Hoy toca desmigar algo tan cotidiano como la
caja de cambios de nuestro coche. Ésta es la encargada de
transformar la velocidad de giro del eje del motor al eje de las ruedas.
Pero antes de meternos en materia, debemos conocer ciertos parámetros que influyen en esta transmisión y transformación de las velocidades:
los engranajes.
Los mostrados en la ilustración son los engranajes cilíndricos rectos, los cuales son los más típicos. Pese a ello, los más utilizados en la cajas de cambios comunes son los engranajes helicoidales, mostrados en la siguiente imagen.
Presentan numerosas ventajas, como producir menos ruido, menos vibraciones y una mayor vida útil de los dientes debido a que las fuerzas se transmiten de forma más progresiva.
Dicho esto, simplemente debemos de saber que el número de dientes de los engranajes y su diámetro están directamente relacionados. Según los diámetros de los engranajes que pongamos en contacto, se producirá una relación de transmisión (cuánto aumenta o disminuye la velocidad de un eje respecto a otro). Así, dependiendo de si el movimiento de entrada es por el engranaje grande o por el pequeño, se estará reduciendo o aumentando la velocidad de giro respectivamente.
Con entender esto es suficiente.
Pasamos a la caja de cambios de nuestro coche, la cual presenta la siguiente pinta (no asustarse que vamos a simplificar).
Básicamente, se trata de dos ejes con engranajes de distinto diámetro acoplados a ellos.
Suelen estar más de un par de engranajes en contacto (casi todos).
¿Pero no habíamos dicho que según la relación de diámetros entre engranajes se consigue una distinta relación de transmisión?
Así es, pero antes de "meter una marcha" todos los engranajes, pese a que están girando a velocidades distintas, no influyen en el movimiento del eje de salida (cada una gira por su cuenta). Esto implica que cuando queramos meter una marcha, debemos solidarizar el movimiento de uno de los engranajes de salida con el propio eje de salida, y esta es la función de los anillos sincronizadores.
Digamos que nuestra palanca de cambios, mediante determinados mecanismos que ahora no vienen al caso, consigue mover los anillos sincronizadores hacia uno de los engranajes. Esta maniobra sería agresiva para la caja de cambios si se realizase sin control, precisamente por eso se pisa el embrague a la hora de cambiar de marcha, ya que éste lo que consigue es distanciar un determinado espacio los ejes para que se produzca el cambio sin brusquedad.
Bien, pues debes de saber que en cualquiera de las posible combinaciones entre engranajes, siempre se reduce o como mucho se iguala la velocidad del eje de salida al de entrada.
¿Por qué hacemos un mecanismo que reduzca la velocidad? ¿Acaso sería mejor aumentarla?
Sigue leyendo y lo descubrirás.
Pasamos a describir las principales marchas de los coches:
-Punto muerto: todos los engranajes están en contacto (menos el de marcha atrás que explicaremos más adelante), pero cada uno gira por su cuenta y no producen efecto en el eje de salida.
-Primera marcha: se trata de la
mayor reducción de velocidad.
El menor engranaje del eje de entrada se pone en contacto con el mayor engranaje del eje de salida. Esto, teniendo en cuenta lo explicado anteriormente,
reduce la velocidad de giro de manera muy significativa.
Reducimos la velocidad porque cuanta menos velocidad de giro tengamos más momento generaremos (hablamos de los momentos
aqui), es decir,
más fuerza irá hacia las ruedas. Por esta razón ésta será la marcha que usarás cuando arranques el coche o estés parado en una pendiente (es cuando más fuerza necesitas vencer).
-Segunda, tercera, cuarta... marcha: se reducirá la velocidad del eje de entrada en menor proporción en función de la marcha que metamos, todo ello dependiente de la fuerza que necesitemos. Se irán engranando distintos engranajes con distintos diámetros según la marcha metida. Cuanto mayor sea la marcha, mayor será el diámetro del engranaje del eje de entrada y menor será el del eje de salida (pero siempre será de mayor diámetro el del eje de salida). Cabe destacar que en éstas marchas se sigue reduciendo siempre la velocidad original del eje de entrada.
-Sexta marcha (o última): se llega a una relación de transmisión igual a la unidad, lo que quiere decir que ambos engranajes tienen el mismo diámetro y los ejes giran a la misma velocidad. Esta marcha se usa cuando no es necesaria demasiada fuerza y se requiere de velocidad, puesto que el coche ya está en movimiento y la inercia del mismo ayuda a vencer el rozamiento. Esta es la razón por la que la usarás en lugares como la autovía.
-Marcha atrás: Volviendo a gif anteriormente mostrado, puedes observar que a la derecha del todo del eje de entrada hay un pequeño engranaje que normalmente no gira; éste es el responsable de la marcha atrás. Una vez metida esta marcha, este engranaje pequeño engranará con la pareja de engranajes (que son del tipo de la primera marcha). El pequeño transmitirá el movimiento al engranaje de marcha atrás, y este a su vez al grande del eje de salida. De esta manera hemos reducido mucho la velocidad y aumentado el par (cosa lógica a la hora de ir marcha atrás), y además hemos invertido el giro del eje de salida (que es lo que buscamos al meter esta marcha).
Y en esencia, así es como funciona una caja de cambios manual ordinaria.
Espero haberte aportado algo que no conocieses, y te invito a participar en la encuesta situada en la esquina superior derecha del blog.
Nada más por mi parte.
¡Hasta la próxima entrada!
