El sistema de
cambio de marchas manual ha evolucionado notablemente desde los primeros
mecanismos de caja de cambios de marchas manuales sin dispositivos de
sincronización hasta las actuales cajas de cambio sincronizadas de dos ejes.
Independientemente
de la disposición transversal o longitudinal y delantera o trasera, las
actuales cajas de cambios manuales son principalmente de dos tipos:
De tres ejes:
un eje primario recibe el par del motor a través del embrague y lo transmite a
un eje intermediario. Éste a su vez lo transmite a un eje secundario de salida,
coaxial con el eje primario, que acciona el grupo diferencial.
De dos ejes: un
eje primario recibe el par del motor y lo transmite de forma directa a uno
secundario de salida de par que acciona el grupo diferencial.
En ambos tipos
de cajas manuales los piñones utilizados actualmente en los ejes son de dentado
helicoidal, el cual presenta la ventaja de que la transmisión de par se realiza
a través de dos dientes simultáneamente en lugar de uno como ocurre con el
dentado recto tradicional siendo además la longitud de engrane y la capacidad
de carga mayor. Esta mayor suavidad en la transmisión de esfuerzo entre piñones
se traduce en un menor ruido global de la caja de cambios. En la marcha atrás
se pueden utilizar piñones de dentado recto ya que a pesar de soportar peor la
carga su utilización es menor y además tienen un coste más reducido.
En la
actualidad el engrane de las distintas marchas se realiza mediante dispositivos
de sincronización o "sincronizadores" que igualan la velocidad
periférica de los ejes con la velocidad interna de los piñones de forma que se
consiga un perfecto engrane de la marcha sin ruido y sin peligro de posibles
roturas de dentado.
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| Caja de tres ejes |
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| Caja de dos ejes |
Componentes Principales
Carcasa
Es el cuerpo de la caja de velocidades, esta hecha de una aleación de magnesio y se divide en dos partes que es la carcasa de embrague y la carcasa de cambio.
Clutch o embrague
El embrague se encuentra entre el motor y la caja de cambios y su función consiste en acoplar y desacoplar estos dos elementos; el motor y la caja de cambios.
Árbol primario o eje de entrada
Esta colocado mediante un cojinete de rodillos cilíndricos (móvil) en lacarcasa de embrague y mediante un rodamiento radial rígido (fijo) en una unidad de cojinetes dentro de la carcasa de cambio.
Árbol secundario o eje de salida
Esta colocado igual que el árbol primario pero para reducir masas este se a ahuecado .Se mantiene en posición por medio de seguros. En el árbol secundario se encuentran los piñones móviles (locos) de primera y segunda velocidad, alojados con cojinetes de ahujas.
Árbol intermedio o intermediario. Es el árbol opuesto o contraeje. Consta de un piñón corona conducido que engrana con el árbol primario, y de varios piñones (habitualmente tallados en el mismo árbol) 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.
Sincronizadores
Hace que un dentado interno ha de engranar con el piñón loco del eje secundario correspondiente a la velocidad seleccionada. Para poder hacer el acoplamiento del sincronizador con el piñón correspondiente, se comprende que es necesario igualar las velocidades del eje secundario (con el que gira solidario el sincronizador) y del piñón a enclavar, que es arrastrado por el tren intermediario, que gira a su vez movido por el motor desde el primario.
Diferencial
El grupo diferencial constituye una unidad compartida con el cambio de velocidades. Se apoya en dos cojinetes de rodillos cónicos alojados en las carcasas de cambio y embrague.
Los retenes sellan la carcasa hacia afuera, la corona esta remachada fijamente a la caja de satélites y hermanada con el árbol secundario.
El grupo diferencial constituye una unidad compartida con el cambio de velocidades. Se apoya en dos cojinetes de rodillos cónicos alojados en las carcasas de cambio y embrague.
Los retenes sellan la carcasa hacia afuera, la corona esta remachada fijamente a la caja de satélites y hermanada con el árbol secundario.
Engranes
Estos desempeñan una función muy importante ya que estos son los encargados de transmitir la potencia.
Existen engranes rectos y engranes helicoidales.
Palanca de velocidades
En la figura inferior puede verse el sistema de mando de la caja de cambios anterior. La palanca de cambios (8) transmite un movimiento en cruz de izquierda a derecha y hacia adelante o hacia atrás indistintamente, que es interpretado por el eje/palanca (6) transformando dicho movimiento en uno de giro en semicírculo y otro movimiento en forma vertical de arriba a abajo o al revés. El Eje/palanca con su movimiento acciona una de las barras desplazables (4) que tienen acopladas de forma solidaria las horquillas (7) que a su ves mueven los sincronizadores (1 y 2) y el piñón de reenvío (3). Las barras desplazables (4) están dotadas cada una de ellas de unas escotaduras (5), en las que puede alojarse una bola presionada por un muelle. Estas escotaduras sirven para fijar las barras en una posición concreta para impedir el desplazamiento de la mismas, como consecuencia de las vibraciones o sacudidas que se producen con la marcha del vehículo.Esto evita que se pueda salir una marcha una vez que esta engranada.
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