada.
• Piñon roto
• Ejes descentrados
• Engrase deficiente
• Cambiar horquilla
• Cambiar
• Reparar o reponer
• Añadir aceite

22. Defecto Causa ¿Qué hacer?
Fallo en caja de
velocidades automática
• Conexión o cables
desajustados
• Revisar y ajustar
Imposibilidad o
dificultad de selección
de marcha.
• Dispositivo de
retención flojo o roto
• Revisar reparar o
cambiar la conexión
Mecanismo Inefectivo • Nivel de aceite bajo
• Interruptor averiado
• Reponer
• Cambiar
Dificultad o
imposibilidad de meter
marcha atras
• Mecanismo embrague
mal ajustado
• Engranes averiados
• Ajustar
• Reparar
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23. El cambio semiautomático
Los cambios semiautomáticos
son la siguiente generación de
cambio de velocidades que ha
ido apareciendo desde hace
unos 10 años.
El cambio semiautomático es
básicamente un cambio
mecánico manual al cual se le ha
acoplado un mando hidráulico o
neumático para introducir las
marchas, gestionado
electrónicamente con la cual se
suprime el mando tradicional por
palanca.
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24. Pomo de selección de una caja
semiautomática
1. Posición previa de
selección.
2. Paso a una marcha
superior.
3. Paso a una marcha inferior.
4. Mando de emergencia
5. Selector de reductora de
entrada.
6. Botón de marcha atrás y
de salto de marchas a
voluntad
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25. 1. Sistemas simples-----palanca o mando
electrónico.
2. Sistemas intermedios----zumbador y testigo-----
cambio de marcha
sus ventajas son:
• Facilita el procedimiento de efectuar el cambio.
• Fácil montaje.
• Seguridad contra las revoluciones excesivas del
motor.
3. Sistemas mas complejos----no existe pedal de
embrague.
Sus ventajas son:
• Conducción con consumo optimizado.
• Menor fatiga del conductor.
• Gran seguridad para conductor y vehículo.
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26. Tomas de fuerzas
Las tomas de fuerzas son mecanismos acoplados a la
caja de cambios que permiten aprovechar la fuerza del
motor para una aplicación independiente de la
transmisión del vehículo.
Se dividen en tres tipos:
• Dependientes del motor
• Dependientes del embrague
• Dependientes de la marcha del vehículo
ING. AUTOMOTRIZ 26

27. Diferentes tomas de fuerzas
A. Dependiente del motor.
B1. Dependiente del
embrague para servicio
continuo.
B2. Dependiente del
embrague para servicio
discontinuo.
B3. Dependiente del
embrague para servicio
continuo.
B4. Dependiente del
embrague con toma lateral.
C. Dependiente de la
marcha del vehículo.
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28. Cajas de transferencia
En vehículos de tracción total es necesario transmitir el
par de salida de la caja de cambios hacia dos puentes,
el delantero y el trasero, ya que los dos tienen tracción.
Además, en algunos vehículos existe la posibilidad
desacoplar la tracción del puente delantero a voluntad
para circular por carreteras rápidas y volverla a conectar
en terreno difícil.
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29. Despiece de una caja de transferencia con
tres ejes paralelos
A. Salida para
puente
delantero.
B. Diferencial entre
puentes.
C. Eje de entrada.
D. Eje intermedio.
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30. DIAGNOSTICO DE LA CAJA DE CAMBIOS MANUAL
ANOMALÍA CAUSA
Cambio rumoroso
Juego excesivo entre engranes, por
desgaste
Engranajes, cojinetes y anillos
sincronizados desgastados
Desalineación de ejes por aflojamientos
de las tapas soportes
Suciedad o residuos mezclados con el
aceite
Insuficiente nivel de aceite
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31. ANOMALÍA CAUSA
Irregularidad en el
funcionamiento
Dureza a la
entrada de
marchas
Agarrotamiento de la cabeza esférica de la
palanca de mando
Deformación de las barras de mando
Obstaculización al desplazamiento de los
manguitos de introducción de las marchas
Uso de aceite inadecuado
Incompleto desembrague
Desengrane
espontáneo de
marchas
Incorrecta maniobra de acoplamiento
Debilitamiento de los muelles de retención
barra de mando o rodillos de seguridad
desgastados
Anillos sincronizadores desgastados
Pérdidas de
lubricantes
Excesivo nivel de aceite en el cambio
Aflojamiento de los anillos de sujeción
compartimentos cerrados
Deterioro de las juntas que aseguran las
estanqueidad
DIAGNOSTICO DE LA CAJA DE CAMBIOS MANUAL
ING. AUTOMOTRIZ 31

32. Transmisiones semiautomáticas
ING. AUTOMOTRIZ 32

33. Transmisiones
semiautomáticas
Es una transmisión que no
cambia engranajes
automáticamente, sino más
bien facilita cambiar de
marcha manualmente
mediante la supresión de la
necesidad de presionar un
embrague de pedal al mismo
tiempo que el cambio de
marchas.
ING. AUTOMOTRIZ 33

34. ZT – ASTronic
El ZF-ASTronic consiste en una
transmisión básica y un disidente
integrado y grupo planetario.
La transmisión básica se
desplaza utilizando engranajes
de malla constante.
El divisor y los grupos
planetarios están sincronizados.
El sistema de transmisión realiza
los cambios de marcha
automáticamente.
ING. AUTOMOTRIZ 34

35. PARTES PRINCIPALES
ING. AUTOMOTRIZ 35

36. Volvo I-Shift
Volvo ha hecho la transmisión
automatizada más avanzada
de la industria aún mejor. Las
últimas mejoras de la I-Shift
incluyen hardware y software,
mayor durabilidad y un nuevo
freno de contra-flecha para
mejorar el desempeño y contar
con un cambio más suave. La
unidad de control electrónica
puede manejar cualquier carga
y cualquier camino, realizando
cambios perfectos todas las
veces. También mejoramos la
durabilidad del embrague y la
amortiguación torsional.
ING. AUTOMOTRIZ 36

37. AutoShift
La transmisión AutoShift, basada en
la transmisión manual Serie RT, es
un sistema avanzado de cambio
electrónico que se comunica con
el motor utilizando el protocolo
SAE-J1939 para un control preciso
de las funciones del motor y la
transmisión.
Con el uso de un sistema de tres
pedales, el embrague Solo
autoajustable únicamente se utiliza
para arrancar y detener el vehículo.
Una vez que el vehículo está en
movimiento, AutoShift funciona
como una transmisión automática,
con la eficiencia de una transmisión
manual.
ING. AUTOMOTRIZ 37

38. Transmisión de doble
embrague
Es un tipo de transmisión automática o
transmisión automotriz automatizado .
Utiliza dos separados garras de pares
e impares conjuntos de engranajes .
Es fundamentalmente puede ser
descrito como dos separadas
transmisiones manuales (con sus
respectivos embragues) contenidas
dentro de una vivienda, y trabajar
como una unidad.
Por lo general son operadas en un
modo totalmente automático, y
muchos también tienen la capacidad
de permitir al conductor cambiar
manualmente los engranajes en el
modo semi-automático, aunque
todavía usando electrohidráulica de la
transmisión.
ING. AUTOMOTRIZ 38

39. Transmisiones automáticas
Es un tipo de vehículo de motor de transmisión que puede cambiar de
forma automática las relaciones de transmisión como el vehículo se
mueve, liberando al conductor de tener que cambiar de marcha
manualmente . Al igual que otros sistemas de transmisión de los
vehículos, que permite a un motor de combustión interna , más adecuado
para funcionar a una relativamente alta velocidad de rotación , para
proporcionar una gama de salidas de velocidad y par necesario para el
recorrido vehicular. El número de relaciones de marcha hacia delante, se
expresa a menudo para transmisiones manuales, así (por ejemplo,
manual de 6 velocidades).
ING. AUTOMOTRIZ 39

40. Transmisiones
continuamente variables
CVT
Un tipo fundamentalmente diferente de
la transmisión automática es la
transmisión de variación continua , o
CVT , que sin problemas y de forma
continua puede alterar su relación de
engranaje mediante la variación del
diámetro de un par de correa o cadena
Conectado poleas , ruedas o conos.
Algunas transmisiones continuamente
variables utilizan una hidrostática de
accionamiento - que consiste en una
bomba de caudal variable y un motor
hidráulico - para transmitir energía sin
engranajes.
ING. AUTOMOTRIZ 40

41. Transmisiones de doble
embrague DTC
Es un moderno tipo de transmisión
semiautomática y transmisión manual
electrohidráulica . Utiliza dos embragues
independientes para conjuntos impares y
pares de engranajes. Es
fundamentalmente descrito como dos
transmisiones manuales separados (con
sus respectivos embragues) contenidas
dentro de una vivienda, y trabajar como
una unidad. Por lo general, se operen de
un modo totalmente automático, y
muchos de ellos también tienen la
capacidad de permitir al conductor
cambiar manualmente de marcha en
modo semiautomático, aunque sigue
utilizando electro-hidráulico de la
transmisión.
ING. AUTOMOTRIZ 41

42. Partes principales
• Convertidor de par
• Tambor
• Bomba de aceite
• Bandas
• Conjunto planetario
• Embrague unidireccional
• Gobernadora
• Caja de válvulas
• Caja de solenoides
• Sensor
• Discos
• Computadora
• Diafragma
• Conjunto electrónico
ING. AUTOMOTRIZ 42

43. Problemas, fallos y
diagnóstico
ING. AUTOMOTRIZ 43

44. Problemas y fallos
ING. AUTOMOTRIZ 44
• No entran los cambios
• Olor persistente a aceite quemado
• Hay ruidos en la transmisión cuando el auto está en
Neutro
• Se salen los cambios
• Marca el indicador del Check Engine (revisar motor)
• Poca respuesta
• El cambio de tirones
• Fugas de aceite
• Fallo en los discos
• Avería en el convertidor
• Fallos electrónicos
• Bomba de aceite
• Las electroválvulas

45. Problemas y fallos
ING. AUTOMOTRIZ 45
• Algunos cambios CVT han experimentado un desgaste prematuro en
la cadena y problemas en alguno de sus rodamientos internos.
• Se perciben deslizamientos (patinaje) al momento de realizar cambios o
sobre la marcha continua de funcionamiento.
• Cambios bruscos de velocidad comúnmente conocidos como “pateos “,
estos pueden ser tanto en cambios ascendentes como en descendentes.
• Ausencia de algún cambio o rango como es D (drive) o R (Reverse).
• Resonancia interna (ruidos) al momento de estar en marcha el
vehículo.
• Al acelerar el motor revoluciona pero el vehículo no avanza.
• Fugas excesivas de fluidos (aceite de transmisión) así como
contaminación del aceite con agua o refrigerante de motor.

46. Diagnósticos
1. Revisar las quejas del conductor y/o probar el vehículo en el camino
2. Determinar si la transmisión realiza sus cambios de forma adecuada o
presenta una acción de patinaje, jaloneo o vibración, cambios bruscos o
retardados, en el caso de no tener tracción determinar si es un problema del
sistema hidráulico de la transmisión o electrónico o bien del sistema de flechas
de tracción o en el caso de contar con diferencial revisar un problema
mecánico en ese sistema.
3. Revisar de forma minuciosa la transmisión para localizar fugas de aceite
que puedan ocasionar fallas en el sistema y determinar la acción necesaria.
4. Escuchar los ruidos de la transmisión al meter velocidad y circulando el
vehículo, determinar la acción necesaria.
5. Revisar si el aceite esta a nivel o tiene aroma a quemado diagnosticar la
causa y determinar la acción necesaria.
6. Realizar pruebas de potencia de arranque del vehículo para determinar el
porcentaje de patinaje de la transmisión y determinar la acción necesaria.
7. Realizar pruebas recorrido para determinar la frecuencia de los cambios así
como el accionar del sistema de sobre marcha, determinar la acción
necesaria.
ING. AUTOMOTRIZ 46

47. ING. AUTOMOTRIZ 47

48. Árbol de Transmisión
ING. AUTOMOTRIZ 48

49. Transmisiones
longitudinales
Están constituidas por un tubo, un acoplamiento deslizante,
formado por el eje estriado, el manguito y una junta en cada
extremo, las juntas utilizadas prácticamente en exclusiva en
camiones son las juntas cardan.
ING. AUTOMOTRIZ 49

50. Juntas Cardán
• Permite transmitir un movimiento de rotación entre dos ejes
concurrentes.
• Sin embargo para transmitir un movimiento entre dos ejes no
concurrentes, es necesario utilizar una transmisión compuesta al menos
de dos juntas cardán y, generalmente una de ellas no deslizantes
1) Las horquillas del árbol deben de estar alineadas
2) Los ángulos de flexión β1 y β2 de las dos articulaciones deben ser
iguales, tanto en la disposición “W”, como en la disposición “Z”
3) El eje conductor, el árbol central y el eje conducido, deben estar en un
mismo plano
Condiciones de homocineticidad de una transmisión
compuesta de dos juntas
ING. AUTOMOTRIZ 50

51. Configuración en W
ING. AUTOMOTRIZ 51

52. Configuración en Z
ING. AUTOMOTRIZ 52

53. Los semiejes rígidos
Están formados por barras cilíndricas de acero altamente
resistente, que incorporan en sus extremos un estriado que va
unido al planetario del diferencial
Los tres tipos de montajes mas usuales son:
• Semiflotante
• Tres cuartos flotante
• Flotante
ING. AUTOMOTRIZ 53

54. Transmisiones transversales articuladas
Se montan en los ejes delanteros de los camiones con tracción total
Están constituidas por una parte rígida y de una parte articulada
que se montan del lado de la rueda, y permiten transmitir velocidad
angular y par uniforme en todos los ángulos de trabajo.
ING. AUTOMOTRIZ 54

55. Puentes y Grupo diferencial
En camiones, la mayoría de puentes son de tipo rígido, tanto en la
parte delantera como en la trasera, para garantizar una mayor rigidez
y soportar mejor la carga, ya que la principal prioridad es aguantar
perfectamente la diferencia de pesos
Los puentes podemos clasificarlos, según si tienen tracción o
no, en:
• Puentes motrices
• Puentes no motrices
ING. AUTOMOTRIZ 55

56. Configuraciones posibles de tracción
Cuando hablamos de las configuraciones posibles de un camión
nos referimos al numero de ejes, la cantidad de ejes motrices y la
cantidad de ejes directrices
ING. AUTOMOTRIZ 56

57. El Grupo Diferencial
El Grupo diferencial está formado básicamente por dos sistemas: un
grupo cónico y una caja de diferencial.
El grupo cónico es el encargado de reducir, transmitir y convertir el
movimiento que recibe del cambio de velocidades. El diferencial tiene
como misión adoptar un giro independiente a las ruedas, según el
recorrido que efectué cada una de ellas
ING. AUTOMOTRIZ 57

58. • La relación de desmultiplicación está comprendida entre 3:1 y 6:1, que
dependerá del tamaño de las ruedas y de la potencia del motor
• Los grupos cónicos mas utilizados son los engranajes helicoidales, y de
engranajes hipoides.
ING. AUTOMOTRIZ 58

59. Puentes de doble reducción
En vehículos pesados es corriente encontrarnos con doble reducción en el
puente motriz, debido a la gran desmultiplicación total que en algunos casos
se requiere, para evitar dimensionar excesivamente la corona del grupo
cónico:
Las dos posibilidades actuales son:
• Doble engranaje en el centro
• Grupo cónico en el centro y segunda reducción en el
cubo de la rueda
ING. AUTOMOTRIZ 59

60. Puentes de dos Velocidades
Este sistema consiste en disponer en el puente trasero una doble reducción del
grupo cónico, pero en vez de ser fija, se puede acoplar a voluntad del
conductor por un sistema de enclavamiento.
Propulsión doble o eje tándem
Consiste en colocar dos puentes traseros propulsores, de forma que el
esfuerzo a transmitir por el grupo cónico situado en cada puente se reduce a
la mitad.
En cada puente se sitúa una transmisión de cardan y un mecanismo
diferencial epicicloidal que compensa las variaciones de recorrido entre las
ruedas de cada puente
ING. AUTOMOTRIZ 60

61. Función del diferencial
La función del mecanismo diferencial es la de permitir el giro a diferentes
velocidades de cada una de las ruedas motrices. Esto es necesario por el
hecho de recorrer mas distancia la rueda exterior que la interior en aquellos
casos que el camión no siga la trayectoria recta.
ING. AUTOMOTRIZ 61

62. Los dos tipos de bloqueo utilizados son:
Bloqueo Manual
Al cual se ha añadido un embrague de garras que solidariza la caja de
satélites con uno de los planetarios, haciendo que el conjunto sea un todo
compacto. Puede actuarse a la voluntad desde el puesto del conductor y
el movimiento del embrague de garras se efectúa con un cilindro
neumático alojado en el cuerpo del diferencial
ING. AUTOMOTRIZ 62

63. Autoblocante
La acción de bloqueo se logra a través de unos discos de acero con un
recubrimiento, que les proporciona una especial resistencia al desgaste. De
estos discos, unos son arrastrados por la caja del diferencial y otros arrastran
a los planetarios, mediante acanalados exteriores e interiores
respectivamente
ING. AUTOMOTRIZ 63