Misión de la Caja de Cambios
La misión principal de la caja de cambios es modificar el número de revoluciones del motor para aumentar o disminuir el par motor según las necesidades del vehículo. También invierte el giro para ir marcha atrás.
En los engranajes se usan dientes helicoidales, excepto en la marcha atrás, ya que reducen su peso, tamaño y ruido a diferencia de los dientes rectos.
Componentes de la Caja de Cambios Manual
Los elementos principales de una caja de cambios manual son:
Árbol Primario
- Recibe el movimiento del disco de embrague y lo transmite al eje intermediario.
- A veces, los dos árboles forman una pieza; otras, están unidos por un pasador.
Árbol Intermediario
- Formado por piñones solidarios, que forman una sola pieza.
- Tiene tantos piñones como marchas tiene el cambio.
- Cada piñón engrana con un piñón loco del secundario.
Árbol Secundario
- Es un eje que recibe el movimiento del intermediario o primario (si se selecciona la directa) y lo transmite al árbol de transmisión o diferencial (si está dentro de la caja).
- En él están montados: el cubo dentado, los piñones locos, la corona desplazable y el conjunto de sincronización.
Cubo Dentado
- Manguito metálico que está anclado al eje secundario.
- Suele haber varios cubos, normalmente uno por cada dos marchas.
- Tiene unas estrías tanto por el exterior (por donde se desplaza la corona desplazable) como por el interior.
Piñones Locos
- Engranajes que giran libres sobre el eje del secundario.
- Hay tantos piñones locos como marchas tenga el cambio y están engranados todo el rato con el árbol intermediario.
- Cada piñón loco en su interior tiene un rodamiento para girar sobre el eje.
- Forma parte del piñón: un cono de acoplamiento, un dentado de acoplamiento o ambos.
Corona Desplazable
- Se encarga de anclar el cubo dentado con el piñón loco, ayudando al sincronizado.
- La corona tiene unas ranuras interiores que le permiten desplazarse axialmente por el cubo dentado, manteniendo el giro radial.
- Por el exterior tiene un canal donde se encaja la horquilla.
Conjunto de Sincronización
- Tiene la misión de hacer que los engranajes que se acoplan en el cambio de marchas se realicen cuando ambos engranajes tengan las mismas revoluciones.
- Se consigue intercalando entre el piñón loco y el carrete desplazable, que va igualando la velocidad del piñón loco a la del secundario.
- El piñón loco se mueve por el movimiento del motor que pasa a través del primario y el árbol intermediario; pero al cambiar de marcha, se pisa el embrague y se corta el movimiento del motor al primario. Por lo tanto, el piñón loco y el árbol intermediario están girando por inercia. El secundario es arrastrado por el movimiento del vehículo, por lo que la fricción del sincronizado permite igualar la velocidad con el piñón loco.
Sincronizadores Triples
- Similar al doble, pero incluyendo un nuevo cono con el piñón loco, creando una nueva superficie de fricción.
Sistema de Mando
Conjunto de elementos que transmiten a la caja las decisiones de marchas del conductor, formado por:
Horquillas
- Unida a la barra desplazable y se encaja en la corona desplazable.
- Tiene la misión de desplazar la corona para que engrane con el piñón loco mediante el mecanismo sincronizador.
Barra Desplazable o Cerrojo
- Unida a la horquilla con un pasador y en el otro extremo una muesca por donde se desplaza el dedo selector.
- Cada barra sujeta una horquilla y se usa para conectar dos marchas alternativamente.
Dedo Selector
- Unido al eje selector, desplaza la barra desplazable seleccionada por el conductor para conectar las marchas.
Palanca de Cambio y Varillaje
- Sirven para enviar al dedo selector la decisión de la marcha del conductor.
- Es un sistema de varillaje compuesto por bielas y palancas, o por cables tipo “Bowden”.
Sistemas de Enclavamiento y Seguridad
- Impide que se salgan las marchas por culpa de las vibraciones del vehículo o que en punto muerto se desplacen los elementos de sincronización.
- Esto provoca que, al tener una marcha conectada, se mantengan unidos los engranajes implicados.
Sistemas de Enclavamiento de Velocidades
Bolas y Muelles
- En uno de los extremos de las barras desplazables hay unos rebajes semiesféricos donde hay las bolas empujadas por un muelle que inmovilizan la barra cuando hay una marcha introducida y punto muerto.
Canaladuras en Cubo Dentado y Corona Dentada
- Se realizan para alojar una lámina de presión o muelle que empuja una bola/rodillo o chaveta para mantener la corona en posición central.
- Una vez insertada la marcha, las cajas tienen un sistema de seguridad que evita que se puedan introducir dos marchas a la vez, impidiendo que se muevan dos cerrojos simultáneamente.
Eje de Marcha Atrás
Para ir marcha atrás hay que insertar el tercer piñón para invertir el sentido de giro del árbol secundario. No tiene conjunto de sincronización, de forma que hay que insertarla con el vehículo parado; además, sus engranajes tienen dientes rectos. Hay un tope en la palanca para evitar que se introduzca por error. Para introducirla, hay que realizar unos movimientos concretos, como por ejemplo, empujar la palanca hacia abajo y seleccionar la reversa.
Carcasa
Tapa todos los elementos de la caja, fabricadas normalmente de aleación ligera, y sirven de depósito de aceite. Para llenar y vaciar el aceite hay dos tornillos: uno de llenado y otro de vaciado.
Retenes
Evitan que el aceite que hay en la carcasa se escape por la salida de los ejes o rodamientos.
Rodamientos
Permiten el giro entre distintas piezas móviles minimizando el rozamiento y ruido. Tipos comunes incluyen: Rodamientos de rodillos, de aguja, de bolas, axiales, de rodillos cónicos.
Grupo Multiplicador y Divisor
Conjunto de engranajes que se monta en vehículos industriales, todoterrenos y agrícolas para ampliar la relación de las marchas. El multiplicador se instala a la salida del árbol secundario y el divisor en la entrada del primario. El multiplicador posibilita al conductor dos posibilidades de marcha: ‘High‘ (alta) y otra con una gran reducción en las marchas, llamada ‘Low‘ (baja). El multiplicador está compuesto por los siguientes engranajes: Planetario, satélites, portasatélites y corona de dentado interior.
Averías Comunes
Ruido General en la Caja
- El cambio no tiene aceite o el nivel es bajo.
- Rodamientos defectuosos si el ruido se percibe en marcha; si está parado, rodamientos del eje primario y/o intermediario.
Ruido que se Percibe Solo Cuando se Conecta una Marcha Determinada
- Engranajes o conjunto sincronizador defectuoso de esa marcha.
Todas las Marchas Entran con Dificultad
- (Descartados problemas con el embrague): Varillaje de mando desalineado con holgura, palanca de cambio desalineada o tope desajustado.
Una Determinada Marcha Entra Difícil y Rascan los Engranajes
- Si solo es una marcha, puede ser un elemento del conjunto sincronizador.
Las Marchas se Salen
- Verificar que no haya holgura en el varillaje.
- Comprobar que los soportes del cambio y del motor estén correctos.
- Si todo lo anterior está bien, la avería está en el sistema de enclavamiento del cambio.