Determinación de las relaciones de cambio

• Determinación de las relaciones de cambio

Efectivamente, la caja de cambios es un transformador de velocidad y de par motor, que se usa como desmultiplicador de velocidad, o como multiplicador de par. La caja de cambios es un elemento imprescindible ya que la falta de elasticidad de los motores térmicos impide su utilización a bajas revoluciones con un rendimiento aceptable.

Al representar las relaciones de una caja de cambios de un vehículo sobre un gráfico se obtiene la imagen de al lado. En este gráfico podemos observar que en su eje de abscisas las velocidades del vehículo y en el eje de ordenadas los regimenes del motor. Así obtenemos una serie de rectas que representan las distintas velocidades. Debido a las diferentes desmultiplicaciones de cada velocidad observamos que para un mismo número de revoluciones obtenemos diferentes velocidades según la relación de la caja de cambios.

Hay que subrayar que la relación más corta de una caja de velocidades, la primera, ha de tener una desmultiplicación capaz de multiplicar el par motor lo suficiente para que el vehículo pueda superar una pendiente del 25%. Asimismo, a de ser capaz de arrancar en una rampa del 15% con una aceleración de 0,5 ms2.

• La caja de cambios convencional

Actualmente, se utilizan cajas de cambios de tres ejes. Estas cajas de cambios están formadas por un eje primario que se une por medio de un rodamiento a un eje secundario, de forma que queden en prolongación. También disponen de un eje fijo o tren fijo, que está engranado constantemente con los ejes primario y secundario. El eje primario está formado por un solo piñón, que engrana con el tren fijo. El tren fijo transmite el giro del eje primario a unos engranajes que van montados locos sobre el eje secundario. En el eje secundario se montan unos dispositivos llamados acopladores, que permiten engranar los piñones locos con el eje. Para ello, se mueven lateralmente sobre el estriado del árbol hasta encajar en el estriado del piñón correspondiente.

Los dientes de los piñones de las cajas de cambios actuales son de tipo helicoidal. Anteriormente se utilizaban los dientes rectos pero los helicoidales resultan ser más silenciosos en su funcionamiento, a la vez que transmiten el esfuerzo con mayor suavidad. Las cajas de cambiosvan provistas también de una cierta cantidad de aceite, que es proyectada a todas direcciones por el movimiento de los engranajes, impregnándolos haciendo llegar el aceite hasta los rodamientos para conseguir su engrase.

• Constitución de la caja de cambios

La caja de cambios convencional está formada por un eje primario, en el cual forma parte un piñón que engrana de forma constante con su respectivo en el tren fijo. Además, en el tren fijo van labrados los piñones correspondientes para cada velocidad. Éstos piñones engranan sobre otros piñones que van montados locos sobre el eje secundario con interposición de cojinetes de bronce, de forma que giran libremente arrastrados por el tren fijo.

El eje primario recibe el giro del motor a través del mecanismo de embrague y el eje secundario es el encargado de transmitir el giro a la transmisión y a las ruedas. Los tres ejes que forman la caja de cambios, eje primario, secundario y tren fijo, van apoyados sobre cojinetes de bolas. El eje secundario y el eje primario van unidos a través de un cojinete de agujas, de forma que el movimiento no se transmita de uno a otro.

Para conseguir que el eje secundario gire junto con el motor es necesario que se engrane con los piñones que lleva acoplados locos a él. Esta acople se consigue mediante el uso de cubos sincronizadores, que están integrados por un cubo estriado sobre el eje secundario, sobre el cual se monta una corona desplazable, también estriada, que se puede mover lateralmente un cierto recorrido. En el interior de los cubos sincronizadores van montados

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