En el próximo post hablo del embargue, para completar así lo que viene siendo la transmisión, pero las cajas son un tema más denso, y ahora que me hallo con ganas pues voy a ello. Y compenso la sequía de los cuatro gatos que me leen a veces, con un tocho de mil demonios.
De entrada: ¿Para qué sirve una caja de cambios? Pues para algo tan sencillo como obtener par motor y velocidad (explicaré qué es el par motor) en función de las necesidades del coche.
Esto es: el motor siempre entrega las mismas revoluciones por minuto ( de unas 800 en ralentí a, en coches de calle, las 7000 aproximadamente ). Si no hubiese caja de cambios, y el motor estuviese conectado directamente a las ruedas, no podríamos ponerlo en marcha, y en caso de poder movernos, tampoco podríamos alcanzar gran velocidad.
Las cajas de cambio son básicamente un montón de engranajes empaquetaos en una caja metálica, cuyas relaciones de tamaño entre ellos permiten modificar la velocidad de las ruedas al antojo del conductor.
Del motor sale un engranaje de X tamaño.
Si lo conectamos a un engranaje de menor tamaño, el menor dará más vueltas, dándole al coche más fuerza, pero menos velocidad.
Si lo conectamos a un engranaje de mayor tamaño, el mayor dará menos vueltas, dándole al coche menos fuerza, pero más velocidad.
Esto es por lo que no podemos arrancar en sexta, ni ir a 100 en primera.
Si por ejemplo vamos en tercera y no cambiamos de marcha veremos que llega un momento en el que el coche no podrá cojer más velocidad. ¿La solución? Meter la siguente marcha, por ende un engranaje mayor, dándole a las ruedas mayor velocidad de giro.
Para ponerse el movimiento, el coche necesita mucho par motor ( fuerza ) y poca velocidad. Piensa que debes poner el movimiento una tonelada de peso, osea que sí que necesitas fuerza. El engranaje de la caja para la primera marcha es el más pequeño en relación al motor, es el que da mucha fuerza, pero poca velocidad. Lo sabes porque en seguida tienes que cambiar a segunda ¿verdad?.
Pero para ir a pongamos 150 por hora, por ejemplo, el coche no necesita fuerza, lo que necesita es velocidad. Para ello está el engranaje de la quinta o sexta marcha, que en relación al del motor, es más grande.
Por supuesto también es capaz de invertir el sentido de giro, además de encender una lucecita, cuando engranamos la marcha atrás.
Dependiendo del fabricante, las relaciones de transmisión (numero de dientes del engranaje del eje de las ruedas / numero de dientes del eje motor). varían un poco, pero tomando que el eje del motor tiene un número 1 de dientes, vemos que:
Podemos ver aquí dos curiosidades:
- La marcha atrás es la que más fuerza entrega, por ende la que menos velocidad, ya que su utilización no requiere que el coche gran velocidad. Pero no achaquéis esto al hecho de que hay gente que aparque tan lento...
- La cuarta marcha oscila en torno a 1:1, por lo que el engranaje del eje primario y secundario son muy similares en tamaño. Tratar de conducir siempre en cuarta sería como si condujeses si no se hubiera inventado la caja.
Sacamos también que:
Las tres primeras marchas son una desmultiplicación, con lo que se consigue mayor transmisión de par, pero menos velocidad
La cuarta marcha es una transmisión más directa de par y giro.
La quinta y sexta si hubiera, son multiplicaciones, es decir, se produce más giro en el eje de salida que en el de entrada.
Las supermarchas o sobredirectas, como a veces se llaman, deben su razón de ser a que, en una carretera lisa y yendo rápido, no se necesita mucha fuerza para vencer a la resistencia de marcha, con lo que podemos disminuir el régimen de giro del motor, ganando así un menor consumo de gasolina.
Lo que haces con la palanquita tan mona que hay en tu coche es seleccionar qué engranaje quieres.
Ilustrándoos el caso, véase mi querido Clio y cualquier coche con sexta: A 100 kmh, sobre llano, en quinta va a unas 2600 rpm, en sexta a 2000 justas. Nunca lo he puesto a 100 kph en cuarta pero calculo unas mínimo tres mil y pico revoluciones por minuto...Ojo a lo que debe gastar yendo así. Dios, tu bolsillo y la vida de tu motor bendigan las sobredirectas.
Bien, pero se me ocurre una pregunta que yo mismo me voy a contestar:
-El eje del motor y el eje de las ruedas, salvo parado y con motor apagado, siempre están girando...¿Cómo se encajan los engranajes entre sí sin destrozarse?
Bien, para empezar vamos con un poco de historia automovilística:
Al principio, los engranajes tenían los dientes rectos. Esto requería casi tener que parar el coche para cambiar, ya que si no, se reventarían entre sí al intentar acoplarlos girando.
Pero aparecieron unos collarines desplazables, que eran los que se desplazaban, permitiendo que se implementasen los engranajes helicoidales ( engranajes con forma de hélice ). Pero eran un poco primitivas aún y era casi imperativo usar el doble embrague para igualar las velocidades de los dos ejes.
Osea, que al seleccionar una relación más larga ( marcha superior ) había que frenar el eje primario o acelerar el secundario para igualarlos.
Y en el caso de reducir, había que o acelerar el primario o frenar el secundario.
Y qué putada, porque no podemos frenar ni acelerar el secundario, porque gira junto con las ruedas.
Comparemos entre un engranaje recto
Y uno helicoidal
¡Pero en los buenos años sesenta, un superhéroe apareció! Su nombre era Sincronizador y su noble misión consiste en acelerar o frenar el eje primario para igualar la velocidad con el secundario, haciendo notablemente más facil el acoplamiento.
Salvo la notable excepción de Porsche, que como siempre usa mecanismos complicados de cojones pero harto efectivos, basan su funcionamiento en el principio de embrague cónico, en el cual un cono achatado de poca inclinación permite transmitir con muy poco esfuerzo grandes cantidades de par motor. Porsche utiliza un anillo elástico.
¿Y cómo entonces invierten el giro para dar la marcha atrás?
La marcha atrás tiene un engranaje recto, a diferencia de los helicoidales del resto de marchas. y entre ella y el eje primario, existe un engranaje loco ( en serio, se llama así ), que no es solidario a nada, y con ello se logra que el eje secundario gire en sentido contrario, ya que este eje loco lo que hace es invertir el giro.
Si te preguntas porqué no tiene un engranaje helicoidal, yo te daré la buena nueva: Porque no lo necesita. Se supone que el coche se ha parado para iniciar la marcha atrás, por ende no necesita estar sincronizada, por ende se pone un engranaje recto y también por ende a tomar vientos. Prueba a intentar meter la trasera circulando. Oirás un pequeño "ñññiiiciñci", ruido de los dientes al chocar entre sí.
Por cierto, no intentes hacer lo que te acabo de decir aunque te haya dicho que lo intentes, que te lo puedes cargar.
En primicia le he hecho una foto de alta, altísima calidad a un engranaje loco para que lo veáis.
Y para terminar, hablaré un poco de las automáticas. Como su propio nombre indica en latín, auto ( lo hago ) y mática ( yo solita ), cambian de marcha sin requerir la intervención del conductor, que se puede herniar del esfuerzo el pobrecito.
A efectos de técnica son iguales que las manuales, pero un detector de revoluciones va indicando a la caja cuándo debe subir o bajar de marcha, moviendo lo que sea que mueva para hacerlo, y también le dice al embrague que se acople o desacople para permitir la inserción, por lo que el conductor no tiene que pisar el embrague, que hay que ver la de cosas que hay que hacer. ¡Caray, de ahí que los automáticos sólo tengan dos pedales! Acabamos de hacer un colosal descubrimiento aquí y ahora, y para celebrarlo, pongo fin a este tema.
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