Caja de cambios

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El par del motor es transmitido a las ruedas mediante el embrague, la caja de cambios y los árboles de transmisión. En este trío, la caja de cambios tiene la función de adaptar la velocidad de la rotación del motor de manera que su aplicación a las ruedas se realice de la manera más acorde a la impulsión, condiciones del terreno y marcha del vehículo.

La caja de cambios hace que la fuerza de remolque de las ruedas pueda ser modificada en función a la velocidad, a la pendiente y a las condiciones que se den en el momento de conducción, de manera que se garantice el agarre a la carretera y de manera que se aproveche lo máximo posible dicha rotación.

Así, la caja de cambios tiene la función principal de ensamblar el motor y la transmisión, que poseen diferentes relaciones de engranajes, de manera que la velocidad de giro que adquiere el cigüeñal pase a ser la velocidad del giro de las ruedas.

De este modo, a mayor velocidad de giro menor fuerza, ante lo que la caja de cambios actuará adecuando la potencia y la rotación del motor a la velocidad en cada momento.

La caja reducirá el número de revoluciones que posee el motor cuando sea oportuno, invirtiendo incluso el sentido de giro de las ruedas cuando así se requiera (hacia delante o hacia detrás).

La caja de cambios manual irá ensamblada al volante del motor recibiendo su movimiento por medio del embrague; la automática recibirá el movimiento, en cambio, del convertidor de par.

Una caja de cambios está compuesta por unas ruedas dentadas que se estructuran  en árboles que la conforman:

Partes de la caja de cambios

Árbol primario

Este recibe el movimiento de rotación en la misma velocidad que posee el motor. Está constituido, normalmente, por un piñón.

Árbol intermedio

Este árbol tiene la función de transmitir el movimiento. Está formado por una corona ensamblada en el árbol primario y por varios piñones que ensamblan con el árbol secundario (según la marcha seleccionada por el conductor en la caja de cambios).

Árbol secundario

Está constituido por varias coronas que poseen libertad de movimiento en su parte central pero no en su parte lateral. La posición central que adquieren las ruedas es controlada por la palanca de la caja de cambios, que determinará, según necesidades, el par de ruedas que ensamblará entre el árbol secundario y el árbol intermedio.

Por otra parte, una caja de cambios también cuenta con un eje específico para la marcha atrás, constituido por una rueda que se sitúa entre el árbol intermedio y el árbol secundario de manera que, cuando se selecciona la marcha atrás, se invierte el sentido de giro del árbol secundario, consiguiendo que el vehículo pase a rotar hacia detrás en lugar de hacia delante.

En una caja de cambios automática, las relaciones de marchas son seleccionadas en función a la velocidad que adquiera el vehículo y en función del régimen del motor. El conductor no es quien determina cuándo ha de cambiar la relación de marchas, es el vehículo quien realiza esta acción.

Lo único que debe hacer el conductor en un vehículo que posee una caja de cambios automática, es seleccionar el momento en el que precisa de la marcha atrás.

La nota característica que posee este tipo de caja de cambios, es la ausencia de pedal de embrague.

Una caja de cambios automática recibe el giro del motor a través de un convertidor hidráulico, que transmite el movimiento a las ruedas. Este mecanismo desmultiplicador está formado por unos trenes de engranaje que transmiten el movimiento del motor desde el eje de entrada hasta el eje de salida.

La caja de cambios manual

En las cajas de cambios manuales es el conductor el que cambia las velocidades. Dependiendo le la velocidad, terreno, tipo de coche…

Partes caja de cambios manual

En los vehículos tradicionales, la caja de cambios está formada por dos ejes paralelos: el árbol primario, que recibe la rotación del motor por medio del embrague; y el árbol secundario, formado por unos piñones que reciben el movimiento y lo transmiten a las ruedas. El árbol primario y el árbol secundario descansan sobre la carcasa mediante unos rodamientos.

Los piñones que conforman el árbol secundario están unidos al eje, de tal manera que si gira un elemento, el otro también lo hace. En el árbol primario, esto no ocurre, por lo que si se produce el giro, por un lado ensamblarán con los piñones del árbol secundario y por otro impedirán el desplazamiento.

También debemos destacar en el eje primario la presencia de un elemento llamado acoplador. Este elemento está formado por una rueda estriada que va montada sobre el eje, que tiene la función de ensamblar los piñones del árbol primario de manera que se produzca el giro simultáneo. Así, el acoplador se caracteriza por su deslizamiento lateral sobre la parte estriada del árbol encajando de manera que se produce un único giro.

En la actualidad, los piñones que conforman una caja de cambio manual están dentados de forma helicoidal, de manera que el deslizamiento se realiza de manera más silenciosa y el esfuerzo de transmisión es más suave que los piñones que se utilizaban hace años, que tenían forma recta.

Aceite caja de cambios

Una caja de cambios está impregnada de aceite, de manera que todas sus piezas están engrasadas para que el engranaje se produzca de manera más suave, minimizando además el desgaste de las piezas y los posibles ruidos por la brusquedad del ensamble. El aceite utilizado para las cajas de cambios es de carácter especial, caracterizados por soportar altas presiones y por tener propiedades de fluidez adecuadas para el adecuado engrase de las piezas.

Por último, respecto a los trenes de engranaje de las cajas de cambios, en la actualidad están formados por dos ejes paralelos (en algunos casos, los más antiguos, uno de sus ejes se divide en dos formando un tercero que ensambla entre ambos).

Velocidades caja de cambios

Las velocidades de una caja de cambios manual son seleccionadas por el conductor mediante una palanca en la cual, en función a su posición, se determinará una u otra velocidad.

Así, en función al número de los piñones que entran en juego en cada una de las marchas, las relaciones se consiguen con la aplicación de la relación de transmisión.

Por lo general, las cajas de cambios manuales tienen 5 velocidades y una marcha atrás, pero, en los últimos años, cada vez hay más cajas de cambios manuales que poseen hasta 6 velocidades (7 en los coches de alta gama).

Los coches que poseen 6 velocidades son aquellos cuyo motor tiene mayor potencia, por lo que el reparto del giro del motor se realiza de manera más compensada, permitiendo menos revoluciones y mayor velocidad en sus marchas más altas.

La caja de cambios automática

Como hemos dicho anteriormente, las cajas de cambios automáticas son aquellas cuya principal característica es que cambian automáticamente la relación de marchas en función a las necesidades del vehículo.

Partes caja de cambios automática:

– Convertidor de par. Tiene la función de transmitir la potencia del motor a la caja por medio de las turbinas, entre las cuales se encuentra el estator.

– Engranaje planetario. Sirve para desmultiplicar los giros del motor.

– Elementos de cambio: frenos de disco, embrague unidireccional…

– Piñones libres. Sirven para mejorar el ensamblaje de las marchas.

– Mando del cambio, puede ser electrónico o hidráulico.

– Bomba de aceite, pueden ser de engranajes o de paletas. Tienen la función de generar presión para los cambios.

La palanca de una caja de cambios automática puede adoptar las siguientes posiciones:

Velocidades caja de cambios automática

Posición “P”, aparcamiento y arranque

En esta posición, el eje de salida queda encajado, por lo que la transmisión se bloquea.

Posición “R”, marcha atrás

Cuando se selecciona esta posición, se activan los mecanismos oportunos para cambiar el sentido del giro de la rueda. Esta marcha se selecciona con el vehículo parado, puesto que se activa cuando se acelera el vehículo. La velocidad adquirida por esta marcha suele tener un límite de 10 km/h.

Posición “N”, punto muerto y arranque

Es la posición desde la que se arranca el motor. Cuando se selecciona esta posición el vehículo permanece parado aunque se pise el acelerador. Posición  directa. Es la marcha hacia delante. En esta posición las de ensamblan de manera automática a relaciones las marchas se medida que aumenta la velocidad y a medida que se pisa el acelerador.

Posición “S” o  segunda impuesta

Esta posición implica las relaciones de primera y segunda, es decir, aunque la velocidad es menor la fuerza es mayor, por Io que es una posición que se utiliza cuando el terreno Io requiere, como puede ser para la subida de una montaña o de una rampa de un parking.

Posición “L” o  primera impuesta

Esta posición implica la imposición de la primera velocidad. Solo podrá ser seleccionada cuando el vehículo se encuentra a una velocidad inferior a los 50 km/h. Esta posición se utiliza para aparcar o en situaciones en las que se requiere el uso de la primera marcha, como puede ser la subida de una rampa de alta pendiente o cuando el vehículo se encuentra en un atasco.


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