Caja de cambios

Hoy queremos hablar de uno de los componentes fundamentales de los coches a la hora de conducir. No se trata solamente de destreza detrás del volante, también se trata de administrar la potencia del motor. Hablaremos de la caja de cambios.

Sin la caja de cambios, muy difícilmente el vehículo pudiera desplazarse con fluidez. Más que una caja, es un sistema de partes que permiten realizar los diversos cambios entre marchas.

Por tanto, vamos a explicarte cómo es el funcionamiento, los tipos y las principales causas de averías de la caja de cambios.

Qué es la caja de cambios

La caja de cambios (o caja de velocidades, otro nombre conocido) es el componente mecánico que se encarga de transmitir el par motor directamente a las ruedas. Así, es posible avanzar desde el estado de reposo hasta el movimiento, y una vez en movimiento, seguir la marcha venciendo la resistencia al avance, que se produce por:

• Perfil aerodinámico del vehículo.
• Fuerza de rozamiento del camino con las ruedas.
• Pendientes de ascenso.

Es decir, la caja de cambios es un componente flexible que permite transmitir el movimiento del cigüeñal (con un régimen fijo) hacia las ruedas, que tienen un funcionamiento variable debido a las aceleraciones y desaceleraciones del coche.

Tipos de cajas de cambios

En este punto daremos un resumen a los 4 principales modelos de cajas de cambios que existen en la actualidad. Las más conocidas desde hace años son las cajas manuales y las automáticas

Caja de cambios automática

La caja automática, como su nombre indica, realiza los cambios de forma autónoma, determinando la mejor relación entre los elementos por sí misma y sin necesidad que el conductor deba engranarlos.

Este tipo de cajas integra un funcionamiento electro hidráulico o electrónico para el control de marchas. Al colocar la palanca en la marcha D o A, comenzará a aumentar o disminuir los cambios en función de la aceleración o desaceleración.

Componentes de las cajas de cambios automática

• Tren epicicloidal: es el componente principal de una caja automática, compuesto de ruedas de tipo cilíndricas o cónicas con ejes móviles en el espacio.

Caja de cambios manual

Es el tipo de cajas más comunes del mercado. En este tipo de cajas se pueden tener 3 ejes de funcionamiento. Además, la selección de las velocidades se realiza por medio de la palanca de cambios y accionamiento manual de un embrague, que realiza la conexión de movimiento entre el motor y la caja. Todos los elementos sometidos a rozamiento se encuentran lubricados con aceite.

Caja de cambios secuencial

La caja secuencial de cambios es un diseño intermedio entre las cajas manuales y automáticas. Su funcionamiento está asociado al accionamiento manual (apalanca o levas) a través de un embrague (sin pedal), para aumentar o reducir marchas en secuencia.

Estos cambios no son como las cajas tradicionales, sino como su nombre lo indica, secuencial. Las marchas deben hacerse a través de una sucesión específica, aumentando o disminuyendo de una en una.

La transmisión se realiza a través de un comando hidráulico que actúa como robot, con levas que activan las marchas. La leva derecha permite aumentar la marcha y la leva izquierda la disminuye. El embrague automático sin accionamiento por pedal, realiza el cambio a demanda, con solo 0.1 segundos de diferencia entre uno y otro.

Caja de cambios de doble embrague

Es un tipo de caja que incluye el funcionamiento de dos cajas de marchas en un solo componente y que funcionan al mismo tiempo, un tipo para las marchas pares y otra para las marchas impares. Siempre estarán preparadas las velocidades para accionarse en caso de acelerar o desacelerar, lo que mejora la respuesta del sistema.

Entre los pros y contras que podemos mencionar de este tipo de cajas se tiene:

• Suavidad de la conducción.
• Consumo más bajo de energía.
• Más ligera y de un tamaño menor, por lo que ocupa menos espacio.
• Entre los contras, menos fiabilidad comparada con los tipos convencionales y más costosas.

¿Cómo funciona la caja de cambios?

Para poder entender el funcionamiento, basta comprender las partes y los diversos arboles de piñones o ejes (primario, intermedio y secundario), apoyados a la caja por cojinetes. Este es el diseño normal de todas las cajas, lo que se diferencia es el modo de accionamiento.

Partes de la caja de cambios

• Palanca de cambio: la primera parte del funcionamiento más externa, en contacto con el conductor, que se encarga de seleccionar las marchas accionando los selectores. El selector desplaza el piñón que corresponde a la marcha seleccionada con la palanca o las levas detrás del volante.
• El sincronizador: se encuentra después de la palanca de cambios, entre una barra selectora. Es lo que busca el conductor accionar, para enganchar la marcha requerida.
• El anillo sincronizador: es el encargado de refinar todo el movimiento interno de la caja. Permite que un cambio no se acople hasta que toda la velocidad del eje esté sincronizada.
• Árbol primario: aquí se encuentran los piñones principales que accionan las marchas hacia adelante o atrás. El movimiento es recibido en el mismo sentido de giro del motor.
• Árbol secundario: dependiendo del tipo de caja, sea transversal o longitudinal, girará en sentido opuesto o en el mismo sentido. Lo conforman una serie de engranajes que se conducen a través de un mecanismo desplazable. Los engranajes están fijos al eje, pero entre las ruedas y el eje incluyen cojinetes, para girar a diferentes velocidades.
• Árbol intermedio: es un tipo de árbol que solo encontrarás en cajas longitudinales. Gira al contrario del movimiento del motor, por ello se le llama árbol opuesto.
• Eje marcha atrás: es el encargado de llevar el coche hacia atrás. Está compuesto de un piñón dentado recto interpuesto. Cuenta además con dos contactos eléctricos, que, al cerrar el circuito activa la luz de marcha atrás.

Funcionamiento

La caja de cambios permite adaptar el par motor dependiendo de los requerimientos del movimiento. Es por eso que las cajas incluyen una serie de velocidades, entre 5 o 6 para las cajas manuales o más de 7 en el caso de las automáticas.

El encendido de un coche inicia en lo que se conoce como punto muerto, lo cual indica que los piñones de salida giran libremente, pero los intermedios están fijos, lo que indica que no se transmite ni par ni movimiento.

La primera velocidad acciona el piñón más pequeño del eje intermedio que mueve el engranaje más grande del eje principal. Asimismo, se logra accionar las ruedas a un tercio o menos de los giros del motor, pero con mucha más fuerza. Es lo que arranca el coche en cualquier condición, incluso en la pendiente más pronunciada.

Al aumentar las marchas, aumenta la velocidad, pero disminuyendo la fuerza. La segunda marcha está configurada por cambio en los engranajes: el intermedio es algo mayor y el engranaje del eje principal es menor al de la primera marcha. Todavía se transmite mayor par motor para mover el coche con cierta velocidad en diferentes pendientes.

A partir de la tercera marcha, aumenta el tamaño del piñón intermedio, disminuyendo el del principal, además del par motor. Lo que sí aumenta es la agilidad de conducción a mayores velocidades. La cuarta marcha y mayores prácticamente permiten trabar el eje de entrada con el principal. Son marchas de transmisión directa. No existe un aumento significativo del par motor.

Principales averías de la caja de cambios

La vida útil de la caja de cambios es tan longeva como la duración del coche. Sin embargo, dependiendo del tipo, puede padecer ciertos problemas en algunos casos comunes y otros son fallas debido a descuidos en su mantenimiento preventivo. En este punto los describiremos de forma resumida.

Problemas en las cajas manuales

Por ser las cajas más comunes en ciertos continentes, como es el caso del europeo, colocamos en primer lugar los problemas más recurrentes de este componente:

• Bloqueo entre cambios: es lo que se conoce como fallo de los bolillos de seguridad, encargados de bloquear el acceso a más de una marcha. Cuando se desgastan existe el peligro que entren dos cambios, bloqueando por completo el eje secundario.
• Holgura entre los engranajes: producto del paso del tiempo, los engranajes tienden a desgastarse, lo que provoca que se asienten mal y produciendo un ruido excesivo.
• Ruido entre marchas: puede aparecer como producto de un desajuste del embrague. En ese caso es conveniente ajustar la tensión del cable de tensión y revisión del tope para que el ruido cese y la operación sea completa. También hay que aprovechar a revisa el estado de sincronizadores y los anillos.
• Desgaste de los cojinetes: otras de las averías presentes en las cajas manuales, producto del tiempo. En estas piezas se apoya la caja produciendo mucho ruido.
• Juntas desgastadas: por último, pueden presentarse fugas de aceite que pueden observarse por la carcasa de la caja. Una falla producto del paso del tiempo y ningún mantenimiento preventivo.  

Problemas en las cajas automáticas

Como en el mercado de los coches no existen solo las cajas manuales, traemos a ti también los problemas que pueden presentarse en los cambios automáticos:

• Marchas resbalando: es un problema frecuente que se produce por mala lubricación.
• Aceleración deficiente: una falla en las cajas automáticas por el convertidor par que dificulta el rodamiento unidireccional.
• No se realizan los cambios: representa un daño general de la caja de cambios, puede ser una avería general o un desajuste del mando, que no presiona bien.