Un motor de combustión interna debe estar desconectado de las ruedas cuando se enciende y cuando está estático. Esta característica necesita de algún tipo de dispositivo para estar en neutral y después permitir soportar una carga después de que esté encendido. Para prender el motor, al cigüeñal se le rota con un motor eléctrico (la marcha); este, a su vez mueve los cilindros. El torque que el motor es capaz de producir es bajo y se incrementa al máximo a velocidades más o menos altas dependiendo de los caballos de fuerza.
El “Pistol Grip” o “Machete” era un adorno común en las cajas de velocidades de los muscle cars de Chrysler a finales de los 60 y principios de los 70
La eficiencia de un motor automotriz está a su máxima potencia cuando el acelerador está casi completamente abierto. A velocidades moderadas en un piso plano, el poder que se requiere para mover el automóvil es sólo una porción del poder que el motor puede desarrollar a diferencia de cuando está en el rango de altas velocidades. Entonces, bajo condiciones de manejo normales a velocidades moderadas constantes el motor puede operar con una carga ligera en forma no muy económica a menos que tenga algún tipo de forma para reducir su velocidad y el poder de salida.
El primer prototipo de caja de velocidades lo ideó Leonardo Da Vinci
La transmisión es ese mecanismo. Está instalada en el tren motriz que conecta al cigüeñal del motor con las ruedas. Esto permite al motor a operar a altas velocidades cuando se necesita toda su potencia y desacelerar a una velocidad más económica cuando se requiere. Bajo estas condiciones, como cuando se necesita encender un vehículo utilitario o al ascender caminos empinados, el torque del motor es insuficiente y es indispensable una amplificación de éste. La mayoría de los equipos emplean un cambio en la relación de la velocidad del motor y la velocidad de las ruedas en movimiento multiplicando el torque del motor por el mismo factor, por el cual la velocidad del motor se incrementa.
La transmisión automotriz más simple es la de engrane impulsor deslizante con tres o más velocidades hacia adelante y la reversa. El rango del engrane se selecciona manipulando los cambios de velocidades hacia la posición adecuada para que se acople a varios engranes. Este tipo de equipos requerían de una destreza considerable por parte del conductor para cambiar velocidades suavemente sin golpear los dientes de los engranes. Se resolvió este tipo de problemas con el uso de los embragues sincronizados que hacían que las dos porciones de un embrague positivo se movieran al unísono antes de que los engranes de aceleración y el engrane a conectar se tocaran antes de acoplarse. La única dificultad que quedó en esta operación fue la necesidad de operar simultáneamente el pedal del acelerador, el pedal del clutch y la palanca de velocidades.
Tremec es uno de los fabricantes de transmisiones más importantes en la actualidad
La caja de velocidades está constituida por una serie de engranes dispuesta en tres árboles:
- Árbol primario: Recibe el movimiento a la misma velocidad del giro del motor. Habitualmente lleva un único piñón conductor en las cajas longitudinales para tracción trasera o delantera. En las transversales lleva varios piñones conductores. Gira en el mismo sentido que el motor.
- Árbol intermedio o intermediario. Es el árbol opuesto o contra-eje. Consta de un piñón corona conducida que engrana con el árbol primario, y de varios piñones (habitualmente tallados en el mismo árbol) y que son solidarios al eje que pueden engranar con el árbol secundario en función de la marcha seleccionada. Gira en el sentido opuesto al motor. (En las cajas transversales este eje no existe).
- Árbol secundario. Consta de varios engranajes conducidos que están montados sueltos en el árbol, pero que se pueden hacer solidarios con el mismo mediante un sistema de desplazables. Gira en el mismo sentido que el motor y en sentido inverso en las cajas transversales.
La posición axial de cada rueda es controlada por unas horquillas accionadas desde la caja de velocidades y determina qué pareja de piñones deben engranar entre el secundario y el intermedio, o entre el primario y secundario sea cambio longitudinal o transversal. Cuando se utilizan sincronizadores, el acoplamiento tangencial puede liberarse en función de la posición axial de éstos y los engranes no tienen libertad de movimiento axial. Esto es lo que ocurren en las cajas mecánicas actuales. Los engranes están fijos en el eje y montadas sobre un cojinete de manera que pueden moverse a distinta velocidad que él. Estos engranes están engranados permanentemente con el eje intermedio y cuando se cambia de marcha uno de los desplazables hace solidario el movimiento de la rueda con el eje, produciendo lo que se denomina sincronización. Por esta razón, el eje secundario lleva un estriado entre cada pareja de engranes.
En las cajas transversales, la reducción o desmultiplicación final secundario/corona del diferencial invierte de nuevo el giro con lo que la corona gira en el mismo sentido que el motor.
- Eje de marcha atrás. Lleva un piñón que se interpone entre los árboles, intermediario y secundario (longitudinal) o primario y secundario (transversal) para invertir el sentido de giro habitual del árbol secundario. En el engranaje de marcha de reversa normalmente se utiliza un dentado recto en lugar de un dentado helicoidal. Asimismo, cuando el piñón se interpone, cierra dos contactos eléctricos de un conmutador que permite prender la luz de reversa y al soltarlo vuelve a abrir dichos contactos.
El Corvete Stingray (C7), equipa la transmisión Tremec TR-6070 en todas sus versiones
Mañana continuaremos con los tipos de cajas de velocidades que actualmente existe, mientras les dejamos un vídeo, que explica el funcionamiento de una caja de velocidades. Esperamos sus comentarios y sugerencias, no olviden suscribirse a nuestro newsletter.
Puede que te interese: La Caja de Velocidades (Parte 2): Tipos de Transmisión
