IntroduccinLa caja de cambios es un elemento de transmisin que se interpone entre el motor y las ruedas para modificar el numero de revoluciones de las mismas e invertir el sentido de giro cuando las necesidades de la marcha as lo requieran. Acta, por tanto, como transformador de velocidad y convertidor mecnico de par. Si un motor de explosin transmitiera directamente el par a las ruedas, probablemente seria suficiente para que el vehculo se moviese en terreno llano. Pero al subir una pendiente, el par resistente aumentara, entonces el motor no tendra suficiente fuerza para continuar a la misma velocidad, disminuyendo esta gradualmente, el motor perdera potencia y llegara a pararse; para evitar esto y poder superar el par resistente, es necesario colocar un rgano que permita hacer variar el par motor, segn las necesidades de la marcha. En resumen, con la caja de cambios se "disminuye" o "aumenta" la velocidad del vehculo y de igual forma se "aumenta" o "disminuye" la fuerza del vehculo. Como el par motor se transmite a las ruedas y origina en ellas una fuerza de impulsin que vence las resistencia que se opone al movimiento, la potencia transmitida (Wf) debe ser igual, en todo momento, a la potencia absorbida en llanta; es decir: Cm.- par desarrollado por el motor Cr.- par resistente en las ruedas n.- nmero de revoluciones en el motor n1.- nmero de revoluciones en las ruedas Si no existiera la caja de cambios el nmero de revoluciones del motor (n) se transmitira ntegramente a la ruedas (n = n1), con lo cual el par a desarrollar por el motor (Cm) sera igual al par resistente en las ruedas (Cr). Segn esto si en algn momento el par resistente (Cr) aumentara, habra que aumentar igualmente la potencia del motor para mantener la igualdad Cr = Cm. En tal caso, se debera contar con un motor de una potencia exagerada, capaz de absorber en cualquier circunstancia los diferentes regmenes de carga que se originan en la ruedas durante un desplazamiento. La caja de cambios, por tanto, se dispone en los vehculos para obtener, por medio de engranajes, el par motor necesario en las diferentes condiciones de marcha, aumentado el par de salida a cambio de reducir el nmero de revoluciones en las ruedas. Con la caja de cambios se logra mantener, dentro de unas condiciones ptimas, la potencia desarrollada por el motor. Relacin de transmisin (Rc) Segn la formula expresada anteriormente, los pares de transmisin son inversamente proporcionales al numero de revoluciones: Por tanto, la relacin (n/n1) es la desmultiplicacin que hay que aplicar en la caja de cambios para obtener el aumento de par necesario en las ruedas, que esta en funcin de los dimetros de las ruedas dentadas que engranan entre s o del nmero de dientes de las mismas.

Clculo de velocidades para una caja de cambiosPara calcular las distintas relaciones de desmultiplicacin que se deben acoplar en una caja de cambios, hay que establecer las mismas en funcin del par mximo transmitido por el motor, ya que dentro de este rgimen es donde se obtiene la mayor fuerza de

impulsin en las ruedas. Para ello, basta representar en un sistema de ejes coordenados las revoluciones mximas del motor, que estn relacionadas directamente con la velocidad obtenida en las ruedas en funcin de su dimetro y la reduccin efectuada en el puente. Siendo "n" el nmero de revoluciones mximas del motor y "n1" el numero de revoluciones al cual se obtiene el par de transmisin mximo del motor (par motor mximo), dentro de ese rgimen deben establecerse las sucesivas desmultiplicaciones en la caja de cambios. Entre estos dos limites (n y n1) se obtiene el rgimen mximo y mnimo en cada desmultiplicacin para un funcionamiento del motor a pleno rendimiento. Cambios manuales Cajas de cambio de engranajes paralelos Esta caja de cambio es la mas utilizada en la actualidad para vehculos de serie, por su sencillo funcionamiento. Esta constituida por una serie de piones de acero al carbono, que se obtienen por estampacin en forja y sus dientes tallados en maquinas especiales, con un posterior tratamiento de temple y cementacin para obtener la mxima dureza y resistencia al desgaste. Estos piones, acoplados en pares de transmisin, van montados sobre unos rboles paralelos que se apoyan sobre cojinetes en el interior de una carcasa, que suele ser de fundicin gris o aluminio y sirve de alojamiento a los piones y dems dispositivos de accionamiento, as como de recipiente para el aceite de lubricacin de los mismos. Los piones, engranados en toma constante para cada par de transmisin, son de dientes helicoidales, que permiten un funcionamiento mas silencioso y una mayor superficie de contacto, con lo cual, al ser menor la presin que sobre ellos acta, se reduce el desgaste en los mismos. Los nmeros de dientes del pin conductor y del conducido son primos entre s, para repartir el desgaste por igual entre ellos y evitar vibraciones en su funcionamiento.

Ahora vamos hacer el calculo de una caja de cambios a partir de los datos reales que nos proporciona el fabricante: Ejemplo: Peugeot 405 Mi16 Cilindrada (cc): 1998 Potencia (CV/rpm): 155/5600 Par mximo (mkgf): 19,3/3500 Neumticos: 195/55 R14 Relacin de transmisin rt (1 velocidad) = 13/38 = 0,342 rt (2 velocidad) = 23/43 = 0,534 rt (3 velocidad) = 25/32 = 0,781 rt (4 velocidad) = 32/31 = 1.032 rt (5 velocidad) = 37/28 = 1,321 rt (M.A: marcha atrs) = 12/40 = 0,30 ademas de la reduccin provocada en la caja de cambios tambin tenemos que tener en cuenta que en el grupo diferencial hay una reduccin, este dato tambin lo proporciona el fabricante. rt (G.C: grupo pin-corona diferencial) = 14/62 = 0,225

Nota: El fabricante nos puede proporcionar la relacin de transmisin en forma de fraccin (rt 1 velocidad = 13/38) o directamente (rt 1 velocidad = 0,342). Ahora tenemos que calcular el numero de revoluciones que tenemos en las ruedas despus de la reduccin de la caja de cambios y grupo diferencial (rT). Para ello hay que multiplicar la relacin de transmisin de cada velocidad de la caja de cambios por la relacin que hay en el grupo diferencial:

rT (n velocidad): es la relacin de transmisin total, se calcula multiplicando la rt (caja cambios) x rt (diferencial). Pmax: es la potencia mxima del motor a un numero de revoluciones determinado por el fabricante. n rpm a Pmax: se calcula multiplicando rT x n rpm a potencia mxima. Con estos datos ahora podemos calcular la velocidad a mxima potencia para cada marcha de la caja de cambios. Para calcular la velocidad necesitamos saber las medidas de los neumticos y llanta, este dato tambin lo proporciona el fabricante. En este caso tenemos unas medidas de neumtico195/55 R14. Para calcular la velocidad necesitamos saber el dimetro de la rueda (). El dimetro de la rueda () es la suma del dimetro de la llanta mas el doble del perfil del neumtico. El dimetro de la llanta es 14", para pasarlo a milmetros (mm) tenemos que multiplicar: 14" x 25,4 mm = 355,6 mm. El perfil del neumtico es el 55% de 195 (195/55) = 107,2 mm Por lo tanto dimetro de la rueda = dimetro de la llanta + el doble del perfil del neumtico = 355,6 + (107,2 x 2) = 570,1 mm.

Ahora ya podemos calcular la velocidad (v) del vehculo a mxima potencia para cada marcha de la caja de cambios. v = velocidad (km/h) Pi = 3,14 = dimetro de rueda (metros) nc = n rpm del motor k = constante Utilizando estas formulas tenemos: v (1 velocidad) = k x nc = 0,107 x 430,64 = 46,20 km/h v (2 velocidad) = k x nc = 0,107 x 672 = 71,90 km/h v (3 velocidad) = k x nc = 0,107 x 974,4 = 104,26 km/h v (4 velocidad) = k x nc = 0,107 x 1299,3 = 139,02 km/h v (5 velocidad) = k x nc = 0,107 x 1663,2 = 177,96 km/h v (M.A) = k x nc = 0,107 x 371,2 = 39,71 km/h

Con estos resultados tenemos que la velocidad mxima de este vehculo cuando desarrolla su mxima potencia es de 177,96 km/h. Este dato no suele coincidir con el que proporciona el fabricante ya que la velocidad mxima del vehculo es mayor que la de la mxima potencia y llegara hasta el n de rpm en que se produce el corte de inyeccin del motor. Sabiendo que este motor ofrece la mxima potencia a 5600 rpm, podemos hacer el grfico anterior sabiendo a que velocidad es conveniente actuar sobre la caja de cambios y escoger la velocidad adecuada. El par motor al igual que la velocidad, tambin ser transformado en la caja de cambios y grupo diferencial. Para calcularlo se utiliza tambin la relacin de transmisin (rT). Cm.- par desarrollado por el motor Cr.- par resistente en las ruedas n.- nmero de revoluciones en el motor n1.- nmero de revoluciones en las ruedas Con los datos que tenemos, para calcular el par en las ruedas podemos aplicar la siguiente formula: Cr (1 velocidad) = 19,3 mkg/ 0,0769 = 250,9 mkg Cr (2 velocidad) = 19,3 mkg/ 0,120 = 160.83 mkg Cr (3 velocidad) = 19,3 mkg/ 0,175 = 110,28 mkg Cr (4 velocidad) = 19,3 mkg/ 0,232 = 83,18 mkg Cr (5 velocidad) = 19,3 mkg/ 0,297 = 64,98 mkg Cr (M.A.) = 19,3 mkg/ 0,0675 = 285,9 mkg

Te puedes descargar este archivo en formato PDF, donde se explica otra manera alternativa de hacer los calculos de la relacin de transmisin de una caja de cambios.

Cajas de cambio manuales

El sistema de cambio de marchas manual ha evolucionado notablemente desde los primeros mecanismos de caja de cambios de marchas manuales sin dispositivos de sincronizacin hasta las actuales cajas de cambio sincronizadas de dos ejes. Independientemente de la disposicin 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 travs del embrague y lo transmite a un eje intermediario. ste 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 piones utilizados actualmente en los ejes son de dentado helicoidal, el cual presenta la ventaja de que la transmisin de par se realiza a travs de dos dientes simultneamente en lugar de uno como ocurre con el dentado recto tradicional siendo adems la longitud de engrane y la capacidad de carga mayor. Esta mayor suavidad en la transmisin de esfuerzo entre piones se traduce en un menor ruido global de la caja de cambios. En la marcha atrs se pueden utilizar piones de dentado recto ya que a pesar de soportar peor la carga su

utilizacin es menor y adems tienen un coste ms reducido. En la actualidad el engrane de las distintas marchas se realiza mediante dispositivos de sincronizacin o "sincronizadores" que igualan la velocidad perifrica de los ejes con la velocidad interna de los piones de forma que se consiga un perfecto engrane de la marcha sin ruido y sin peligro de posibles roturas de dentado. Es decir, las ruedas o piones estn permanentemente engranadas entre s de forma que una gira loca sobre uno de los ejes que es el que tiene que engranar y la otra es solidaria en su movimiento al otro eje. El sincronizador tiene, por tanto, la funcin de un embrague de friccin progresivo entre el eje y el pin que gira libremente sobre l. Los sincronizadores suelen ir dispuestos en cualquiera de los ejes de forma que el volumen total ocupado por la caja de cambios sea el ms reducido posible. Existen varios tipos de sincronizadores de los cuales destacan: sincronizadores con cono y esfera de sincronizacin, sincronizadores con cono y cerrojo de sincronismo, sincronizadores con anillo elstico, etc. El accionamiento de los sincronizadores se efecta mediante un varillaje de cambio que acta mediante horquillas sobre los sincronizadores desplazndolos axialmente a travs del eje y embragando en cada momento la marcha correspondiente. Los dispositivos de accionamiento de las distintas marchas dependen del tipo de cambio y de la ubicacin de la palanca de cambio. A continuacin se van a estudiar los dos tipos de cajas de cambios. La primera caja de cambios es una caja manual de tres ejes con disposicin longitudinal de un vehculo de propulsin trasera. La segunda, es una caja manual de dos ejes con disposicin transversal, de un vehculo con traccin delantera con traccin delantera por lo que el grupo cnico-diferencial va acoplado en la salida de la propia caja de cambios. La situacin de la caja de cambios en el vehculo dependera de la colocacion del motor y del tipo de transmisin ya sea est delantera o trasera.

Estas dos disposiciones de la caja de cambios en el vehculo son las mas utilizadas, aunque existe alguna mas, como la de motor delantero longitudinal y traccin a las ruedas delanteras.

Caja de cambios manual de tres ejes.

Este tipo de cajas es el ms tradicional de los usados en los vehculos actuales y tiene la ventaja principal de que al transmitir el par a travs de tres ejes, los esfuerzos en los piones son menores, por lo que el diseo de stos puede realizarse en materiales de calidad media. En la figura inferior se muestra un corte longitudinal de una caja de cambios manual de cuatro velocidades dispuesta longitudinalmente. El par motor se transmite desde el cigeal del motor hasta la caja de cambios a travs del embrague (Q). A la salida del embrague va conectado el eje primario (A) girando ambos de forma solidaria. De forma coaxial al eje primario, y apoyndose en ste a travs de rodamiento de agujas, gira el eje secundario (M) transmitiendo el par desmultiplicado hacia el grupo cnico diferencial. La transmisin y desmultiplicacin del par se realiza entre ambos ejes a travs del eje intermediario (D).

El eje primario (A) del que forma parte el pin de arrastre (B), que engrana en toma constante con el pin (C) del rbol intermediario (D), en el que estn labrados, adems, los piones (E, F y G), que por ello son solidarios del rbol intermediario (D). Con estos piones engranan los piones (H, I y J), montados locos sobre el rbol secundario (M), con interposicin de cojinetes de agujas, de manera que giran libremente sobre el eje arrastrados por los respectivos pares del tren intermediario. El eje primario recibe movimiento del motor, con interposicin del embrague (Q) y el secundario da movimiento a la transmisin, diferencial y, por tanto, a las ruedas. Todos los ejes se apoyan en la carcasa del cambio por medio de cojinetes de bolas, hacindolo la punta del eje secundario en el interior del pin (B) del primario, con interposicin de un cojinete de agujas. Para transmitir el movimiento que llega desde el primario al rbol secundario, es necesario hacer solidario de este eje a cualquiera de los piones montados locos sobre l. De esta manera, el giro se transmite desde el primario hasta el tren fijo o intermediario, por medio de los piones de toma constante (B y C), obtenindose el arrastre de los piones del secundario engranados con ellos, que giran locos sobre este eje. Si cualquiera de ellos se hace solidario del eje, se obtendr el giro de ste. La toma de velocidad se consigue por medio de sincronizadores (O y M), compuestos esencialmente por un conjunto montado en un estriado sobre el eje secundario, pudindose desplazar lateralmente un cierto recorrido. En este desplazamiento sobre el estriado el sincronizador se acopla con los piones que giran locos sobre el rbol secundario. En la figura inferior se muestra el despiece de una caja de cambios de engranajes helicoidales, con sincronizadores, similar a la descrita anteriormente. El eje primario 5 forma en uno de sus extremos el pin de toma constante (de dientes helicoidales). Sobre el eje se monta el cojinete de bolas 4, en el que apoya sobre la carcasa de la caja de cambios, mientras que la punta del eje se aloja en el casquillo de bronce 1, emplazado en el volante motor. En el interior del pin del primario se apoya, a su vez, el eje secundario 19, con interposicin del cojinete de agujas 6. Por su otro extremo acopla en la carcasa de la caja de cambios por medio del cojinete de bolas 28. Sobre este eje se montan estriados los cubos sincronizadores, y "locos" los piones. As, el cubo sincronizador 10, perteneciente a tercera y cuarta velocidades, va estriado sobre el eje secundario, sobre el que permanece en posicin por los anclajes que suponen las arandelas de fijacin 9, 13 y 14. En su alojamiento interno se disponen los anillos sincronizadores 7 (uno a cada lado), cuyo dentado engrana en el interior de la corona desplazable del cubo sincronizador 10. Estos anillos acoplan interiormente, a su vez, en las superficies cnicas de los piones del primario por un lado y del secundario 11 por otro. Cuando la corona del cubo sincronizador 10 se desplaza lateralmente a uno u otro lado, se produce el engrane de su estriado interior, con el dentado de los anillos sincronizadores 7 y, posteriormente, con el pin correspondiente en su dentado recto (si se desplaza a la izquierda, con el pin del primario y a la derecha con el 11 del secundario). En esta accin, y antes de lograrse el engrane total, se produce un frotamiento del anillo sincronizador con el cono del pin, que iguala las velocidades de ambos ejes, lo que resulta necesario para conseguir el engrane. Una vez logrado ste, el movimiento es transmitido desde el pin al cubo sincronizador y de ste al eje secundario. En el secundario se montan locos los piones 15 (de segunda velocidad) y 26 (de

primera velocidad), con los correspondientes anillos sincronizadores 17 y cubo sincronizador. Cada uno de los piones del secundario engrana en toma constante con su correspondiente par del tren intermediario 20, quedando acoplados como se ve en la figura superior. En el tren intermediario se dispone un pin de dentado recto, que juntamente con el de reenvo 23 y el formado en el cubo sincronizador de primera y segunda velocidades, constituyen el dispositivo de marcha atrs.

FuncionamientoConstituida una caja de cambios como se ha explicado, las distintas relaciones se obtienen por la combinacin de los diferentes piones, en consecuencia con sus dimensiones. En las cajas de cambio de tres ejes, el sistema de engranajes de doble reduccin es el utilizado generalmente en las cajas de cambio, pues resulta mas compacto y presenta la ventaja sustancial de tener alineados entre si los ejes de entrada y salida. Para la obtencin de las distintas relaciones o velocidades, el conductor acciona una palanca de cambios, mediante la cual, se produce el desplazamiento de los distintos cubos de sincronizacin (sincronizadores), que engranan con los piones que transmiten el movimiento. En esta caja de cambios (figura superior) se produce una doble reduccin cuando los piones de "toma constante" (B y C) son de distintas dimensiones (n de dientes). Por eso para calcular la reduccin, tendremos utilizar la siguiente formula para la saber el valor de reduccin. Por ejemplo en 1 velocidad tendremos: rt = relacin de transmisin B, C, G, J = n de dientes de los respectivos piones 1 velocidad El desplazamiento del sincronizador de 1/2 (N) hacia la derecha, produce el enclavamiento del correspondiente pin loco (I) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose la oportuna reduccin. En esta velocidad se obtiene la mxima reduccin de giro, y por ello la mnima velocidad y el mximo par. 2 velocidad El desplazamiento del sincronizador de 1/2 (N) hacia la izquierda, produce el enclavamiento del correspondiente pin loco (J) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose la oportuna reduccin. En esta velocidad se obtiene una reduccin de giro menor que en el caso anterior, por ello aumenta la velocidad y el par disminuye. 3 velocidad El desplazamiento del sincronizador de 3/4 (O) hacia la derecha, produce el enclavamiento del correspondiente pin loco (H) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose la oportuna reduccin. En esta velocidad se obtiene una reduccin de giro menor que en el caso anterior, por ello aumenta la velocidad y el par disminuye.

4 velocidad El desplazamiento del sincronizador de 3/4 (O) hacia la izquierda, produce el enclavamiento del correspondiente pin de arrastre o toma constante (B) del eje primario, que se hace solidario con el eje secundario, sin intervencin del eje intermediario en este caso. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose una conexin directa sin reduccin de velocidad. En esta velocidad se obtiene una transmisin de giro sin reduccin de la velocidad. La velocidad del motor es igual a la que sale de la caja de cambios, por ello aumenta la velocidad y el par disminuye. Marcha atrs (M.A.) Cuando se selecciona esta velocidad, se produce el desplazamiento del pin de reenvio (T), empujado por un manguito. Al moverse el pin de reenvio, engrana con otros dos piones cuya particularidad es que tienen los dientes rectos en vez de inclinados como los dems piones de la caja de cambios. Estos piones pertenecen a los ejes intermediario y secundario respectivamente. Con esto se consigue una nueva relacin, e invertir el giro del tren secundario con respecto al primario. La reduccin de giro depende de los piones situados en el eje intermediario y secundario por que el pin de reenvio acta nicamente como inversor de giro. La reduccin de giro suele ser parecida a la de 1 velocidad. Hay que resear que el pin del eje secundario perteneciente a esta velocidad es solidario al eje, al contrario de lo que ocurre con los restantes de este mismo eje que son "locos". En la caja de cambios explicada , se obtienen cuatro velocidades hacia adelante y una hacia atrs.

SincronizadoresLas cajas de cambio desde hace muchos aos utilizan para seleccionar las distintas velocidades unos dispositivos llamados: sincronizadores, cuya constitucin hace que un dentado interno ha de engranar con el pin loco del eje secundario correspondiente a la velocidad seleccionada. Para poder hacer el acoplamiento del sincronizador con el pin correspondiente, se comprende que es necesario igualar las velocidades del eje secundario (con el que gira solidario el sincronizador) y del pin a enclavar, que es arrastrado por el tren intermediario, que gira a su vez movido por el motor desde el primario. Con el vehculo en movimiento, al activar el conductor la palanca del cambio para seleccionar una nueva relacin, se produce de inmediato el desenclavamiento del pin correspondiente a la velocidad con que se iba circulando, quedando la caja en posicin de punto muerto. Esta operacin es sencilla de lograr, puesto que solamente se requiere el desplazamiento de la corona del sincronizador, con el que se produce el desengrane del pin. Sin embargo, para lograr un nuevo enclavamiento, resulta imprescindible igualar las velocidades de las piezas a engranar (pin loco del secundario y eje), es decir, sincronizar su movimiento, pues de lo contrario, se produciran golpes en el dentado, que pueden llegar a ocasionar roturas y ruidos en la maniobra. Como el eje secundario gira arrastrado por las ruedas en la posicin de punto muerto de la caja, y el pin loco es arrastrado desde el motor a travs del primario y tren intermediario, para conseguir la sincronizacin se hace necesario el desembrague, mediante el cual, el eje primario queda en libertad sin ser arrastrado por el motor y su giro debido a la inercia puede ser sincronizado con el del eje secundario. Por esta causa, las maniobras del cambio de velocidad deben ser realizadas desembragando el

motor, para volver a embragar progresivamente una vez lograda la seleccin de la nueva relacin deseada.

En la figura inferior tenemos un sincronizador con "fiador de bola", donde puede verse el dentado exterior o auxiliar (1) del pin loco del eje secundario (correspondiente a una velocidad cualquiera) y el cono macho (2) formado en el. El cubo deslizante (7) va montado sobre estras sobre el eje secundario (8), pudiendose deslizarse en l un cierto recorrido, limitado por topes adecuados. La superficie externa del cubo est estriada tambin y recibe a la corona interna del manguito deslizante (3), que es mantenida centrada en la posicin representada en la figura, por medio de un fiador de bola y muelle (6).

Para realizar una maniobra de cambio de velocidad, el conductor lleva la palanca a la posicin deseada y, con esta accin, se produce el desplazamiento del manguito deslizante, que por medio del fiador de bola (6), desplaza consigo el cubo deslizante (7), cuya superficie cnica interna empieza a frotar contra el cono del pin loco que, debido a ello, tiende a igualar su velocidad de giro con la del cubo sincronizador (que gira solidario con el eje secundario). Instantes despus, al continuar desplazandose el manguito deslizante venciendo la accin del fiador, se produce el engrane de la misma con el dentado auxiliar del pin loco sin ocasionar golpes ni ruidos en esta operacin, dado que las velocidades de ambas piezas ya estn sincronizadas. En estas condiciones, el pin loco queda solidario del eje secundario, por lo que al producirse la accin de embragado, ser arrastrado por el giro del motor con la relacin seleccionada.

Caja de cambios manual de dos ejes

Este tipo de cajas de cambio ha tenido su desarrollo fundamentalmente para disposiciones de vehculos con traccin delantera. Estas cajas de cambio slo poseen dos ejes de forma que no poseen un tercer eje intermediario. El eje primario obtiene su giro directamente del motor y lo transmite a un eje secundario que a su vez acciona el conjunto diferencial. De esta forma el tamao del conjunto caja-diferencial se reduce quedando todo bajo un conjunto compacto. La transmisin de todo el par mediante slo dos ejes obliga a los piones a soportar cargas mucho ms elevadas que sus homlogos de las cajas de tres ejes. Por tanto es preciso emplear materiales de mayor calidad en la fabricacin de estos piones. En las figuras siguientes tenemos el despiece de una caja de cambios de dos ejes de 5 velocidades. En los esquemas siguientes se muestra un corte longitudinal de una caja de cambios manual de cinco velocidades de dos ejes con disposicin transversal. El eje primario (1) va apoyado sobre la carcasa sobre dos rodamientos y contiene los piones solidarios (6, 7, 8, 9, 10) y el pin loco (11) de 5 velocidad, con su propio sincronizador (12). El eje secundario (15) est apoyado tambin en la carcasa mediante dos rodamientos y contiene los piones locos (14, 17, 18, 20) y el pin solidario (13) de 5 velocidad. En el extremo del eje secundario va labrado el pin de ataque a la corona del diferencial (5). Este eje cuenta con dos sincronizadores el de 1/2 (19) y el de 3/4 (16), este sincronizador sirve ademas como pin solidario para la marcha atrs.

Los sincronizadores estn dispuestos de tal forma que: un primer sincronizador (16) entre los piones locos de 3 y 4 en el eje secundario (15), otro sincronizador (12) exclusivo para la 5 marcha en el eje primario y un tercer sincronizador (19) en el eje secundario entre los piones locos de 1 y 2 marcha. Observar que el sincronizador (16) de la 3 y 4 tiene en su corona desplazable un dentado recto exterior que hace la funcin de pin de marcha atrs. La marcha atrs se acciona al conectar el pin de marcha atrs (9) del eje primario con la corona del sincronizador mediante un pin auxiliar (12) de marcha atrs que invierte el giro del eje secundario. Todos los pares de piones estn permanentemente engranados de forma que slo el pin loco de la marcha seleccionada se mueve solidario a su eje a travs de su correspondiente sincronizador. Mientras los dems piones locos giran libremente arrastrados por sus homlogos solidarios del otro eje.

Funcionamiento*El funcionamiento de las distintas marchas es el siguiente: 1 velocidad El desplazamiento del sincronizador de 1/2 (19) hacia la derecha, produce el enclavamiento del correspondiente pin loco (20) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose la oportuna reduccin. En esta velocidad se obtiene la mxima reduccin de giro, y por ello la mnima velocidad y el mximo par. 2 velocidad El desplazamiento del sincronizador de 1/2 (19) hacia la izquierda, produce el enclavamiento del correspondiente pin loco (18) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose la oportuna reduccin. En esta velocidad se obtiene una reduccin de giro menor que en el caso anterior, por ello aumenta la velocidad y el par disminuye. 3 velocidad El desplazamiento del sincronizador de 3/4 (16) hacia la derecha, produce el enclavamiento del correspondiente pin loco (17) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose la oportuna reduccin. En esta velocidad se obtiene una reduccin de giro menor que en el caso anterior, por ello aumenta la velocidad y el par disminuye. 4 velocidad El desplazamiento del sincronizador de 3/4 (16) hacia la izquierda, produce el enclavamiento del correspondiente pin loco (14) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose la oportuna reduccin. En esta velocidad se obtiene una reduccin de giro menor que en el caso anterior, por ello aumenta la velocidad y el par disminuye.

5 velocidad El desplazamiento del sincronizador de 5 (12) hacia la derecha, produce el enclavamiento del correspondiente pin loco (14) del eje primario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniendose la oportuna reduccin. En esta velocidad se obtiene una reduccin de giro menor que en el caso anterior, por ello aumenta la velocidad y el par disminuye. Marcha atrs (M.A.) Cuando se selecciona esta velocidad, se produce el desplazamiento del pin de reenvio, empujado por un manguito. Al moverse el pin de reenvio, engrana con otros dos piones, uno unido a eje primario (9) y el otro lo forma el sincronizador de 3/4 cuya corona externa tiene labrados unos dientes rectos. Una particularidad de los piones que intervienen en la marcha atrs, es que tienen los dientes rectos en vez de inclinados como los dems piones de la caja de cambios. Con este mecanismo se consigue una nueva relacin, e invertir el giro del tren secundario con respecto al primario. La reduccin de giro depende de los piones situados en el eje primario y secundario por que el pin de reenvio acta nicamente como inversor de giro. La reduccin de giro suele ser parecida a la de 1 velocidad. Se comprueba en las siguientes figuras como hay cajas de cambios diseadas de tal manera que se sitan los sincronizadores tanto en el eje primario (2) como en el secundario (12) y los piones no son todos solidarios en un eje y locos en el otro, sino que se distribuyen en los dos ejes por igual. En el eje primario tenemos como piones solidarios (6, 7 y 8) y como locos (3 y 5). En el eje secundario tenemos como piones solidarios (12 y 14) y como locos (9 y 11). La marcha atrs se hace intercalando un pin de reenvio entre el pin solidario del eje primario (7) y la corona externa dentada del sincronizador de 1/2. Se aprecian claramente los dientes rectos de los piones que intervienen en la marcha atrs. 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 atrs indistintamente, que es interpretado por el eje/palanca (6) transformando dicho movimiento en uno de giro en semicrculo y otro movimiento en forma vertical de arriba a abajo o al revs. 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 pin de reenvio (3). Las barras desplazables (4) estn 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 posicin concreta para impedir el desplazamiento de la mismas, como consecuencia de las vibraciones o sacudidas que se producen con la marcha del vehculo.Esto evita que se pueda salir una marcha una vez que esta engranada. Otro ejemplo: de caja de cambios, diferente a la anterior, que se acoplaria a un vehculo con motor longitudinal y traccin delantera. La disposicin de los piones y sincronizadores se reparte en ambos ejes como en el caso anterior y la marcha atrs funciona de igual manera.

Caja de cambios manual actualizadaEl cambio que vamos a estudiar ahora es una versin extremadamente ligera, dotada de dos rboles y 5 velocidades. Los componentes de la carcasa estn fabricados en magnesio. El cambio puede transmitir pares de hasta 200 Nm. Este cambio se puede emplear en combinacin con una gran cantidad de motorizaciones. Las relaciones de las marchas, los piones y la relacin de transmisin del eje han sido configurados por ello de modo flexible. La 1 y 2 marchas tienen una doble sincronizacin. Todas las dems marchas adelante tienen sincronizacin simple. El dentado de trabajo de los piones mviles (solidarios) y fijos (locos) es de tipo helicoidal y se hallan continuamente en ataque (engranados). Todos los piones mviles (locos) estn alojados en cojinetes de agujas y estn repartidos en los rboles primario y secundario. Los piones de 1 y 2 marcha se conectan sobre el rbol secundario; los de 3, 4 y 5 marchas se conectan sobre el rbol primario. El pin de marcha atrs (16) tiene dentado recto. La inversin del sentido de giro sobre el rbol secundario se realiza con ayuda de un pin intermediario (15), alojado con un eje aparte en la carcasa del cambio, que se conecta entre los rboles primario y secundario. Sobre el secundario se conecta sobre la corona dentada, tallada en el exterior del sincronizador de 1 y 2. La transmisin del par de giro hacia el diferencial se realiza a travs del pin de ataque del rbol secundario contra la corona dentada del grupo diferencial. z2.- n de diente piones del secundario z1.- n de diente piones del primario rt.- relacin de transmisin (z2/z1)

CarcasaLa carcasa del cambio consta de 2 piezas de magnesio (carcasa del cambio y carcasa de embrague). Con una tapa especfica se cierra la carcasa del cambio hacia fuera. Los componentes de la carcasa son de magnesio, para conseguir un conjunto mas ligero.

rbol primarioEl rbol primario est diseado con el conjunto clsico de cojinetes fijo/mvil. Est alojado: * mediante un cojinete de rodillos cilndricos (mvil) en la carcasa del embrague, * mediante un rodamiento radial rgido (fijo) en una unidad de cojinetes, dentro de la carcasa del cambio. Para reducir las masas se ha dotado el rbol primario de un taladro que lo atraviesa casi por completo.

El dentado para la 1, 2 y marcha atrs forma parte del rbol primario. El cojinete de agujas para la 5 marcha se aloja en un casquillo por el lado del rbol. Los cojinetes de agujas para los piones de 3 y 4 marchas funcionan directamente sobre el rbol

primario. Los sincronizadores de 3 y 4 marchas y 5 marcha van engranados mediante un dentado fino. Se mantienen en posicin por medio de seguros.

rbol secundarioTambin el rbol secundario est diseado de acuerdo a los cojinetes clsicos fijo/mvil. Igual que el rbol primario, est alojado: * mediante un cojinete de rodillos cilndricos (mvil) en la carcasa del embrague * por medio de un rodamiento radial rgido de bolas (fijo), situado conjuntamente con el rbol primario en la unidad de cojinetes, en la carcasa del cambio. Para reducir la masa se ha procedido a ahuecar el rbol secundario. Los piones de 3, 4 y 5 velocidad y el sincronizador para 1 y 2 velocidad estn engranados por medio de un dentado fino. Se mantienen en posicin por medio de seguros. En el rbol secundario se encuentran los piones mviles (locos) de 1 y 2 velocidad, alojados en cojinetes de agujas.

Grupo diferencialEl grupo diferencia constituye una unidad compartida con el cambio de marchas. Se apoya en dos cojinetes de rodillos cnicos, alojados en las carcasas de cambio y embrague. Los retenes (de diferente tamao para los lados izquierdo y derecho) sellan la carcasa hacia fuera. La corona est remachada fijamente a la caja de satlites y hermanada con el rbol secundario (reduce la sonoridad de los engranajes). La rueda generatriz de impulsos para el velocmetro forma parte integrante de la caja de satlites.

Doble sincronizacinLa 1 y 2 velocidad tienen una doble sincronizacin. Para estos efectos se emplea un segundo anillo sincronizador (interior) con un anillo exterior. La doble sincronizacin viene a mejorar el confort de los cambios al reducir de 3 a 2 velocidad y de 2 y a 1 velocidad. Debido a que las superficies friccionantes cnicas equivalen casi al doble de lo habitual, la capacidad de rendimiento de la sincronizacin aumenta en un 50 %, aproximadamente, reducindose a su vez la fuerza necesaria para realizar el cambio, aproximadamente a la mitad.

Flujo de las fuerzas en el cambioEl par del motor se recibe en el cambio a travs del rbol primario. Segn la marcha que est conectada, el par se transmite a travs de la pareja correspondiente de piones hacia el rbol secundario y, desde ste, hacia la corona del grupo diferencial. El par y el rgimen actan sobre las ruedas motrices en funcin de la marcha engranada.

Alojamiento de cojinetesLos rodamientos radiales rgidos de bolas no se montan directamente en la carcasa del cambio, sino que se instalan en un alojamiento por separado para cojinetes.

El paquete completo de los rboles primario y secundario con sus piones se preensambla fuera de la carcasa del cambio, en el alojamiento de cojinetes, lo cual permite incorporarlo fcilmente en la carcasa del cambio. Los rodamientos radiales rgidos se fijan en la posicin prevista por medio de una arandela de geometra especfica, que va soldada al alojamiento de cojinetes. Los rodamientos radiales rgidos poseen retenes radiales propios por ambos lados, para mantener alejadas de los cojinetes las partculas de desgaste que acompaan al aceite del cambio.

Mando del cambioLos movimientos de cambio se reciben por arriba en la caja. El eje de seleccin va guiado en la tapa. Para movimientos de seleccin se desplaza en direccin axial. Dos bolas, sometidas a fuerza de muelle, impiden que el eje de seleccin pueda ser extrado involuntariamente de la posicin seleccionada.

Las horquillas para 1/2 y 3/4 velocidad se alojan en cojinetes de bolas de contacto oblicuo. Contribuyen a la suavidad de mando del cambio. La horquilla de 5 marcha tiene un cojinete de deslizamiento. Las horquillas y los patines de cambio van acoplados entre s de forma no fija. Al seleccionar una marcha, el eje de seleccin desplaza con su dedillo fijo el patn de cambio, el cual mueve entonces la horquilla. Los sectores postizos de las horquillas se alojan en las gargantas de los manguitos de empuje correspondientes a la pareja de piones en cuestin.

Sensores y actuadoresIndicador de la velocidad de marcha La seal de velocidad que se enva al velocmetro se realiza sin sistemas mecnicos intermedios (como el cable o sirga utilizado en los cambios antiguos). La informacin necesaria para la velocidad de marcha se capta en forma de rgimen de revoluciones, directamente en la caja de satlites, empleando para ello el transmisor electrnico de velocidad de marcha. La caja de satlites posee marcas de referencia para la exploracin: son 7 segmentos realzados y 7 rebajados. El transmisor trabaja segn el principio de Hall. La seal PWM (modulada en achura de los impulsos) se transmite al procesador combinado en el cuadro de instrumentos Conmutador para luces de marcha atrs El conmutador para las luces de marcha atrs va enroscado lateralmente en la carcasa del cambio. Al engranar la marcha atrs, un plano de ataque en el patn de cambio para la marcha atrs acciona el conmutador con un recorrido especfico. El circuito de corriente se cierra, encendiendose las luces de marcha atrs.

Caja de cambios de 6 velocidadesComo curiosidad y sin entrar en detalles, vamos a ver este tipo de caja de cambios, que se empieza a ver montada en vehculos de medias y altas prestaciones. El diseo de esta caja dispone de tres rboles de transmisin que permite un diseo muy compacto, que ocupa poco espacio.

Caja de cambios manual de 6 velocidadesEl cambio manual de 6 marchas destaca por numerosas cualidades, siendo la mas significativa el buen aprovechamiento del par entregado por el motor, consecuencia de un excelente escalonamiento de las marchas. Adems, al disponer de 6 marchas se reduce el consumo, los niveles de contaminacin y se disminuye el impacto medioambiental En el mbito tecnolgico, la novedad principal del cambio es el uso de dos rboles secundarios. Dicha tcnica permite obtener un conjunto mas compacto, para poder montarlo en vehculos con grupo motor propulsor transversal. Todas las marchas, incluida la marcha atrs, estn sincronizadas, por lo que la facilidad en la conexin est asegurada. Adems, los engranajes son helicoidales, hecho que aumenta la resistencia y reduce la sonoridad. El uso de cable de mando en la transmisin de los movimientos de la palanca hacia el cambio de marchas aporta una mayor suavidad en el manejo, mayor precisin en los movimientos y una reduccin en la traslacin de ruidos al habitculo. La facilidad de manejo del cambio se complementa con el accionamiento hidrulico del embrague. El cambio manual con 6 marchas hacia delante y una hacia atrs, se monta junto con el motor de forma transversal. Existen dos versiones, una para vehculos con traccin delantera y otra para vehculos con traccin total, siendo el peso de 48,5 kg y de 68 kg respectivamente En ambos casos el par de entrada mximo admisible es de 350 Nm valor suficiente para poder ser montado en motores de alta potencia y par. La carcasa del embrague dispone de numerosos taladros tiles para acoplar el cambio a los motores de diferentes familias. De esta forma se compensa el ngulo de inclinacin propia de cada motor. Existen diversas relaciones de cambio, segn sea la motorizacin en la que se monte. Por esta razn es importante consultar las letras distintivas del cambio en las operaciones de reparacin.

EstructuraLos elementos que forman la caja de cambios estn alojados en el interior de dos carcasas de aluminio, la del "embrague" y la del "cambio". Los componentes bsicos de! cambio son: * * * * * un rbol primario, dos rboles secundarios, un rbol para la marcha atrs, un diferencial y la timoneria necesaria para la seleccin y conexin de las marchas

La versin de traccin total dispone adems de una "caja de reenvo", imprescindible

para transmitir par de giro al eje trasero. La utilizacin de dos arboles secundarios, tcnica conocida como "flujo de fuerzas cruzado", permite repartir los piones mviles de las marchas entre ambos rboles y reducir as la longitud total del cambio. Cada rbol secundario tiene un pin de ataque que engrana directamente con la corona del diferencial. Pero slo transmite movimiento el rbol que tenga engranada una marcha. Todos los piones tienen dientes helicoidales. Adems todas las marchas estn sincronizadas, incluida la marcha atrs.

Arbol primarioEl primario, sujeto por la carcasa del embrague y la del cambio, est apoyado en ellas medante rodamientos de rodillos cnicos En el rbol se han mecanizado dos dentados, el de la 2 marcha (el mas prximo al embrague) y otro que es comn para la 1 y la marcha atrs. Sobre el rbol se monta un pin doble, los cuales quedan solidarios. Dicho pin doble incluye dos dentados, uno para la 6 y 4 marchas y otro para la 3. En su extremo opuesto al embrague se monta al pin para la 5. Una vez montado, tambin gira solidario con el rbol.

Arboles secundarioEsta caja de cambio manual tiene dos secundarios: el "rbol secundario I" y el "rbol secundario II". Ambos gravitan en la carcasa del cambio y en la del embrague medante rodamientos de rodillos cnicos. En el "secundarlo I" se montan los piones de la primera hasta la 4 marcha, mientras que en el "secundarlo II" dispone los piones de la 5, 6 y marcha atrs Todos los piones de los secundarios giran libres sobre rodamientos de agujas. Cuando se engrana una marcha, el pin correspondiente queda solidario al eje, transmitiendo el par a la corona del diferencial. Todas las marchas estn sincronizadas. Los sincronizadores de todas las marchas estn repartidos entre los dos secundarios. Debe destacarse la sincronizacin doble de la 1 y 2 y 3 el resto son sincronizadores simples. El rbol "secundario II" tiene la caracterstica de las zonas ocupadas por los piones de la 4, 1 y 2 marcha. Gracias a una arandela derivadora de aceite, el rbol hueco y los tres taladros se logra un correcto engrase de los rodamientos de agujas de los piones

Otros componentes internosEje de marcha atrs La inversin de giro del secundario se logra mediante e! eje de la marcha atrs, al cual estn fijados dos piones, uno en permanente contacto con el primario y otro con el secundario. El eje se apoya en la carcasa del cambio y en la del embrague por medio de rodillos de aguja Diferencial Descansa en dos rodamientos de rodillos cnicos, uno en la carcasa del embrague y el otro en la del cambio. Tiene la funcin de compensar la diferencia de revoluciones de las ruedas motrices al tomar una curva. Est formado por una corona solidaria a la carcasa del diferencial, la cual al girar arrastra la carcasa donde se aloja el eje de los satlites. La actuacin conjunta de los satlites y los planetarios, engranados entre s, compensa la diferencia de giro de las ruedas motrices en curvas. Con tal de mejorar la suavidad de marcha y reducir ruidos, se ha rectificado cnicamente la carcasa del diferencial en las salidas de los ejes abridados, para alojar

un anillo cnico cargado por un resorte, evitando as vibraciones no deseadas en los ejes abridados. La carcasa del diferencial tiene mecanizados ocho huecos. Con ellos y un transmisor para el velocmetro se obtiene la seal idnea para el clculo de la velocidad instantnea del vehculo por parte def cuadro de instrumentos. Caja de reenvio Los vehculos con traccin total incorporan una caja de reenvo, fijada a la carcasa del embrague, la cual no tiene despiece. Tiene la funcin de transmitir un movimiento de rotacin entre la carcasa del diferencial y el rbol cardn. Consta de un grupo cnico formado por un pin de ataque y una corona: ambos giran sobre rodamientos de rodillos cnicos. El funcionamiento es sencillo: un eje nervado une rgidamente la carcasa del diferencial con el pin de ataque de la caja de reenvo, el cual a su vez engrana con la corona de la caja de reenvo y transmite el giro a travs del rbol cardn al eje trasero. Un segundo eje nervado atraviesa la caja de reenvo por el interior, de forma que une un planetario con el eje abridado del palier delantero derecho.

Conexin de marchasLos mecanismos que intervienen en la conexin de marchas son: * un eje selector, * cuatro horquillas con las correspondientes barras sobre las que se desplazan, * y cuatro casquillos de encastre para la retencin esttica de la marcha. El eje selector es la pieza principal. Esta sujeto a la carcasa del cambio medante una tapa en un extremo y en el otro mediante un tornillo de seguridad. Un casquillo montado en el eje selector incorpora un fiador, que trabaja en todas las marchas. Dispone tambin de un orificio donde encaja el perno de retencin y la zona que acta sobre el conmutador de la luz de marcha atrs. Adems, el eje selector tiene tres dedos de conexin, uno para las horquillas de la 1 a la 4 marcha, otro para la marcha atrs y el ltimo para la 5 y 6. Cuando el eje selector est en reposo, sin ninguna marcha engranada, unos resortes internos lo sitan de tal forma que uno de los dedos de conexin coincide en la escotadura de la horquilla de la 3 y 4 marcha; el resto quedan libres. Cada una de las horquillas de las marchas (excepto la marcha atrs) tiene un fiador propio. Cuando se engrana una de las marchas, uno de los casquillos de encastre (fijos en la carcasa del cambio) bloquea la posicin de la horquilla impidiendo que esta se desplace. La combinacin del fiador del eje selector con el propio de cada una de las horquillas (retencin esttica), y los dentados en forma de punta de lanza de los sincronizadores (retencin dinmica) evitan que las marchas se desengranen casualmente.

Flujo de fuerzaEl par de giro del motor llega al cambio de marchas a travs del embrague y entra por el rbol primario. El primario tiene todos los piones solidarios: su giro constante provoca el giro de todos los piones de los otros rboles, los cuales permanecen libres. En el momento que el conductor engrana alguna marcha, provoca que el pin correspondiente, situado en un rbol secundarlo quede solidarlo al rbol; as el par de giro pasar del primario a el secundario y finalmente al diferencial. Cada una de las marchas tiene como resultado una desmultiplicacin propia. La inversin de giro del secundario II se logra mediante la intercalacin del eje para la

marcha atrs entre el primario y el secundario II.

Accionamiento de marchasLos mecanismos que intervienen en la seleccin y conexin de una marcha se pueden asociar en tres grupos: * La palanca de cambios, * dos cables de mando * y la timonera de conexin. Palanca de cambios Tiene libertad de movimiento en cualquiera de las direcciones de los tres ejes espaciales. As, el mecanismo interior de la palanca puede transformar los movimientos realizados por el conductor en movimientos de traccin y empuje en los extremos de ambos cables, Los movimientos que realiza la palanca hacia la derecha e izquierda llegarn al cambio como movimiento de seleccin, mientras que los movimientos de avance y retroceso de la palanca provocarn movimiento de conexin de las marchas. Cables de mando Son de tipo blowden y tienen la funcin de transmitir los movimientos de la palanca hacia la timonera de conexin en el cambio. De esta forma se reducen las vibraciones sobre las conexiones debidas al movimiento de los grupos mecnicos, as como el aislamiento de ruidos por vibraciones y la carencia de mantenimiento. Uno de los cables transmite el movimiento de seleccin y otro los movimientos de conexin. Timonera de conexin Est ubicada en la caja de cambios, a la cual estn unidos por un extremo los cables de mando y por el otro el eje selector. Dicho mecanismo transforma los movimientos de los cables de mando en movimientos de desplazamiento axial y de rotacin del eje selector, necesarios para la seleccin y conexin de cada una de las marchas.

FuncionamientoMovimiento de seleccin Los desplazamientos hacia la derecha e izquierda de la palanca de cambios son transformados en movimientos de traccin y empuje del cable de seleccin quienes a su vez actan sobre la timoneria de conexin fijada al eje selector As se obtiene un movimiento ascendente o descendente del eje selector, con el que se logra encarar un dedo de conexin en la escotadura de la horquilla de la marcha seleccionada correspondiente. La conexin de la marcha atrs requiere superar un bloqueo de seguridad situado en el conjunto de ta palanca de cambio, la cual impide la conexin accidental de la marcha. Para ello es imprescindible presionar la palanca de cambios hacia abajo, hasta superar la fuerza de un muelle; solo as puede superarse el bloqueo por medio de los movimientos hacia la izquierda y adelante en la palanca. Movimiento de conexin Los movimientos de avance y retroceso en la palanca provocan movimientos rotatorios del eje de seleccin. Esta rotacin hace que el dedo de conexin desplace la horquilla junto con el manguito de empuje. El manguito de empuje del sincronizador se encarga a su vez de engranar el pin de la marcha conectada.

Aceite Esta caja de cambios utiliza aceite G51 SAE 75W90. El vaciado se har por el tornillo de vaciado situado en la carcasa del cambio y otro en la caja de reenvo. El llenado debe hacerse hasta el borde inferior del orificio de llenado. Segn sean las letras distintivas del cambio y si incorpora traccin a las cuatro ruedas la cantidad vara, pero el punto de control es el mismo, entre los 2,1 y los 2,4 litros.

Cajas de cambio automticasEl cambio automticoes un sistema de transmisin que es capaz por si mismo de seleccionar todas las marchas o relaciones sin la necesidad de la intervencin directa del conductor. El cambio de una relacin a otra se produce en funcin tanto de la velocidad del vehculo como del rgimen de giro del motor, por lo que el conductor no necesita ni de pedal de embrague ni de palanca de cambios. El simple hecho de pisar el pedal del acelerador provoca el cambio de relacin conforme el motor vara de rgimen de giro. El resultado que aprecia el conductor es el de un cambio cmodo que no produce tirones y que le permite prestar toda su atencin al trfico. Por lo tanto el cambio automtico no slo proporciona ms confort, sino que aporta al vehculo mayor seguridad activa. Los elementos fundamentales que componen la mayora de los cambios automticos actuales son: * un convertidor hidrulico de par que vara y ajusta de forma automtica su par de salida, al par que necesita la transmisin. * un tren epicicloidal o una combinacin de ellos que establecen las distintas relaciones del cambio. * un mecanismo de mando que selecciona automticamente las relaciones de los trenes epicicloidales. Este sistema de mando puede ser tanto mecnico como hidrulico, electrnico o una combinacin de ellos. Precisamente el control electrnico es la mayor innovacin que disponen los cambios automticos actuales dando al conductor la posibilidad de elegir entre varios programas de conduccin (econmico, deportivo, invierno) mediante una palanca de seleccin, llegando actualmente a existir sistemas de control que pueden seleccionar automticamente el programa de cambio de marchas ms idneo a cada situacin concreta de conduccin. Entre los datos que utilizan estos sistemas para sus clculos se encuentran, la frecuencia con que el conductor pisa el freno, la pendiente de la carretera, el numero de curvas de la misma, etc. Antes de estudiar el funcionamiento de la caja de cambios automtica, hay que explicar de forma individual, los elementos bsicos que la forman.

Embrague hidrulicoEl embrague hidrulico que mas tarde evolucionara llamandose convertidor de par, acta como embrague automtico entre el motor y la caja de cambios que, en estos casos, suele ser automtica o semiautomtica. Dicho embrague permite que el motor gire al ralent (en vaco) y adems transmite el par motor cuando el conductor acelera. Est fundado en la transmisin de energa que una bomba centrfuga comunica a una turbina por mediacin de un lquido que generalmente es aceite mineral. Para comprender bien este principio se puede poner el ejemplo de dos ventiladores (figura inferior) colocados uno frente al otro. El ventilador (1), conectado a la red,

mueve el aire y lo proyecta como impulsor o bomba sobre el otro ventilador (2) que est sin conectar; ste ltimo, al recibir el aire, se pone a girar como una turbina.

Constitucin del embrague hidrulico Est constituido, como puede verse en la figura inferior, por dos coronas giratorias (bomba y turbina) que tienen forma de semitoroide geomtrico y estn provistas de unos tabiques planos , llamados alabes. Una de ellas, llamada rotor conductor, va unida al rbol motor por medio de tornillos y constituye la bomba centrfuga; la otra, unida al primario de la caja de cambios con giro libre en el volante, constituye la turbina o corona arrastrada. Ambas coronas van alojadas en una carcasa estanca y estn separadas por un pequeo espacio para que no se produzca rozamiento entre ellas. Funcionamiento Cuando el motor gira, el aceite contenido en la carcasa es impulsado por la bomba, proyectndose por su periferia hacia la turbina, en cuyos alabes incide paralelamente al eje. Dicho aceite es arrastrado por la propia rotacin de la bomba o rotor conductor, formndose as un torbellino trico. La energa cintica del aceite que choca contra los alabes de la turbina, produce en ella una fuerza que tiende a hacerla girar. Cuando el motor gira a ralent, la energa cintica del aceite es pequea y la fuerza transmitida a la turbina es insuficiente para vencer el par resistente. En estas condiciones, hay un resbalamiento total entre bomba y turbina con lo que la turbina permanece inmvil. El aceite resbala por los alabes de la turbina y es devuelto desde el centro de sta al centro de la bomba, en donde es impulsado nuevamente a la periferia para seguir el ciclo. A medida que aumentan las revoluciones del motor, el torbellino de aceite se va haciendo ms consistente, incidiendo con ms fuerza sobre los alabes de la turbina. Esta accin vence al par resistente y hace girar la turbina, mientras se verifica un resbalamiento de aceite entre bomba y turbina que supone el acoplamiento progresivo del embrague. Cuando el motor gira rpidamente desarrollando su par mximo, el aceite es impulsado con gran fuerza en la turbina y sta es arrastrada a gran velocidad sin que exista apenas resbalamiento entre ambas (ste suele ser de un 2 % aproximadamente con par de transmisin mximo). El par motor se transmite ntegro a la transmisin de embrague, cualquiera que sea el par resistente y, de esta forma, aunque se acelere rpidamente desde ralent, el movimiento del vehculo se produce progresivamente, existiendo un resbalamiento que disminuye a medida que la fuerza cintica va venciendo al par resistente. Al subir una pendiente, la velocidad del vehculo disminuye por aumentar el par resistente, pero el motor contina desarrollando su par mximo a costa de un mayor resbalamiento, con lo que se puede mantener ms tiempo la directa sin peligro de que el motor se cale. Ventajas e inconvenientes de los embragues hidrulicos Este tipo de embrague presenta el inconveniente de que no sirve para su acoplamiento

a una caja de cambios normal, es decir, de engranes paralelos; ya que aun funcionando a ralent, cuando el resbalamiento es mximo, la turbina est sometida a una fuerza de empuje que, aunque no la haga girar por ser mayor el par resistente, acta sobre los dientes de los engranajes y no permite la maniobra del cambio de velocidades. Por esta razn este embrague se utiliza en cajas de cambio automtico. Para su acoplamiento a una caja normal, habra que intercalar un embrague auxiliar de friccin que permita desacoplar la caja de cambios en el momento del cambio. Debido a la inevitable prdida de energa por deslizamiento del aceite en su acoplamiento para obtener el par mximo, los vehculos equipados con este tipo de embrague consumen algo ms de combustible que los equipados con un embrague normal de friccin. Presentan tambin la desventaja de un mayor coste econmico, as como la necesidad de tener que acoplar una caja de cambios automtica. Como contrapartida de estos inconvenientes, la utilizacin del embrague hidrulico presenta las siguientes ventajas: * Ausencia de desgaste. * Duracin ilimitada, incluso mucho mayor que la vida til del vehculo. * Las vibraciones por torsin en la transmisin estn fuertemente amortiguadas, cualidad muy importante para su utilizacin en los motores Diesel. * Arranque muy suave, debido a la progresividad en el deslizamiento. * Bajo coste de entretenimiento, no exigiendo ms atencin que el cambio peridico de aceite cada 15 000 20 000 km.

Convertidor de parEl convertidor de par tiene un funcionamiento que se asemeja al de un embrague hidrulico pero posee una diferencia fundamental, y es que el convertidor es capaz de aumentar por s slo el par del motor y transmitirlo. En la figura inferior vemos el principio de funcionamiento tanto del embrague hidrulico y del convertidor. En a tenemos una rueda con unas cazoletas como si se tratara una rueda de noria de las utilizadas para sacar agua de los pozos. Hacemos incidir un chorro de aceite a presin sobre la cazoleta, esta es empujada moviendo la rueda. Vemos que la fuerza de empuje no es grande ya que con un dedo de la mano paramos la rueda. En b hemos aadido una placa deflectora entre el chorro de aceite y la cazoleta: Ahora el chorro de aceite empuja la cazoleta pero en vez de perderse rebota en la placa deflector que lo dirige otra vez contra la cazoleta por lo que se refuerza el empuje del chorro contra la cazoleta. Vemos ahora que el empuje del chorro sobre la cazoleta es mayor y necesitamos mas fuerza en la mano para evitar que gire la rueda. En la figura inferior se muestra un esquema de los componentes del convertidor hidrulico. Adems de la bomba y de la turbina caractersticos de un embrague hidrulico, el convertidor de par dispone de un elemento intermedio denominado reactor. La rueda de la bomba est accionada directamente por el motor mientras que la turbina acciona el eje primario de la caja de velocidades. El reactor tiene un funcionamiento de rueda libre y est apoyado en un rbol hueco unido a la carcasa de

la caja de cambios. Tanto la bomba como la turbina y el reactor tienen alabes curvados que se encargan de conducir el aceite de forma adecuada. Funcionamiento Al girar la bomba accionada directamente por el movimiento del cigeal, el aceite se impulsa desde la rueda de bomba hasta la rueda turbina. A la salida de sta el aceite tropieza con los alabes del reactor que tienen una curvatura opuesta a los de las ruedas de bomba y turbina. Esta corriente de aceite empuja al reactor en un giro de sentido contrario al de la bomba y la turbina. Como el reactor no puede realizar ese giro ya que est retenido por la rueda libre, el aceite se frena y el empuje se transmite a travs del aceite sobre la bomba. De esta forma mientras exista diferencia de velocidad de giro entre la bomba y la turbina el momento de giro (par) ser mayor en la turbina que en la bomba. El par cedido por la turbina ser pues la suma del transmitido por la bomba a travs del aceite y del par adicional que se produce por reaccin desde el reactor sobre la bomba y que a su vez es transmitido de nuevo sobre la turbina. Cuanto mayor sea la diferencia de giro entre turbina y bomba mayor ser la diferencia de par entre la entrada y la salida del convertidor, llegando a ser a la salida hasta tres veces superior. Conforme disminuye la diferencia de velocidad va disminuyendo la desviacin de la corriente de aceite y por lo tanto el empuje adicional sobre la turbina con lo que la relacin de par entre salida y entrada va disminuyendo progresivamente. Cuando las velocidades de giro de turbina e impulsor se igualan, el reactor gira incluso en su mismo sentido sin producirse ningn empuje adicional de forma que la transmisin de par no se ve aumentada comportndose el convertidor como un embrague hidrulico convencional. A esta situacin se le llama "punto de embrague" [aling=center]

La ventaja fundamental del convertidor hidrulico de par sobre el embrague hidrulico es que el primero permite, en situaciones donde se necesita mayor traccin como subida de pendientes o arranques, el movimiento del reactor con lo que el par transmitido se ve aumentado respecto al proporcionado por el motor en caso de necesidad. Adems el convertidor hidrulico amortigua a travs del aceite cualquier vibracin del motor antes de que pase a cualquier parte de la transmisin. A pesar de ser el convertidor hidrulico un transformador de par, no es posible su utilizacin de forma directa sobre un vehculo ya que en determinadas circunstancias de bajos regmenes de giro tendra un rendimiento muy bajo. Adems no podra aumentar el par ms del triple. Todo esto obliga a equipar a los vehculos, adems de con un convertidor, con un mecanismo de engranajes planetarios que permitan un cambio casi progresivo de par.

Engranaje planetarioTambin llamado "engranaje epicicloidal", son utilizados por las cajas de cambio

automticas. Estos engranajes estn accionados mediante sistemas de mando normalmente hidrulicos o electrnicos que accionan frenos y embragues que controlan los movimientos de los distintos elementos de los engranajes. La ventaja fundamental de los engranajes planetarios frente a los engranajes utilizados por las cajas de cambio manuales es que su forma es mas compacta y permiten un reparto de par en distintos puntos a travs de los satlites, pudiendo transmitir pares mas elevados. Si quieres ver como funciona un engranaje planetario haz click aqu. En el interior (centro), el planeta gira en torno de un eje central. Los satlites engranan en el dentado del pin central. Adems los satlites pueden girar tanto en torno de su propio eje como tambin en un circuito alrededor del pin central. Los satlites se alojan con sus ejes en el portasatlites El portasatlites inicia el movimiento rotatorio de los satlites alrededor del pin central; con ello, lgicamente, tambin en torno del eje central. La corona engrana con su dentado interior en los satlites y encierra todo el tren epicicloidal. El eje central es tambin centro de giro para la corona. Estos tres componentes (planeta, satlites y corona) del tren epicicloidal pueden moverse libremente sin transmitir movimiento alguno, pero si se bloquea uno de los componentes, los restantes pueden girar, transmitiendose el movimiento con la relacin de transmisin resultante segn la relacin existente entre sus piones. Si se bloquean dos de los componentes, el conjunto queda bloqueado, moviendose todo el sistema a la velocidad de rotacin recibida por el motor. Las relaciones que se pueden obtener en un tren epicicloidal dependen de si ante una entrada o giro de uno de sus elementos existe otro que haga de reaccin. En funcin de la eleccin del elemento que hace de entrada o que hace de reaccin se obtienen cuatro relaciones distintas que se pueden identificar con tres posibles marchas y una marcha invertida. El funcionamiento de un tren epicicloidal es el siguiente: * 1 relacin: si el movimiento entra por el planetario y se frena la corona, los satlites se ven arrastrados por su engrane con el planetario rodando por el interior de la corona fija. Esto produce el movimiento del portasatlites. El resultado es una desmultiplicacin del giro de forma que el portasatlites se mueve de forma mucho ms lenta que el planetario o entrada. * 2 relacin: si el movimiento entra por la corona y se frena el planetario, los satlites se ven arrastrados rodando sobre el planetario por el movimiento de la corona. El efecto es el movimiento del portasatlites con una desmultiplicacin menor que en el caso anterior. * 3 relacin: si el movimiento entra por el planetario y, la corona o el portasatlites se hace solidario en su movimiento al planetario mediante un embrague entonces todo

el conjunto gira simultneamente producindose una transmisin directa girando todo el conjunto a la misma velocidad que el motor. * 4 relacin: si el movimiento entra por el planetario y se frena el portasatlites, se provoca el giro de los planetarios sobre su propio eje y a su vez estos producen el movimiento de la corona en sentido contrario, invirtiendose el sentido de giro y producindose una desmultiplicacin grande.

Invirtiendo la entrada y la salida en las relaciones de desmultiplicacin se obtendran relaciones de multiplicacin. Estas relaciones se podran identificar con las tpicas marchas de un cambio manual, sin embargo se necesitaran para ello distintos rboles motrices por lo que en la aplicacin de un tren epicicloidal a un automvil las posibilidades se reducen a dos marchas hacia delante y una hacia atrs. La entrada del par motor se realizara por el planetario y la salida por el portasatlites o la corona. La primera relacin descrita y la tercera seran la 1 marcha y la directa respectivamente y la cuarta relacin seria la marcha atrs. Para poder combinar tres o ms velocidades se usan habitualmente combinaciones de engranajes epicicloidales. Las cajas de cambio automticas utilizan combinaciones de dos o tres trenes epicicloidaidales que proporcionan tres o cuatro relaciones hacia adelante y una hacia detrs. Como ejemplo tenemos la figura inferior.

Caja de cambios automtica HidramaticEsta caja cuenta con cuatro velocidades y marcha atrs, esta formada por un embrague hidrulico o convertidor de par y tres trenes de engranajes epicicloidales (I II - III), que comunican movimiento del motor al rbol de transmisin de forma automtica y progresiva segn la velocidad del vehculo.

La corona (C1) del tren de epicicloidal (I) es solidaria al volante de inercia (4) y recibe, por tanto, el movimiento directamente del motor. Los satlites (B1) van unidos a la bomba (P) del embrague hidrulico y a la corona (C2) del segundo tren de engranajes (II) por medio del embrague (E2). El planetario (A1) puede ser frenado por la cinta de freno (F1) o hacerse solidario a los satlites (B1) por medio del embrague (E1). La corona (C2) del tren (II), puede ser frenada por la cinta de freno (F2) o hacerse solidaria a los satlites (B1) por medio del embrague (E2). Los satlites (B2) se unen directamente al eje de transmisin (3) y son los encargados de transmitir el movimiento de la caja de cambios en cualquier velocidad. El planetario (A2) recibe el movimiento directamente de la turbina (T) a travs del rbol (2).. El tren de engranajes (III) slo funciona para la marcha atrs y tiene la misin de invertir el giro de los satlites (B2) y del rbol de transmisin. La corona (C3) gira libremente y slo es bloqueada por un mando mecnico de la palanca de cambios para obtener la inversin de giro. Los satlites (B3) se unen directamente a los satlites

(B2) a travs del rbol de transmisin. El planetario (A3) va unido a la corona (C2) de donde recibe movimiento. Los satlites de todos los trenes de engranajes pueden girar libremente en sus ejes o sufrir movimiento de translacin cuando se lo comunican cualquiera de los dems componentes de los trenes epicicloidales. Funcionamiento y relaciones de transmisin Las distintas velocidades en la caja de cambios se obtienen automticamente de la siguiente forma: * Primera velocidad Los mecanismos de mando hidrulico de la caja de cambios (fig. inferior) accionan los frenos (F1 y F2) dejando libres los embragues (E1 y E2), con lo que el giro que llega del volante de inercia (4) a la corona (C1) del primer tren de engranajes (I) se transmite a los satlites (B1), que son arrastrados por ella al estar el planeta (A1) bloqueado. El movimiento de estos satlites se transmite a la bomba (P) del embrague hidrulico, que arrastra a la turbina (T), comunicando su giro al planeta (A2) del segundo tren de engranajes (II). El giro del planeta (A2) se transmite a los satlites (B2) que giran desplazndose sobre la corona (E2) al estar frenada. El movimiento de los satlites (B2) se transmite al rbol de transmisin (3), obteniendose una reduccin de movimiento a travs (I y II). * Segunda velocidad Al llegar a una determinada velocidad, el mecanismo de mando hidrulico acciona automticamente el embrague (E1) y el freno (F2), dejando libres (F1 y E2), con lo cual el giro transmitido por el volante (4) a la corona (C1) (fig. inferior) se transmite integro a la bomba del embrague (P) por estar enclavados (A1 y B1) a travs del embrague (E1). La bomba, en este caso, se mueve a la misma velocidad que el motor, arrastrando a la turbina (T) que da movimiento al planeta (A2) sin reduccin alguna. El giro de este planetario (A2) mueve a los satlites (B2), que como en el caso anterior, al estar frenada la corona (C2), ruedan sobre ella comunicando el movimiento al rbol de transmisin de salida (3). La reduccin de velocidad en este caso slo se efecta a travs del tren de engranajes (II). * Tercera velocidad A la velocidad correspondiente para que entre la tercera velocidad, el mecanismo de mando hidrulico acciona el freno (F1) y el embrague (E2), dejando libres (F2 y E1). El giro del rbol motor (1), a travs de la corona (C1), se transmite a los satlites (B1), por estar el planeta (A1) frenado y, a su vez, a la corona (C2) por la accin del embrague (E2). Por otro lado, el movimiento de los satlites (B1) se transmite a la bomba (P) del embrague hidrulico, que arrastra a la turbina (T) dando movimiento al planeta (A2). Al girar el planeta y la corona del tren (II) a la misma velocidad, se efecta una accin de enclavamiento en el segundo tren de engranajes y sus satlites (B2) se desplazan a la misma velocidad que el conjunto, comunicando su movimiento al rbol de salida de

transmisin (3). La reduccin de velocidad en este caso, slo se efecta, por tanto, en el primer tren de engranajes. * Cuarta velocidad Con el vehculo circulando a la velocidad correspondiente para que entre la cuarta velocidad, los mecanismos de mando hidrulicos accionan los embragues (E1 y E2) dejando libres los frenos (F1 y F2). El giro motor que llega a la corona (C1) se transmite integro a la bomba (M), por estar enclavadas (A1 y B1) por el embrague (E1). Este giro motor se transmite a su vez integro a la corona (C2) del segundo tren de engranajes (II) por la accin del embrague (E2) y como el movimiento de la bomba (P) se transmite integro a travs de la turbina (T) al planetario (A2), se produce el enclavamiento del segundo tren que arrastra a los satlites (B2) y al rbol de salida (3) en la caja de cambios a la misma velocidad del motor sin reduccin alguna. Por lo tanto no hay reduccin, se puede denominar a esta marcha "directa". * Marcha atrs Al accionar la palanca de cambios en posicin de marcha atrs, se enclava mecnicamente la corona (C3) accionandose a su vez el freno (F1) y quedando libres (F2, E1 y E2). En esta posicin, el giro del motor (1), a travs de la corona (C1), se transmite a los satlites (B1) y a la bomba del embrague hidrulico (P), arrastrando a la turbina (T) que da movimiento (A2). El movimiento del planeta (A2) hace girar a los satlites (B2) que arrastran a la corona (C2) en sentido contrario y est, a su vez, al planeta (A3), que hace rodar los satlites (B3) sobre la corona (C3), que esta enclavada, en sentido contrario al giro motor. Como los satlites (B2 y B3) van unidos al rbol de transmisin, comunican el movimiento al mismo, con la reduccin correspondiente a los trenes (I y II), pero en marcha atrs. Caractersticas particulares de este tipo de caja de velocidades Este modelo de caja automtica presenta la particularidad de que el embrague hidrulico va colocado entre el 1 y 2 tren de engranajes, con lo cual, en 1 y 3 velocidad, la bomba funciona con una cierta reduccin de giro a travs de (B1). Esta circunstancia evita el arrastre del vehculo a ralent, cuando est metida la primera velocidad, y mejora el rendimiento del embrague. El par motor transmitido al rbol de salida se comunica por dos caminos; uno; a travs de los engranes de los trenes, y el otro a travs de la turbina al planetario del segundo tren, con lo que se consigue disminuir el resbalamiento del aceite en el y se mejora el rendimiento, sobre todo cuando, por calentamiento, se debilita la turbulencia formada.

Sistema de mando para el cambio automticoHemos visto el funcionamiento del convertidor de par y de los trenes epicloidales, ahora veremos como funcionan los elementos que controlan el cambio de velocidades. El sistema de control del cambio automtico en la caja de cambios Hidramatic est formado por un circuito hidrulico y una serie de elementos, situados en el interior del

crter de la caja de cambios, que realizan las operaciones de cambio automtico para las distintas velocidades, sin que tenga que intervenir el conductor. Hay dos elementos principales que se encargan de frenar uno o varios de los componentes del tren epicicloidal para conseguir las diferentes reducciones de velocidad. Estos elemento son: la cinta de freno y el embrague. * La cinta de freno: consiste en una cinta que rodea un tambor metlico. Este tambor puede estar fijado al pin planeta tal como se muestra en la figura, o puede ser la superficie exterior de la corona de engrane interior. Cuando la cinta de freno esta aplicada, queda inmovilizado el pin planeta y el engranaje epicicloidal acta como un reductor de velocidad. La corona interior estar girando, pues esta montada sobre el eje de entrada. Esta disposicin hacen que giren los piones satlites, a la vez que circunden el pin planeta, arrastrando consigo al portasatlites, el cual girara animado de una velocidad de rotacin inferior a la de la corona interior. * El embrague: consiste en una serie de placas la mitad de las cuales estn fijadas en el anillo exterior, llamado tambor de embrague que es solidario con el planeta y la otra mitad lo estn al portasatlites. Cuando la presin del aceite aprieta entre si los dos juegos de placas del embrague, ste estar conectado. Cuando acta el embrague diremos que el engranaje epicicloidal esta "bloqueado" ya que hacemos solidarios dos de sus componentes y el engranaje epicicloidal girara al completo sin ningn tipo de reduccin. El aceite a presin que entra a travs del tubo de aceite produce la aplicacin o acoplamiento del embrague. El aceite a presin empuja hacia la izquierda al pistn anular dispuesto en el tambor del pin planeta, de manera que las placas del embrague son apretadas las unas contra las otras, quedando as aplicado el embrague. En esta situacin, el portasatlites y el pin planeta son solidarios. El juego de engranaje epicicloidal esta ahora en transmisin o marcha directa. El dispositivo de la figura superior es solo uno de los varios que se usan en las cajas de cambios automticas. En algunas de stas, cuando la cinta esta aplicada, permanece inmovilizada la corona interior o el portasatlites. Las diferentes cajas de cambio pueden, sin embargo, inmovilizar diferentes miembros conjuntamente cuando est aplicado el embrague. No obstante, en todas las cajas de cambios automticas el principio es el mismo. Hay reduccin de marcha cuando est aplicada la cinta y hay transmisin en directa cuando est aplicado al embrague.

Circuito de mando hidrulicoEl sistema es gobernado por el pedal del acelerador (1) (figura inferior) y la velocidad del vehculo, seleccionando la marcha ms adecuada de forma automtica, sin que el conductor tenga que preocuparse del cambio de velocidades ni de accionar el embrague. Estas cajas suelen llevar una palanca de cambios (2) con tres posiciones: una para la marcha atrs (MA): otra (Lo) para cuando el vehculo rueda por terreno malo o con

trafico congestionado, en la que slo se seleccionan las marchas ms cortas; y la tercera posicin (Dr) para el automatismo total en que se seleccionan todas las marchas hacia adelante en funcin de la velocidad del vehculo. El punto muerto se encuentra (N). Esta nomenclatura vara segn los fabricantes del mecanismo. Los elementos que componen este circuito de mando son los siguientes: * Crter y bombas de aceite El fluido para el mando hidrulico es a base de aceite especial para este tipo de cajas de cambio y se aloja en el crter (3) de la misma. Este aceite es utilizado para la lubricacin de los engranajes, para llenar el embrague hidrulico o convertidor de par y para el circuito de mando. El aceite es distribuido en el circuito por dos bombas de engranajes (4 y 5), que aspiran el aceite del crter y lo envan a presin a los elementos de mando a travs de tuberas (a, b y c) de acero estirado en fro sin soldadura, capaces de soportar la presin con que circula el aceite por ellos. La bomba (4) recibe movimiento del rbol motor y realiza la lubricacin de los mecanismos, el llenado del embrague hidrulico y suministra aceite con la suficiente presin al circuito de mando para accionar la primera velocidad. La bomba (5) recibe el movimiento del rbol de transmisin y aade su flujo de aceite al circuito de mando para el accionamiento del resto de las velocidades. Una vlvula limitadora de presin mantiene constante la presin en el circuito a unos 6 kgf/cm2. * Corredera Este mecanismo de accionamiento mecnico (fig. inferior) consiste en una vlvula corredera (6) accionada por una palanca (2) situada al alcance del conductor. En la posicin (N) correspondiente al punto muerto, deja pasar la presin de aceite por la salida (a), dejando libres los frenos y embragues, con lo cual, los trenes giran en vaco sin transmitir movimiento alguno, cortando adems el suministro de fluido al regulador centrfugo (7) y al distribuidor (8). En la posicin (Dr), correspondiente al cambio automtico (fig. inferior), la vlvula deja pasar el aceite por las canalizaciones (b y c) hacia el regulador centrfugo (7) y al bombn del freno (11). La posicin (Lo) da paso de aceite a un circuito de bloqueo en el distribuidor, de forma que slo se seleccionan las velocidades ms cortas. En la posicin de marcha atrs (MA), se bloquea mecnicamente la corona del tercer tren y se deja paso de aceite para el funcionamiento del circuito en posicin de marcha atrs. * Regulador centrfugo Este mecanismo (7) (fig. inferior) recibe movimiento en su eje (B) del rbol de transmisin, de la misma toma que la bomba de aceite (5). Est formado por un grueso plato (A) que recibe movimiento por su rbol (B). En el interior de este plato o volante centrfugo van montadas dos vlvulas desplazables (V1 y V2) unidas a los contrapesos (C1 y C2) de distinto tamao y peso que, por la accin centrfuga, se desplazan hacia afuera abriendo paso al aceite que llega por el conducto (c) hacia el distribuidor.

La vlvula (V1), por la accin del contrapeso (C1), se abre aproximadamente a las 1 300 r. p. m., dando paso al aceite con la presin suficiente para accionar la vlvula (12) del distribuidor (8) y pasar de 1 a 2 velocidad. La vlvula (V2), por la accin del contrapeso (C2), se abre a las 3 000 r. p. m., dejando pasar el aceite a mayor presin, que se suma al anterior para accionar las vlvulas (2-3) y (3-4) del distribuidor, para los cambios de 3 y 4 velocidad. * Retardador Este elemento, sealado con la marca (10) en el conjunto general, consiste (fig. inferior) en una vlvula accionada por el pedal acelerador que tiene la misin de aumentar la presin en la cara opuesta de las vlvulas del distribuidor. Esta presin refuerza la accin de los muelles de las vlvulas, consiguiendo que la presin mandada por el regulador sea mayor, para actuar los cambios de marcha. Con ello se consigue apurar ms las velocidades, sobre todo en caso de pendientes, donde interesa mantener una velocidad ms corta. * Distribuidor Este elemento (8) (fig. esquema principal) constituye el cerebro del mando automtico y se compone de tres vlvulas (1-2), (2-3) y (3-4) reguladas a distinta presin de funcionamiento, las cuales reciben el aceite a presin del regulador (7) en funcin de la velocidad del vehculo. Segn la presin que llegue a las vlvulas, acta una u otra, mandando el aceite a presin a los mecanismos que actan los frenos de cinta o embragues de los trenes epicicloidales. * Vlvula de mando y bombines de accionamiento La vlvula de mando (9) (fig. esquema principal) ejecuta las maniobras de cambio segn reciba el aceite a presin por uno u otro lado de sus pistones. Los bombines de accionamiento (11, 12, 13 y 14) realizan las maniobras de apertura y cierre de las cintas de freno y embragues de acuerdo a la marcha seleccionada. Funcionamiento del circuito El funcionamiento del circuito en las correspondientes posiciones de la palanca de cambios, es el siguiente.

Punto muerto Estando la palanca de cambios en la posicin (N), el aceite suministrado por la bomba (4), ya que la (5) no recibe movimiento, pasa por la canalizacin (a) hacia el bombn de freno (12), venciendo la accin de su resorte y dejando libre al freno (F1). Como el freno (F1) y los embragues (E1 y E2) no reciben presin por estar cortado el circuito en la corredera (6), todos los elementos quedan liberados y, por tanto, los trenes giran en vaco sin transmitir movimiento. Posicin de cambio automtico Colocando la palanca en posicin (Dr), se corta la presin de aceite en la canalizacin (a) y se da paso al circuito por (b y c); el sistema acta de la siguiente forma:

* Primera velocidad. Al cesar la presin en el canal (a), el bombn (12), por la accin de su resorte, cierra el freno de cinta (F2). La presin del canal (b) acciona el bombn (11) que cierra el freno (F1). La presin del canal (c) que llega al regulador (7) no tiene paso al distribuidor (8), ya que al girar a pocas revoluciones el volante del regulador, no actan los contrapesos, impidiendo la apertura de las vlvulas y, por tanto, el paso de aceite. En estas condiciones se tiene: * Segunda velocidad. Cuando el vehculo alcanza mayor velocidad, la transmisin mueve el regulador centrfugo (7) actuando la vlvula (V1) y dejando pasar algo de aceite a las vlvulas del distribuidor, cuya presin es suficiente para vencer el resorte de la vlvula (1-2) (tara ms pequea), permaneciendo cerradas las dems. Esta vlvula manda aceite a presin a la vlvula de mando (9), pasando al bombn (13) que acciona el embrague (E1) y a la cara posterior del bombn (11) que, ayudado por el resorte, abre el freno (F1). Como los bombines de los elementos (E2 y F2) no reciben presin, estos permanecen en su estado de reposo; o sea: * Tercera velocidad Al aumentar ms la velocidad del vehculo, la presin de aceite, por efecto de la bomba (5), es mayor y tambin lo es el paso del mismo por el regulador centrfugo (7), con lo cual aquella es capaz de vencer el resorte de la vlvula (2-3) del distribuidor (8). La presin suministrada por esta vlvula llega al bombn (11) abrindolo y al (12) cerrndolo; llega tambin a la vlvula (8), desplazando el pistn grande hacia la izquierda y, por tanto, cerrando el suministro de la vlvula (1-2). Al quedar sin presin, el bombn (13), corta el paso de aceite al bombn (11) que, por la presin del conducto (b), cierra el freno (F1). En estas condiciones se tiene:

* Cuarta velocidad A mayor velocidad del vehculo, el regulador (7) abre las dos vlvulas mandando aceite con la suficiente presin para vencer el resorte de la vlvula (3-4) del distribuidor (8). La presin de esta vlvula llega a la vlvula (9) desplazando sus pistones hacia la derecha, por ser este mbolo de mayor seccin. Este desplazamiento deja libre el paso de aceite procedente de la vlvula (1-2) que cierra el bombn (13) y abre el bombn (11). De la misma forma, el aceite procedente de la vlvula (2-3), cierra el bombn (14) y abre el (12) con lo que resulta: * Marcha atrs Para efectuar la marcha atrs, se sita la palanca en posicin (MA). De este modo se accionan mecnicamente unas palancas que producen el enclavamiento de la corona del tren (III), al mismo tiempo que la corredera (6) permite el paso del aceite por (a) y (b), obtenindose:

Efecto del retardador Se ha podido observar que el paso de una velocidad a otra se realiza siempre a velocidades determinadas del vehculo, lo que no resulta adecuado pues, a veces, se necesita una velocidad ms corta con el motor ms acelerado (pendientes, arranque, aceleraciones, etc.). Esto se consigue con el retardador (10), movido por el pedal acelerador, que manda aceite a menor o mayor presin segn su recorrido al lado opuesto de las vlvulas del distribuidor, con lo cual, el aceite suministrado por el regulador, necesitar mayor presin para accionar estas vlvulas, o lo que es lo mismo, mayor velocidad del vehculo para conseguir el mismo efecto. De esta forma se consigue apurar ms los cambios, actuando sobre el pedal acelerador y retardador.

Seleccin de marchas cortas Generalmente, estas cajas de cambio llevan una posicin de la palanca de cambios (Lo), con la que se efecta un enclavamiento de la vlvula (2-3), impidiendo el paso a la 3 velocidad. En estas condiciones el vehculo circula solamente en 1 y 2 velocidad. Esta posicin se selecciona para circular con trfico muy intenso o cuando las pendientes a subir o bajar son muy pronunciadas. En la figura inferior tenemos un esquema se un sistema hidrulico de control de la cinta de freno y embrague de un tren epicicloidal que no es exactamente igual al estudiado hasta ahora pero si muy parecido. En este sistema, normalmente, en reposo la cinta de freno esta aplicada y el embrague en posicin de desacoplado, con lo cual se produce una reduccin de velocidad. Pero cuando la "vlvula de mando" se desplaza, el aceite a presin procedente de la bomba se introduce por la parte anterior del pistn que acciona la cinta de freno, asi como en el pistn del embrague. Esto hace que la cinta de freno se afloje y que se accione el embrague. En este momento el embrague bloquea simultneamente dos elementos del sistema epicicloidal funcionando como un acoplamiento directo.

Cajas de Cambios Automticos ActualesParticularidadesLos cambios automticos han ido evolucionando con el tiempo, sobre todo con la introduccin de la electrnica en el automvil. En los primeros cambios automticos, la forma de la seleccin de marchas se realizaba hidrulicamente. Los estados de funcionamiento se registraban mediante elementos constructivos hidrulicos, neumticos y elctricos, que se convertan en presiones, con lo que se activaba la seleccin de marchas. En el curso del desarrollo de la electrnica aplicada a la tcnica automovilstica, estos elementos constructivos se sustituyeron por los correspondientes componentes electrnicos.

El mando "hidrulico" del cambio se convirti en mando "electrnico" del cambio. El mando electrnico del cambio se convirti en el elemento central de la lgica y ejecucin de mando. Los puntos de acoplamiento de