Introduccion
La caja de cambios es un elemento de transmision, que se encuentra entre el motor y las ruedas, cuyas misiones son: Modificar el numero de revoluciones del motor para realizar un aumento o disminucuin del par segun las necesidades de la conduccion o las prestaciones solicitadas por el conductor; e invertir el sentido de giro para hacer circular el vehiculo marcha atras.
Estos cambios de revoluciones se realizan a traves de un sistema de engranajes que permiten adaptar el movimiento del vehiculo a lsas diveras condiciones de la carretera.
La configuracion de las diversa realciones dependera del diseño de los engranajes a partir de los criterios de cada fabricante, teniendo en cuenta los esfuerzos como la pendiente maxima a superar y la velocidad maxima en llano que alcanzara el vehiculo.
La reduccion total del giro del motir en cada marcha se realiza en dos fases: La primera reduccion, en la caja de cambios segun la marcha conectada; y la segunda reduccion en el grupo reductor del diferencial, la cual es fija para todas las marchas.
Los cambios de marchas pueden ser realizados de forma manual o automatica. En este apartado, explicaremos el funcionamiento de la caja de cambios manual.
Los trenes de engranajes
La caja de cambios manual esta compuesta por dos o tres ejes (trenes de engranajes). Cada tren de engranajes lo componen un determinado de numero de engranajes o piñones que estan unidos a piñones de otro eje. A cada par de piñones el fabricante le ha dotado de una determinada relacion de transmision que se corresponde con ls diferentes marchas. El numero de ejes se determina en funcion de los que son necesarios para transmitir el movimiento del motor hasta su salida. Por norma general se componen de 3 ejes:
-El eje nº1, o arbol primario, recibe el movimiento del motor a traves del embrague y lo transmite al cambio por medio de un piñón.
-El eje nº2, se denomina arbol intermedio o tren fijo, recibe el movimiento del piñon del eje primario. Esta compuesto por unos piñones que son solidarios al eje, es decir, que todos los piñones que lo componen giran al mismo tiempo.
-El eje nº3, que se denomina arbol secundario, esta compuesto por:
- Piñones que engranan con el eje intermedio. Se denominan piñones locos ya que no transmiten el movimiento que reciben al eje secundario, sino que giran sobre él libres hasta que se activa su sincronizador.
- Carretes que giran a la vez que el eje secundario y se pueden desplazar de forma axial. Se denominan coronas desplazables o sincronizadores.
La corona desplazable tiene la mision de acoplar el piñon loco al eje secundario para hacerlo solidario al arbol y girar a la misma velocidad. Dicha corona la desplaza el conductor al cambiar de marcha mediante la palanca de cambio e incorporan otro mecanismo de sincronización de revocluciones.
Conjunto de sincronización
Para insertar una velocidad, se pisa el embrague y, por tanto, el motor no transmiente movimiento a la caja de canbios; ahora bien si el vehículo se está desplazando, al estar el secundario solidario con las ruedas a través de los elementos de transmisión, este gira con el eje y al intentar meter una marcha se pueden producir unos ''rasquidos''.
El conjunto de sincronización tiene la misión de hacer que los engranajes que se tienen que acoplar en el cambio de marchas, se realicen cuando ambos engranajes tengan las mismas revoluciones. Esto se consigue intercalando entre el piñón loco y el carrete desplazable un dispositivo de fricción que permita igualar de forma progresiva la velocidad del piñón loco a la del secundario.
El movimiento del piñón loco proviene del motor a través del primario y el árbol intermediario, pero en el momento del cambio de marcha se encuentra desconectado del motor, debido a que el conductor tiene el embrague pisado, así pues, el piñón loco y el eje intermediario giran por inercia. En cambio, el eje secundario es arrastrado forzosamente por el movimiento del vehículo, por lo que la pequeña fricción del sincronizado permite igualar la velocidad con el piñón loco.
Sistema de mando
El sistema de mando es el conjunto de elemntos que transmite a la caja de cambios las decisiones de marchas seleccionadas por el conductor, básicamente está compuesto por:
- La horquilla: está unida a la barra desplazable (cerrojo) y se encaja en la canaladura que lleva la corona desplazable. Tiene la misión de desplazar la corona para que engranaje con el piñón loco a través del conjunto sincronizador.
- La barra desplazable o cerrojo: está unida a la horquilla por un pasador o tornillo, en el otro extremo termina en una escotadura por donde se desplaza el dedo selector. Cada barra solo sujeta una horquilla y se utiliza normalmente para conectar dos marchas alternativamente, una marcha u otra.
- El dedo selector: está unido al eje selector o de mando, y tiene la función de desplazar axialmente la barra desplazable seleccionada por el conductor para conectar las marchas.
- Palanca de cambio y varillaje: la transmisión de las opciones de marcha del conductoor al dedo selector se realiza por medio de un sistema de varillaje compuesto por bielas y palancas o bien por medio de cables bowden, en función del diseño del fabricante.
La palanca de cambios tiene marcados los movimientos necesarios para seleccionar cada marcha. En ocasiones, la palanca de cambios acciona directamente al dedo selector.
Los sistemas de encalvamiento y seguridad, una vez conectada la amrchah, es necesario mantener unidos los engranajes inplicados, esto se consigue a través de un sistema de enclavamiento que impide que se salgan las marchas como consecuencia de las vibraciones producidas del vehículo, o que estando en punto muerto se desplacen los elementos de sincronización.
