Viru+: El sistema de transmisión de un Formula 1 (Parte Final)
2 sep 2015  
Palier

En la anterior parte te expliqué lo que necesitas saber sobre el diferencial y los tipos que hay. ¿No la has leído aún? Haz click aquí y la estudias.

Tan sólo me queda por exponer un elemento más de la transmisión. Te he enseñado el embrague, la caja de cambios y el diferencial. El par motor se transmite del embrague a la caja de cambios, dónde se multiplica para poder imprimir movimiento al vehículo y en el diferencial cambiamos la dirección del giro de la transmisión para poder transmitirlo a las ruedas motrices. ¿Cómo se hace esto? A través de un elemento llamado palier.

¿Qué es un palier? Es un semieje encargado de transmitir el giro de los planetarios del diferencial a las ruedas. El palier se conecta a uno de los planetas mediante una unión o junta universal, y a la rueda mediante otra junta universal que se une al buje. Una imagen de un palier común:

palier

¿Extraño? Bueno, ten en cuenta que hay que transmitir el movimiento en mucha variedad de ángulos. ¿Por qué? Porque la suspensión está continuamente cambiando de altura (debido a lo irregular del terreno). En la foto ves que el palier lleva dos elementos simétricos de goma, tipo fuelle, que tapan el mecanismo interior.

Todo mecanismo para transmitir el movimiento de rotación entre dos ejes no colineales, se denomina junta universal. Las hay de muchos tipos (dependiendo de si son para el eje trasero o delantero) pero todas están basadas en el sistema cardan. ¿Qué es un cardan? La junta cardan es un elemento mecánico que sirve para transmitir movimiento de rotación entre dos ejes no colineales. Unos ejemplos gráficos:

Universal_jointhttps://commons.wikimedia.org/wiki/File:Universal_joint.png

acopl_cardanhttp://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/1000/1101/html/2_acoplamiento_entre_rboles.html

Arriba observarás como se monta una junta universal o cardan. En el esquema ves como se puede transmitir el movimiento de rotación, tanto si los ejes están alineados como si no lo están. Y no importa si la no alineación es horizontal o vertical.

¿Y los Formula 1? Pues la unión se realiza usandolo que se denomina yugo de deslizamiento o simplemente yugo.
Es el único sistema usado para los monoplazas. Una imagen para que te hagas una idea:

driveshaftEsto es un yugo de deslizamiento. Como ves, es practicamente como la junta cardan. Y a continuación, te pongo una imagen del palier junto con sus conectores o yugos, tal y como se montan en F1:

renault-f1-2006-r26-rear-upright-with-drive-shaftLa imagen es cortesía de Alberto Rodríguez. Como verás, el palier no es más que una barra cilíndrica que conecta el diferencial con la rueda. A través de los yugos, se hace la conexión entre el diferencial y el buje de la rueda. El movimiento rotacional se transmite fielmente desde el diferencial al buje de la rueda, pero para el diseño de este palier hay que considerar una serie de aspectos primordiales:

  • El palier debe tener gran rigidez torsional: No en vano, el movimiento de rotación del diferencial y la resistencia a la rodadura del neumático, ocasionan que aparezca un momento torsor que tratará de retorcer la barra. Para evitar esto debe fabricarse en un material con gran rigidez torsional. El aluminio ha sido ampliamente usado en competición debido a su ligereza. Permitía reducir las inercias y, con ello, la entrega de potencia era más eficiente (menores perdidas). El acero es más resistente pero más pesado, y en F1 el peso es un factor primordial. El cromo-molibdeno es el material metálico más rígido y resistente a la torsión. Pero en la Formula 1 actual se usa la fibra de carbono, material ligero y resistente como muy pocos. Una rigidez torsional extraordinaria, mayor ligereza que los otros que he nombrado y resistencia a impactos son las características que hacen elegirlo actualmente.
  • El palier debe tener buena resistencia a la vibración provocada por la rotación. Aquí hay que entrar a explicar que es la velocidad crítica de un eje. Todos los ejes al rotar, aún sin presencia de cargas externas, sufren deformaciones. Estas son consecuencia de la rigidez del eje y soportes (material de construcción principalmente), masa total del eje, desequilibrio de la masa con respecto al eje de rotación, de las partes adicionadas y del amortiguamiento del sistema. La fibra de carbono es peor material que el aluminio al respecto de la velocidad crítica, pero como esta depende del diámetro del eje y la longitud del mismo, se hacen diseños muy estudiados para que no ocurra este tipo de falla por vibración.

Decirte que existen varias velocidades críticas para un mismo elemento, pero a efectos de cálculo se usan dos (alta y baja). Esto es así porque las vibraciones pueden ser catastróficas en bajas rpm debido a la oscilación que provoca la masa descentrada del eje rotacional. Las altas rpm son perjudiciales también porque pueden desestabilizar el sistema completo con vibraciones muy fuertes.

Y aquí termina esta viru+, que espero te haya servido para comprender mejor como se transmite la potencia generada por el motor a las ruedas traseras de un F1.

Jero → http://www.twitter.com/jeroitim

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