Componentes Clave del Vehículo y su Funcionamiento
El Motor de Cuatro Tiempos
El motor de combustión interna opera mediante un ciclo de cuatro fases, que se repite en cada uno de sus cilindros:
- Admisión: La válvula de admisión se abre y permite la entrada de la mezcla de aire y combustible en el cilindro. Esta mezcla empuja el pistón hacia abajo.
- Compresión: Las válvulas (de admisión y de escape) están cerradas. El pistón sube, comprimiendo la mezcla de combustible y aire.
- Combustión: La mezcla de combustible y aire explota o se incendia. Se liberan gases que se expanden y hacen que el pistón baje con fuerza.
- Escape: Se abre la válvula de escape, el pistón sube y expulsa los gases de combustión al exterior. Inmediatamente después, comienza un nuevo ciclo.
Este proceso se produce en cada uno de los cilindros que forman el motor. Al girar el árbol de levas, se abren y cierran las válvulas de admisión de combustible y escape de gases hacia los cilindros. Cada uno de los pistones sube y baja cuatro veces dentro del cilindro por cada ciclo completo.
El Embrague
A continuación del volante de inercia se sitúa el embrague, el cual transmite el movimiento del motor, que se obtiene del cigüeñal, a la caja de cambios. El embrague suele estar formado por discos intercalados entre el volante motor y el árbol primario de la caja de cambios. Cuando el disco de embrague está acoplado al eje del motor, decimos que el motor está embragado.
La Caja de Cambios (o de Velocidades)
La caja de cambios (o de velocidades) permite cambiar de marcha. Aunque el motor funciona siempre de la misma manera, en algunas ocasiones será necesario que el vehículo vaya más o menos deprisa o con más o menos fuerza. Para ello, la caja de cambios dispone de tres ejes con engranajes denominados árbol primario, árbol intermedio y árbol secundario. Según qué piñones del árbol secundario engranen con los del árbol intermedio (por medio de la palanca de cambio de marchas), se obtendrán las diferentes velocidades de salida.
El Diferencial
El árbol secundario transmite el movimiento del motor de forma longitudinal al vehículo. Este movimiento llega a través del piñón de ataque a la corona del grupo cónico o diferencial, con la que engrana, lo cual transforma el movimiento en transversal al vehículo y en la dirección del eje de las ruedas. Cuando el vehículo toma una curva, las dos ruedas no dan el mismo número de vueltas (porque, si lo hiciesen, la rueda exterior iría a rastras o la interior patinaría). Para conseguir esto, el diferencial cuenta con dos engranajes, denominados satélites, que giran solidarios a la corona, y otros dos engranajes denominados planetarios, que engranan con los satélites y transmiten el movimiento a los ejes de las ruedas. De esta manera, el eje de cada rueda puede girar de forma independiente y ajustar su velocidad.
Sistemas de Acumulación y Disipación de Energía
Acumuladores de Energía
Los acumuladores permiten almacenar energía para utilizarla más adelante y homogeneizar los movimientos en una máquina.
Volante de Inercia
El volante de inercia permite almacenar energía en forma de energía cinética. Está formado por un disco macizo y pesado que se acopla a un eje para garantizar un giro regular. Este volante es un elemento pasivo, solo aporta inercia al sistema. En los automóviles, el volante de inercia va situado junto al cigüeñal y cerca del embrague. Permite una conducción cómoda y suave, que reduce los tirones y los movimientos elásticos.
Acumuladores Elásticos
Los acumuladores elásticos son elementos que, al deformarse por la acción de alguna fuerza, la liberan y recuperan su forma inicial. La energía liberada permite suavizar el movimiento de los ejes. Los principales tipos son:
- Muelles
- Ballestas
- Flejes
Muelles
Los muelles más habituales tienen forma helicoidal. Acumulan energía cuando son sometidos a esfuerzos de compresión, tracción o torsión. Ejemplos de uso incluyen: pinzas para tender, aparatos de musculación, puertas de garaje.
Ballestas
Las ballestas son grupos de láminas de acero de longitud diferente y dispuestas de menor a mayor, unas sobre las otras, unidas por su punto medio. Se utilizan en la suspensión de vehículos pesados. Absorben la energía de tensiones elevadas, amortiguando el impacto de baches e irregularidades.
Flejes
Los flejes están formados por láminas de acero flexionadas formando espirales. Se utilizan en objetos a los que se les da cuerda para que funcionen. Ejemplos: móviles de cuna, juguetes antiguos, etc.
Disipadores Energéticos
Los disipadores energéticos permiten el movimiento de una máquina, cuando es necesario, disipando la energía, generalmente por rozamiento, y transformándola en calor. Los más utilizados son los frenos de tambor y los frenos de disco.
Frenos de Tambor
En los frenos de tambor, una pieza móvil gira junto con la rueda. Cuando se quiere detener el movimiento, unas piezas denominadas zapatas entran en contacto con el tambor y detienen el giro de la rueda. Las zapatas tienen forma de media luna, son de acero y están recubiertas en su cara externa por los ferodos (material de fricción), que efectúan el frenado por fricción con el tambor. Los frenos de tambor son efectivos y de gran duración. Sin embargo, ante altos esfuerzos, pierden eficacia debido a que sufren calentamientos elevados.
Frenos de Disco
En el sistema de frenos de disco, existe un disco que gira solidario a la rueda. Cuando se quiere detener el movimiento, dos piezas simétricas denominadas pastillas entran en contacto con el disco por sus dos caras y detienen el giro de la rueda. Los frenos de disco son capaces de disipar rápidamente el calor y por ello son muy eficaces en la frenada.