Cajas de Cambios Manuales: Funcionamiento, Tipos y Averías

Cajas de Cambios Manuales

1. Misiones de la Caja de Cambios

Las cajas de cambio realizan las siguientes funciones:

• Acoplar las velocidades y transmitir el par que recibe del embrague al siguiente órgano de transmisión (grupo reductor o árbol de transmisión) para poder circular con el vehículo.
• Realizar la marcha atrás en los desplazamientos que sea necesario.
• Permite tener el motor arrancado y el vehículo parado: punto muerto, semáforos, paradas, etc.

2. Define Relación de Transmisión (Fórmula)

La relación de transmisión (Rt) que se obtiene entre los ejes con ruedas dentadas engranadas, depende del número de dientes de la rueda motriz o conductora Z1 y del número de dientes de la rueda conducida Z2. Por tanto:

Rt = Nº de dientes de la rueda conducida (Z2) / Nº de dientes de rueda conductora (Z1)

3. Ventajas e Inconvenientes de los Distintos Tipos de Rodamientos

4. Escalonamiento del Cambio

• Las máximas prestaciones (alta potencia) se obtienen realizando el cambio a altas revoluciones.
• El momento ideal para un consumo reducido de combustible, el cambio de marchas, se encuentra en la zona de par máximo.
• Para conseguir potencia y un consumo optimizado, el cambio de velocidad se debe realizar a las rpm o velocidad en km/h en las que se alcanza el par máximo.

5. Sensores y Actuadores del Cambio

• Conmutador de luces para la marcha atrás: el circuito de señalización y maniobra indica que el vehículo circula marcha atrás mediante una luz blanca en la parte trasera del vehículo. El circuito dispone de un interruptor/conmutador que cierra un circuito de corriente al engranar dicha velocidad. Este conmutador puede ir situado en lugares como en el sistema de palancas o enroscado en la carcasa del cambio.
• Indicador de la velocidad en marcha: estos trabajan según el principio Hall, captando el régimen de revoluciones desde el cambio o el diferencial.
  Una señal producida por un transmisor de velocidad modula en anchura impulsos y se transmite al procesador combinado del cuadro de instrumentos. En este se interpreta la señal como velocidad para permitir así su conocimiento para los demás sistemas eléctricos.

6. Cita Tres Averías Posibles en la Caja de Cambios. Causas y Remedios.

7. Despiece y Funcionamiento de un Conjunto Sincronizador

El conjunto sincronizador está formado por los siguientes componentes:

• El collarín desplazable: es movido por la horquilla de selección desde la palanca selectora de velocidades del puesto de conducción.
• El cubo dentado: se encuentra anclado al eje por un estriado. El cubo dentado dispone de unas bolas fiadoras y muelles que fijan el collarín. Los conos de las ruedas dentadas helicoidales giran locos en el eje. Una vez engranada la velocidad, el movimiento se transmite por el collarín hacia el eje por el cubo dentado.
• Los anillos sincronizadores: se encuentran entre el cono del piñón y el collarín desplazable. Cuando se intenta seleccionar una velocidad, el mecanismo del sincronizador empuja el anillo sincronizador que roza con el cono de la rueda dentada y la frena, igualando las velocidades de los dos ejes, lo que permite el engranaje suave del collarín con el estriado de la rueda e introducir de este modo una velocidad en la caja de cambios.

8. Características de las Ruedas de Dentado Recto

Los dientes y vanos se tallan paralelos a las generatrices y al eje de las ruedas. Las características de los dientes rectos son las siguientes:

• La circunferencia primitiva: es la circunferencia imaginaria en la que se efectúa la tangencia entre los dientes de las dos ruedas. El diámetro de la circunferencia primitiva se denomina diámetro primitivo.
• El paso circular: es la distancia de entre un diente y un vano consecutivo medido sobre la circunferencia primitiva. Para que dos ruedas puedan engranar deben tener el mismo paso circular.
• El módulo: es la relación entre diámetro primitivo en milímetros y el número de dientes de la rueda.

9. Mecanismos de Enclavamiento de las Velocidades

Las varillas disponen de un dispositivo de fijación o enclavamiento. El mecanismo de fijación se encarga de enclavar la varilla y evitar que las velocidades se puedan salir con las vibraciones de la caja de cambios. El dispositivo de fijación más empleado es la bola y muelle fiador; la bola presiona la varilla y evita que las velocidades se salgan.

10. Mecanismos de Interbloqueo

Las cajas de cambios manuales disponen de un sistema o mecanismo que evita que una vez seleccionada una velocidad otra pueda engranarse. Si dos velocidades se engranasen por un fallo del interbloqueo, la caja no puede funcionar y se rompería (es imposible el funcionamiento con dos relaciones de transmisión al mismo tiempo). Los dispositivos de interbloqueo más empleados son los siguientes:

• Interbloqueo con calas y bolas entre las varillas.
• Interbloqueo tipo cerradura.

11. Misión de la Caja Reductora y Tipos que Existen

La caja reductora se emplea en vehículos 4x4 para circular por caminos y senderos de difícil acceso. Las reductoras solamente tienen una reducción o desmultiplicación, su misión es reducir todas las velocidades de la caja de cambios manual en la reducción aplicada, entre 1.5 y 2 a 1. La caja reductora se coloca detrás de la caja de cambios manual.

Los mecanismos que emplean las reductoras son similares a los empleados en las cajas de cambios, los más empleados son reducción con parejas de piñones y reducción con un tren epicicloidal. El accionamiento de la reductora se realiza con una palanca similar a la empleada en la caja de cambios manual. En los vehículos de alta gama se emplean accionamientos hidráulicos.

12. Cajas de Cambios para Propulsión Trasera o Tracción Total

En este tipo de cajas, el motor suele encontrarse en posición longitudinal. La caja forma un conjunto independiente que acopla su salida al árbol de transmisión de los vehículos 4x2 o la caja de transferencia en los vehículos 4x4. El giro entra y sale en la misma dirección, lo que obliga a disponer de un eje intermediario.

• El eje primario es el más corto de los ejes.
• El eje intermediario dispone de los piñones que actúan de conductores en las relaciones de transmisión, están fijos y mecanizados en el mismo eje.
• En el eje secundario se encuentran los piñones que giran locos, los sincronizadores y el piñón de marcha atrás. Esta última se forma con tres piñones de dentado recto: uno en el eje intermediario y solidario a él, otro en el secundario entre el piñón de primera y el de segunda, y por último otro que gira loco sobre un eje independiente, llamado piñón inversor.

13. Cajas de Cambios de Dos Árboles Secundarios

Este tipo de cajas de cambios disponen de un árbol primario con piñones solidarios y dos árboles secundarios de toma constante sobre los que se montan los piñones que giran locos y los sincronizadores. Los piñones de los árboles secundarios están engranados con los piñones del eje primario pero no transmiten par alguno. La transmisión de par y el cambio de velocidad se realiza cuando se hace actuar el sincronizador de la velocidad y se enclava el piñón, que gira libremente con su eje secundario.

Los dos árboles secundarios engranados sobre el mismo piñón helicoidal del grupo diferencial, cuando se encuentra acoplada una velocidad sólo transmite el par el eje secundario de esa velocidad, el otro eje secundario gira en vacío.