En el último artículo de la serie «Comprendiendo un F1» hablaremos sobre la caja de cambios de un Fórmula 1. Este conjunto de engranajes es un elemento muy complejo y clave para conseguir extraer el máximo rendimiento de un motor. Al igual que los coches de calle los F1 disponen de una caja de cambios para disponer de una gama más amplia de velocidades del motor, y en este caso son de siete velocidades más una marcha atrás. Algunos aspectos de la configuración de la caja son idénticos a nuestros cohes del día a día pero el mecanismo de selección es más parecido al de una motocicleta aunque está controlado por sistemas hidráulicos y electrónicos.
La caja de cambios de un F1 debe durar cinco carreras, aunque los equipos pueden cambiar los engranajes para adaptar las marchas a cada circuito. Montada en la parte posterior del motor, este elemento de menos de 25 kg, es por su complejidad unos de los elementos más susceptibles de fallar en un F1 actual. La mayoría de los equipos diseñan su propia caja de cambios, aunque algunos prefieren dejar el tema en manos de proveedores especializados.
Embrague
La potencia del motor tiene que pasar por un embrague para permitir que el coche pueda comenzar un Gran Premio o arrancar desde los boxes. El embrague puede «enganchar» o «desenganchar» el motor de la caja de cambios, mediante la actuación del sistema hidráulico sobre los discos de fibra de carbono del embrague. Estos discos rozan unos con otros para crear la fricción que une el giro del motor al de la caja de cambios.
Para que el motor vaya montado lo más bajo posible el embrague tiene que ser lo más pequeño posible (tienen menos de 10cm de diámetro) y no pesa mucho más de 1 kg, así que para que transmita más de 800cv del motor y el KERS a las ruedas necesita discos de fibra de carbono.
El movimiento del embrague es controlado por el piloto desde el volante mediante levas, y el movimiento del embrague debe corresponder directamente con el de las levas para evitar cualquier ayuda al piloto como controles de tracción. En carrera el embrague sólo se usa en la salida y al arrancar de las paradas, puesto que no se utiliza pra los cambios de marchas.
Marchas
Las siete marchas de un F1 van montadas en dos ejes montados longitudinalmente en el coche. El motor transmite el giro al eje primario, que va montado abajo, y los engranes van montados en este eje con estrías que permiten que se desplacen a lo largo del eje, pero siempre transmitiendo el giro. Encima de este eje está el eje secundario, y los engranes no están fijados en él, sino que giran libremente sobre cojinetes. Cuando hay que insertar una marcha, un anillo dentado montado en el eje bloquea el engrane correspondiente para que la potencia se transmita al diferencial. El movimiento del anillo es controlado por el mecanismo de selección.
Además de las siete marchas hay también una marcha atrás. Para insertarla el piloto pulsa un botón en el volante, y la hidráulica empuja un engranaje que se coloca entre los dos ejes y cambia el sentido de giro resultante.
Los equipos cada vez hacían cajas cada vez más complejas y costosas con diminutos engranajes para ahorrar peso y lograr un tamaño de la caja más reducido, pero ahora las normas limitan el tamaño y peso mínimo de los engranes (10 mm y 80 gr) y la distancia mínima entre los dos ejes (85 mm).
Selector
A diferencia de los coches de calle, las cajas de cambio de un F1 tienen que seleccionar las marchas una a una, de modo secuencial, y no se puede saltar de una a cualquier otra. La velocidad del cambio es crítica porque el tiempo de espera entre quitar una marcha y meter la siguiente es un tiempo muerto que podría servir para seguir empujando el monoplaza. Sin embargo actualmente todos los equipos tienen sistemas «seamless», que son complejos procesos que permiten subir marchas sin interrupción de entrega de potencia a las ruedas, lo que supone una mejora de varias décimas por vuelta. Para conseguir esto el sistema hidráulico de selección se divide en dos, y cada uno de ello opera engranajes alternativos, y mientras se está soltando una marcha ya se está engranando la siguiente. Sólo potentes sistemas hidráulicos y una electrónica rápida permiten hacer estos cambios en milésimas de segundo.
Diferencial
Para transmitir el giro que sale de la caja de cambios a las ruedas traseras los coches emplean un diferencial. Su papel es permitir que las ruedas traseras puedan girar a velocidades diferentes porque en las curvas la rueda exterior tiene que girar más rápido que la interior. Sin embargo que el diferencial permita que una rueda pueda girar mucho más rápido que la otra hace que sea muy fácil perder tracción; si una rueda comienza a patinar, toda la fuerza del motor se escapará por esa rueda.
Con la potencia que tiene un F1 se hace obligado montar un autoblocante, o un diferencial de deslizamiento limitado, gestionados hidráulicamente para modificar sus características. Entrando en una curva interesa que no trabaje para facilitar el giro, pero al acelerar conviene un tarado fuerte para evitar las pérdidas de tracción. El piloto puede modificar su configuración durante la carrera para adaptarse a la carga de combustible o estado de los neumáticos.
Sistema hidráulico
El sistema hidráulico controla y mueve todos estos sistemas. En la caja de cambios controla los cambios de marcha, embrague, diferencial y la marcha atrás. La caja cuenta con un sistema de válvulas alimentadas por una bomba hidráulica montada en el motor. Las válvulas y los actuadores están controlados por la centralita electrónica, y cuando el piloto quiere que un sistema funcione la centralita envía señales a las válvulas, que se abren para que la presión hidráulica mueva un actuador.
Todas estas piezas son muy pequeñas y están expuestas a fuertes vibraciones y calor en los estrechos confines de una caja de cambios, siendo el fallo hidráulico la causa más común de averías en un F1.
Ver también:
Parte 1: Alerón delantero, trasero, difusor, pontones, monocasco, ruedas, suspensión
Parte 9: Componentes externos de la suspensión
Parte 10: Componentes internos de la suspensión
fuente: gocar.gr
BUENOS DÍAS.
Estimado amigo ION.
Abusando de tu gentileza, y recordando otros momentos, ¿cuantas combinaciones de marcha están autorizadas, es decir «cuantas relaciones están permitidas», en una caja de cambios.
La misma pregunta es para el diferencial ¿que relaciones están permitidas de transmisión?
¿Son libres,lo dudo, pero como me queda la duda y antes de opinar pregunto?.
¿PORQUE?, TANTO EL EJE PRIMARIO Y SECUNDARIO TIENE UNA SECUENCIA DE DIENTES, LO MISMO QUE EL DIFERENCIAL,SI TU CAMBIAS LAS RELACIONES DE CAJA HAY QUE SABER QUE RELACIÓN DE PIÑÓN Y CORONA VAS UTILIZAR.
Disculpa la molestia pero tu hombre si que sabes,
Saludos
Bueno como hoy me levante bien, subo un par de vídeos, uno recordando a mi amigo HOMERO EN EL DIFERENCIAL http://www.youtube.com/watch?v=nsIViNL5w2c y el otro por un gran ingeniero
que no necesita presentación LA CAJA DE CAMBIOS http://www.youtube.com/watch?v=U28RiBdQgBU
También tengo fotos de cajas de F1 desarmadas pero interpreto que seria un abuso de mi parte, y mas con el amigo ION que me tolera estas «pequeñas aventurillas», la nota la presenta el cumplo una función de ayudante, se que ION esta limitado por el tiempo y realizar una nota le lleva horas de sueño y estar con la familia, pero seria de mala leche no colaborar.
No busco rédito alguno, es solo una colaboración, y se que el me entiende.
Saludos.
Anticipándome a Ion, creo que sin equivocarme Giulio-Boxer, la cantidad de marchas en un F1 es un tema no regulado, es decir, es libre de decidir por cada equipo.
La cuestión del diferencial creo que ya es otra cosa, pues si que existen unos parámetros determinados, en cuanto a los máximos.
Saludos.
Hola Giulio-Boxer,
Como dice Gearbox creo que no está regulado el número de marchas, ahora todos tienen 7 pero hace no muchos años Renault tenía 6. Para el año que viene sí que será obligatorio tener 8 marchas.
Saludos!
Estimados amigos.
Si son 7 todos utilizan 7 marchas el tema es ¿que relación tiene cada marcha?, es decir la 1° que relación tiene la 2° ídem, ver http://formulauno-auto.blogspot.com.ar/2013/05/caja-de-cambios-de-un-f1.html
y el conjunto motor,caja diferencial. ver http://formulauno-auto.blogspot.com.ar/2011/02/motor-caja-de-cambios-y-transmision.html esto es lo que no quería subir, ya que es vieja la información, pera para el caso de 6-7-8 es lo mismo.
¿Porque la pregunta? RED BULL UTILIZA UNA 7° MAS CORTA OK ¿que es 1 a 1. o 0.85 a 1. o 1.25 a 1.
Se que todos los años FIA da cierta cantidad de relaciones y cada equipo se las juega dentro de esos limites o parámetros. pero nunca leo o escucho hablar ni comentar la relación final en el diferencial.
Si RED BULL utiliza 7° mas corta esta menos cargado de multiplica con la misma relación final en el diferencial.
Siendo libre uno selecciona las relaciones de acuerdo al criterio de cada piloto, como los engranajes se retiran de «AMBOS EJES», ES FÁCIL REALIZAR ESOS CAMBIOS, YO VI COMO SIN SACAR LA CAJA EN FERRARI, EN PLENO ENTRENAMIENTO SE CAMBIABAN 3° Y 4°.
GRACIAS ION ERES UN GENIO.
GRACIAS GEARBOX, POR TU GENTILEZA DE CONTESTARME.
EN LA ACTUALIDAD SON 7 VELOCIDADES, 8 PARA EL 2014,
MIS RESPETOS A AMBOS.
NOTA ACLARATORIA, SI DICE QUE EL 1° LINK NO EXISTE EN EL 2° AL FINAL ESTA EN UNA LISTA LO CLIQUEAR DE AHÍ, Y APARECE LA CAJA DESARMADA.(y ciertas relaciones).
GRACIAS POR LA ATENCIÓN,
Saludos.
Amigo Giulio-Boxer creo que insinúas que red bull lleva un grupo diferencial pequeño, y creo que estás en lo cierto. Esto permite tener un difusor más grande y que el motor esté siempre en la zona optima de par motor para soplar el difusor a igualdad de piñones en la 7ª marcha y todo ello gracias al motor Renault. Un abrazo.
Estimado amigo ingeniero techf1.
No insinuó afirmo, cuando a RENAULT se le permitió modificaciones en el motor , ¡no eran por exceso de temperatura!, había otro interés, acertó usted era por el soplado, entronces al tener un mejor par a otro regimen era necesario q
continuo el ordenador es un F1 sale impresionante,
Era necesario que con otro par motor, «arrastrara otra multiplicación», y entonces se decidieron por otra relación de puente trasero, ingeniero, el titulo no se lo regalaron.
Interpreto que están en su derecho de cambiar la relación del puente trasero pero no la «AVIVADA DEL MOTOR», en el 2009 ¿solo RED BULL RECALENTABA MOTORES?.
Recordar el pasado no beneficia en nada, ya esta, hay que aceptar las reglas, quejarme no tiene sentido.
Felicitaciones, es un honor dialogar con usted.
Saludos.
Era una manera simpática de hacer un resumen a sus aportaciones. También se me ocurría decirte: «elemental mi querido watson» porque eres todo un Sherlok Holmes de la formula 1. Y me atrevería a decir que también con las féminas pero me lo reservo por si acaso. jejeje. Un abrazo amigo.
Estimado amigo ingeniero techf1.
Espero «que el regalo halla gustado», son años, lo bueno siempre agrada, y mas con esa música, el ingeniero VITTO se asombro, sinceramente debería haberla enviado a todos, los que tengo correo.
Es que este mes estoy bajo control, y puede ser mal interpretado.
Reitero, un placer poder dialogar contigo.
Saludos.
Nadie se extrañe porque escriba sobre cajas de cambio. Lo digo porque en algún post relativamente reciente manifesté que estaba verde en cajas de cambio. Mi verdor es en lo que al detalle de cómo es la disposición detallada de su interior, pero en lo que a relaciones de cajas/puente… anda que no habré hecho diagramas de cambio/grupo (sí, esos que parecen dientes de sierra, je, je).
Teniendo entendido que actualmente no se permiten ningún control de tracción me sorprenden varias cosas:
1.- En la temporada pasada comenté que en los años 70 (me parece recordar) los diferenciales de los F1 iban blocados al 70%, y sin ningún control de cambio de tarado. Y preguntaba yo que cómo iban ahora, pero nadie me lo aclaró. Ahora leo a Ion y veo que se emplean diferenciales autoblocantes, y que se puede cambiar su tarado desde el volante ¿es que eso no es una forma de controlar la tracción?
2.- Si se puede modificar el mapa de motor para obtener una determinada curva de par, al fin y al cabo ¿no es una forma de controlar la tracción?
Ahora que he leído a Giulio y techf1, me he dado cuenta de que cuando decimos «es que el RB usa una 7ª más corta que la de los otros» nos estamos expresando de manera un tanto coloquial, y eso hace que no analicemos correctamente lo que hace RB. A mi modo de ver, en Spa se vio claramente que lo del RB no es sólo una cuestión de una 7ª más corta sino -aparte del asunto soplado, al que luego me referiré- que también han elegido una relación de grupo que les permite alcanzar una velocidad no tan baja como se dice (no recuerdo ahora qué diferencias de velocidad había con los demás) que le permitía a Vettel distanciarse de Alonso lo que le venía en gana. Lo que entiendo ahora es que lo que ha hecho RB ha sido configurar unas relaciones cambio+grupo que, unidas a la configuración de curva de par les da un soplado más eficaz y constante para todo el margen de rpm del motor. Ahora entiendo el comentario de Jorge sobre los cambios realizados en el motor Renault. La leche ¡Y eso que los neumáticos tienen el mismo desarrollo para todos, que si no…!
Bueno, póngase cada uno el desarrollo que más le convenga, que servidor se va ya mismo a la piltra.
Saludos para todos,,, y que seáis buenos.
Estimado Giulio-Boxer existe la posibilidad de comunicarnos en privado? (soy argentino y tifosi como vos), necesito hacerte una consulta referida a un informe que leí por ahí.
Te agradecería mucho que me contactes.
Atte.
Estimado TATOB.
Ya te envié mi correo escribe cuando quieras, con gusto lo estaré esperando, evita publicar tu correo, si lo hubieras pedido a ION te lo facilitaba.
Un abrazo.
Excelente nota de Ion, Muy clara, y como siempre, los comentarios ayudan a que los técnicamente más profanos vayamos aprendiendo algo.
Uf, corriendo, corriendo (como siempre, je, je) que me tengo que marchar. Un semi-of-topic:
No pongáis NUNCA (*) vuestra dirección de correo ni ningún dato personal importante en los posts. porque aquí puede entrar cualquiera y, con total impunidad, usar los datos de manera malintencionada. Hace poco decidí «correarme» (je, je, acabo de inventar un verbo) con Jorge, y seguí el procedimiento que él mismo acaba de recomendar a Tatob. Es decir, vía Ion. Por cierto, aprovecho para agradecer a este, además de los regalos técnicos que nos hace, lo amablemente que asume esa función de «intermediario». Impagable. Muchas gracias Ion.
(*) Perdonadme si he usado las mayúsculas. Mi intención sólo es destacar, no gritar (je, je). Es que no sé como puñetas se puede acceder a ponerlo en negrita, etc. ¿Tal vez escribiendo el post en un editor externo, copiarlo y pegarlo después aquí?
Saludos para todos
Gracias Giulio, ahora que nos comunicamos le pido a Ion que borre mi e-mail. Gracias