Funcionamiento y Componentes de la Caja de Cambios en Vehículos
Caja de Cambios: Funcionamiento y Componentes
La caja de cambios es un componente esencial en los vehículos, ya que administra el par motor a las condiciones de la marcha. A continuación, se detallan sus funciones y componentes principales.
Adaptación del Par Motor a las Condiciones de Marcha
- Falso llano: En esta situación, el objetivo es aumentar la velocidad sin necesidad de multiplicar el par motor.
- Subida fuerte de pendiente: Aquí se requiere multiplicar el par motor, utilizando marchas cortas como la 2ª o 3ª.
- Primera marcha: Está calculada para arrancar en pendientes de hasta un 25%, desde una posición de parado.
Uso del Freno Motor
Al reducir la marcha y no acelerar, el motor actúa como freno, ayudando en la frenada. Esto se conoce como freno motor.
Inversión del Giro para Marcha Atrás
Para la marcha atrás, es necesario invertir el giro en el eje secundario mediante un piñón inversor. Se necesita un par motor considerable, ya que el vehículo arranca desde parado.
Relación de Transmisión
La relación de transmisión se define por:
- La relación entre el par que entra al primario y el que sale por el secundario.
- Las revoluciones por minuto (RPM) que entran al primario y las que salen del secundario.
- La relación entre los dientes del engranaje conductor y el conducido (Rt = conducido/conductor).
- La relación entre los diámetros de los piñones.
Sincronizadores
Los sincronizadores igualan las velocidades de los piñones para evitar que las marchas rasquen. Hacen solidario el piñón del secundario con el eje, transmitiendo así las fuerzas. Los piñones giran libremente en el secundario hasta que se engranan.
Diferencias entre Caja de Cambios Manual y Automática
- El embrague manual es de disco, mientras que el automático es de tipo convertidor de par.
- En la caja manual, el conductor cambia las marchas; en la automática, la caja cambia sola.
Las cajas automáticas transmiten la fuerza más rápidamente, con menos rozamiento, pero son más ruidosas, ya que la fuerza ataca solo en un punto, lo que provoca mayor desgaste en los dientes.
Proceso de Cambio de Marcha
Para un cambio de marcha suave, es necesario igualar las velocidades de los ejes.
- El embrague debe cortar la transmisión de fuerza del motor.
- El sincronizador frena el piñón que gira libremente hasta igualar la velocidad y engrana la marcha, acoplando el piñón de la marcha seleccionada.
- La palanca de cambios está unida a horquillas que mueven los sincronizadores mediante un sistema de varillas y sirgas, o de forma neumática.
- En caso de varillaje, debe haber un reenvío para distribuir mejor las fuerzas.
- En caso de sirga, la unión se realiza mediante una rótula.
- En sistemas neumáticos, se utiliza una electroválvula de tres posiciones.
Antes de desmontar el sistema de accionamiento, es importante poner la caja de cambios en punto muerto para luego colocar el sistema bien centrado y no modificar su recorrido.
Varillas Desplazables
- A un lado, el dedo selector, que tiene un movimiento de adelante hacia atrás.
- Al otro lado, la horquilla, que se introduce en el aro del sincronizador, seleccionando una marcha u otra.
- Dispositivo para evitar que las varillas desplazables se salten: la varilla tiene una muesca donde encaja una bola presionada por un muelle, impidiendo que la marcha salte.
- Dispositivo de interbloqueo: Impide que dos marchas entren a la vez. Un rodillo encaja en las muescas de forma que, al seleccionar una marcha, la otra no se puede mover hasta que ambas muescas estén alineadas.
Fases del Sincronizador
El sincronizador enclava el piñón al eje y tiene un estriado interior que lo hace solidario al eje.
- Fase de embragado: Iguala la velocidad del piñón con la del eje.
- Fase de enclavamiento: Enclava el piñón, transmitiendo la fuerza al eje secundario.
Retenes
- Los retenes realizan un cierre estanco para evitar pérdidas de aceite.
- Algunos tienen un sentido de giro específico, indicado en el propio retén.
- En el diámetro interior, llevan un muelle que asegura el ajuste sobre el eje.
- Suelen venir en un portarretenes para facilitar el montaje.
- Al desmontar, aplicar fuerza en la parte metálica.
- Al montar, introducir centrado, aplicando presión uniforme y engrasando previamente.
Rodamientos
Los rodamientos facilitan el giro uniforme de los ejes. Acoplan el diámetro exterior en su alojamiento, mientras que el diámetro interior permite el giro del eje, evitando rozamientos.
- Carga estática: Resistencia a una fuerza con el rodamiento parado.
- Carga dinámica: Resistencia a una fuerza con el rodamiento en giro.
Existen varios tipos de rodamientos, y se debe elegir el que mejor soporte las fuerzas generadas en cada aplicación.