Cómo funcionan las cajas de cambios de un carro y de un camión
Dentro de la configuración de la mecánica de los automóviles y camiones existen dos elementos imprescindibles: el motor y la caja de cambios, sin ellos el sistema completo no puede funcionar, por lo que se podría decir que son los componentes más importantes.
Los continuos avances en la tecnología han provocado que ambos componentes sufran grandes transformaciones, ya que buscaban cubrir todas las necesidades y exigencias del consumidor final, por lo que las tareas preventivas y correctivas se especializaron cada vez más.
En la actualidad se requieren conocimientos teóricos y prácticos para ejecutar cualquier tipo de diagnóstico o reparación ¡Puedes ampliar tus habilidades! En el presente artículo aprenderás cómo funcionan las cajas de cambios tanto en carros como en camiones ¡Vamos!
Primero que nada ¿Qué es la caja de cambios?
Las cajas de cambios son las intermediarias entre el motor y las ruedas. Este sistema es capaz de transformar la velocidad que se produce mecánicamente y adecuarla a la que el conductor necesita, haciendo posible el desplazamiento del vehículo.
¿Qué sucedería si los vehículos no tuvieran una caja de cambios? Si el motor transfiriera directamente la velocidad del giro de las ruedas, solo podríamos desplazarnos en terrenos con superficies planas; el motivo, es que al subir pendientes, la resistencia se vuelve mayor y el motor no cuenta con la fuerza necesaria para mantener la velocidad.
La transmisión que realiza por medio de sus engranajes, logra que la velocidad del giro de las ruedas pueda adaptarse a distintas velocidades. No importa que se disminuya la velocidad porque esta aumentará simultáneamente con la del motor.
Existen diferentes tipos de cajas de cambios, si deseas conocerlas a fondo, regístrate en nuestro Programa de Mecánica Automotriz y vuélvete un experto en este importante elemento del automóvil.
Tipos de cajas de cambios: automáticas, manuales y secuenciales
Existen tres diferentes tipos de cajas de cambios, cada una con sus características y particularidades:
1. Caja de cambios manual
Una de las más habituales, excepto en vehículos híbridos o automáticos. Esta caja de cambios tiene un engranaje que parte de tres ejes: el de entrada, el intermedio y el principal; en los cuales profundizaremos más adelante.
2. Caja de cambios secuencial
Este mecanismo cuenta con características automáticas y manuales. Integra un pedal y una palanca de cambios a través de los cuales el conductor puede manipular la velocidad del vehículo; al contrario de la caja de cambios manual, no tiene una posición determinada para cada marcha. Simplemente se mueve de arriba a abajo.
3. Caja de cambios automática
Se encarga de manejar los cambios de velocidad de forma automática mientras el vehículo se mueve, de esta manera el conductor no necesita cambiar la marcha de forma manual. Estos dispositivos también suelen usarse en locomotoras de diésel o máquinas de obras públicas.
Ahora que conoces las diferentes cajas de cambios, profundicemos en el mecanismo que se utiliza en carros y camiones.
Caja de cambio de un carro
Aunque existen varios tipos de cajas de cambios, estas siempre tienen la misma tarea, transformar la velocidad y adaptarla a la que el conductor requiere.
Exploremos el cómo funcionan las cajas de cambios automáticas, manuales y secuenciales de los automóviles y sus principales piezas:
– Cajas de cambio automáticas
Este tipo de caja determina la relación entre la potencia que produce el motor y la velocidad a la que circulamos. Al pisar el acelerador, esta caja mueve las ruedas más pequeñas del engranaje hacia la marcha idónea. El cambio se transmite a través de un convertidor.
– Piezas de las cajas automáticas:
- Motor y transmisión
Tanto el motor como la transmisión se conectan a la campana del vehículo y tienen un movimiento centrífugo. Son responsables de generar el movimiento de la turbina por medio de la presión que provoca el aceite.
- Engranajes
Están encargados de generar el movimiento en la caja de cambios. Al presionar se activa el clutch y los engranajes planetarios. El clutch es el mecanismo que permite unir o separar el eje de cambios de velocidades de un vehículo al movimiento del motor.
- Plato flexible
Especie de chapa que se fija al convertidor y al cigüeñal, siendo este último el encargado de transformar el movimiento rectilíneo aleatorio en circular uniforme y viceversa.
- Convertidor de torque
La función de esta pieza consiste en transmitir potencia al motor por medio de sus dos turbinas.
- Tambor
Está compuesto de paquetes de discos de metal y fibra, seguros, resortes, gomas y pistones; estos elementos accionan las distintas marchas.
- Bomba de aceite
Produce la presión del aceite y alimenta todos los componentes de la transmisión.
- Conjunto planetario
Transmiten potencia y crean varias relaciones entre el engranaje, los cambios y las velocidades.
- Discos
Dispositivos mecánicos encargados de fijar y/o liberar distintos elementos del conjunto de engranajes planetarios, generando así diferentes relaciones entre los engranajes.
- Control electrónico
Se encarga del accionamiento de cuarta, la regulación de presión de la gobernadora y la temperatura de la caja.
- Gobernadora
Válvula especializada en regular la presión y la fuerza centrífuga de la caja de válvulas, así como el eje de salida. Suele ser mayormente electrónica.
- Caja de solenoides
Existen dos tipos. Por un lado están los que realizan las marchas y por el otro los que regulan la presión dentro de la caja.
- Caja de cambio manual
El objetivo de este mecanismo consiste en regular las revoluciones del motor según la necesidad del usuario. Para conseguirlo, la caja de cambios manual se mueve por los diferentes engranajes, gracias a un sistema de discos dentados con diferentes números que regulan las velocidades totales del motor.
Esta es capaz de configurarse según se necesite mediante la desconexión momentánea entre la rueda motriz y la caja de cambios. Las transmisiones en un carro pueden ser delanteras, traseras o en las cuatro ruedas; a partir de la transmisión también cambiará la posición de la caja.
– Piezas de las cajas manuales:
- Árbol primario
Esta pieza recibe el movimiento a la misma velocidad que el giro del motor, por esta razón ocurre en el mismo sentido. Cuando la caja es longitudinal suele contar con un solo piñón (las ruedas más pequeñas del mecanismo) y varios piñones cuando es transversal.
- Árbol intermedio
Esta pieza es utilizada únicamente en las cajas longitudinales, tiene un piñón llamado corona que engrana el árbol primario, también tiene otros piñones llamados solidarios que pueden engranar en el árbol secundario dependiendo del cambio que se seleccione.
- Árbol secundario
Tiene varios piñones fijos a lo largo del eje. Estos se encuentran montados de manera que puedan desplazarse en diferentes velocidades del árbol.
- Eje de marcha atrás
Este eje lleva un piñón que se interpone entre los árboles intermedio y secundario de las cajas.
- Longitudinales
Estas piezas sirven para invertir el sentido del giro. Cuando se activa la reversa se cierran algunos contactos eléctricos.
- Caja de cambios secuencial
Cuando este tipo de caja comienza a acelerar hay dos opciones: por un lado puede funcionar de manera automática, así el automóvil realiza el cambio con el máximo número de revoluciones posibles; por otra parte, se puede realizar el cambio de manera manual a través de una palanca, por lo que hará cambios en los niveles de las revoluciones.
En ambos casos el cambio no fuerza el motor, puesto que sólo engancha la marcha una vez que el coche encuentra la velocidad adecuada.
Piezas de las cajas manuales:
- Eje primario
Este eje es el encargado de transmitir la fuerza del motor, desde el embrague hasta la caja de cambios.
- Eje intermediario
este se encuentra dentro de toda la caja de cambios y tiene varios piñones. El primero de ellos está en la toma del eje primario y a través de este entra la fuerza que hace girar el eje intermediario. Los demás piñones realizan una marcha hacia atrás.
- Eje secundario
Es el eje de salida de la fuerza que es transmitida por medio del eje intermediario.
- Sincronizadores
Este elemento engrana las marchas. Cuando el conductor del automóvil manipula la palanca de cambios, activa el sistema que mueve la horquilla y el sincronizador, el cual hace girar las ruedas.
- Piñones
Son las ruedas más pequeñas dentro de la caja de cambios. Existen dos tipos de piñones: los piñones locos y los que giran solidarios.
- Barras desplazables y horquillas
Estos elementos tienen una forma cilíndrica y se sitúan sobre los engranajes de la caja de cambios.
- Mecanismo de enclavamiento
Es un sistema mecánico que, al bloquear las barras desplazables, impide que una marcha continúe.
- Mecanismo de bloqueo
Este sistema se encarga de evitar el engranaje de dos marchas simultáneamente.
- Varillaje
Esta pieza cuenta con distintas velocidades que se seleccionan por medio de la palanca de cambios. Al moverla de manera adecuada forma una “H”.
Para seguir conociendo otras piezas que forman parte de una caja de cambios, regístrate en nuestro Programa de Mecánica Automotriz y deja que nuestros expertos te asesoren a cada instante.
Cajas de cambios en un camión
Tanto los automóviles como los camiones son vehículos; no obstante, existen muchas diferencias entre conducir un coche y un camión ¡sin duda una de ellas se encuentra en la caja de cambios!
Es posible elegir la caja de cambios de un camión a partir de la clase de vehículo, su potencia y otras variables. Normalmente los camiones buscan ser productivos y seguros, con esto buscan reducir costos y aumentar la agilidad de las operaciones. Actualmente existen camiones con cajas de cambios automáticas; sin embargo, en su mayoría, continúan utilizando las cajas de transmisión manual.
Las cajas de cambios manuales con 18 velocidades son las más difíciles de utilizar, incluso suena extraño que una transmisión tenga tantas marchas, pero es la forma más efectiva de transportar las cargas pesadas que suelen llevar los camiones.
Por esta razón los camiones suelen ocupar cajas con 18 velocidades. Estas cuentan con dos características principales:
- La palanca es capaz de dividir las marchas en cortas o largas, de esta forma se cuenta con aproximadamente 10 marchas cortas y 8 largas.
- Hay un botón encargado de dividir cada marcha en dos partes, una de desarrollo corto y otra más largo.
De igual forma, existe otra versión de cajas con 12 velocidades. Aunque estas cuentan con menos marchas, siguen presentando un mecanismo que permite dividirlas en largas y cortas.
Finalmente, existen camiones de menos de 6 u 8 velocidades. Actualmente son las cajas de cambios más sencillas de encontrar y su uso suele ser muy extraño. Se utilizan principalmente en camiones de distribución por ser más compactas y sencillas, estas son las más parecidas a las de los automóviles.
Existen muchos mitos con respecto a los diferentes tipos de cajas de velocidades, por ejemplo, es común escuchar que las cajas automáticas están hechas para las personas que no saben conducir o consumen mucho combustible; no obstante, cada caja de cambios tiene sus beneficios, por lo que deberás buscar la más indicada dependiendo de lo que necesites.
La mejor caja de velocidades para un vehículo o camión tiene que cubrir los requerimientos de carga, manejo y uso que se les da. Recuerda que puedes especializarte en este conocimiento.
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