Caja de velocidades: Conoce su funcionamiento detallado

Aquí proporcionamos el principio de funcionamiento de la caja de velocidades, ventajas y desventajas, y tips sobre cómo cuidarla de la mejor manera posible

Los motores de combustión interna funcionan a altas velocidades, por lo que es necesaria una reducción de los engranajes para transmitir potencia a las ruedas motrices, que giran mucho más lentamente. La caja de velocidades ofrece una selección de marchas para diferentes condiciones de conducción: arrancar de pie, subir una colina o circular por superficies niveladas.

Se requiere un torque alto para arrancar el vehículo desde el reposo, acelerando, subiendo pendientes, tirando de una carga y enfrentando otras resistencias. Pero el motor IC opera en un rango de velocidad efectivo limitado que produce un torque comparativamente bajo. En tal situación, el motor es el responsable de la parada y el vehículo se detiene si la velocidad cae por debajo del límite.

¿Qué es la caja de velocidades?

La caja de velocidades es un dispositivo mecánico que se utiliza para aumentar el par de salida o para cambiar la velocidad (RPM) de un motor. El eje del motor está conectado a un extremo de la caja de engranajes y, a través de la configuración interna de los engranajes de una caja de engranajes, proporciona un par de salida determinado y una velocidad determinada por la relación de transmisión.

Todos los componentes del tren de transmisión que ayudan a transmitir la potencia del motor a las ruedas son parte del sistema de "Transmisión". De los cuales la caja de velocidades es una parte integral. Estos componentes incluyen el embrague, la caja de velocidades, los acoplamientos, el eje de la hélice, los semiejes y el diferencial. En general, el término 'Transmisión' suele referirse a la caja de velocidades del automóvil. Algunos diseños de automóviles integran la caja de velocidades y el conjunto del diferencial en una sola unidad llamada "Transmisión" o "Trans-Axle".

Principio de funcionamiento de la caja de velocidades

Una caja de velocidades es un conjunto que consta de varios engranajes, manguitos de sincronización y un mecanismo de cambio de marchas instalado dentro de una carcasa de metal. La carcasa de metal, generalmente hecha de fundición de aluminio/hierro, aloja todos los engranajes en ella. La caja de velocidades es parte del sistema de "transmisión", ya que los engranajes juegan un papel importante en la transmisión de la potencia del motor a las ruedas.

¿Cómo funciona la caja de velocidades?

Una caja de engranajes contiene engranajes de diferentes tamaños. Esto se debe principalmente a las diversas necesidades del automóvil en términos del par requerido en las ruedas según la carretera, el terreno y la carga. Por ejemplo, si un vehículo está recorriendo una pendiente, desea un mejor par que circulando por una carretera recta.

La primera marcha es la más importante en longitud en un campo de herramientas y proporciona la máxima salida de par aunque genere una velocidad mínima. Por lo tanto, se usan millas mientras se camina por las laderas. Todos los engranajes entre la 1ª y las herramientas de cierre varían en longitud, en relación reductora. Por lo tanto, da una combinación diferente en términos de capacidad de tracción y velocidad. Por lo tanto, el automóvil se puede empujar fácilmente sin que disminuya su aceleración. El campo de herramientas mejora esencialmente la capacidad de conducción del vehículo en todas las condiciones.

Tipos de caja de velocidades

En general, una caja de velocidades automotriz es principalmente de dos tipos

1. Caja de cambios manual

Básicamente, una caja de velocidades estándar o manual es una caja de velocidades que permite al conductor elegir entre diferentes relaciones de transmisión para presionar el automóvil. Las relaciones de engranajes más bajas proporcionan un par extra, aunque mucha menos velocidad, mientras que las mejores relaciones de herramientas proporcionan mucho menos par, pero mejor velocidad. Las diferentes relaciones de transmisión se denominan regularmente "velocidades", por lo que una transmisión manual de "seis velocidades" tiene seis relaciones de herramientas hacia adelante.

En su forma más simple, la transmisión manual incluye 3 ejes con engranajes constantemente entrelazados de varios tamaños. El eje de entrada se conecta al motor, a través del embrague. El contraeje está constantemente engranado con el eje de entrada y tiene más de un engranaje. El eje de salida conecta el contraeje al eje de transmisión y posteriormente a las ruedas. En vehículos con fuerza en las cuatro ruedas y fuerza en las cuatro ruedas, el eje de salida se conecta primero a la caja del interruptor. La marcha atrás generalmente está en un cuarto eje para impactar una dirección alternativa.

Tipos de caja de transmisión manual

Hay 3 tipos de cajas de transmisión estándar utilizadas desde la introducción de la transmisión que son:

• Caja de transmisión de malla deslizante

La caja de engranajes de malla deslizante es el tipo de caja de engranajes más antiguo que se utiliza. En este tipo de caja de cambios, el cambio ocurre por el deslizamiento de los engranajes sobre el eje principal estriado para engranar con el engranaje apropiado en el eje intermedio cuyo engranaje está en engrane constante con el engranaje del eje del embrague para llevar el movimiento de rotación para el conversión (alto par o alta velocidad) según lo requiera la transmisión, esta caja de velocidades requiere una técnica especial para el cambio que generalmente se conoce como doble desembrague y también el engranaje era tan ruidoso y duro que dio lugar al desarrollo de un nuevo sistema de caja de cambios .

Nota: por lo general, venían con un máximo de velocidades manuales de 3 velocidades.

• Caja de velocidades de malla constante

La caja de engranajes de malla constante es la versión modificada de la última que se introdujo por encima de las limitaciones de la última, en este tipo todos los engranajes en el eje principal, el eje intermedio y el eje del embrague están engranados constantemente entre sí y la selección de la marcha adecuada se realiza mediante los dispositivos de engranaje especiales conocidos como embragues de garras que se deslizan sobre el eje principal estriado para seleccionar la marcha adecuada según las necesidades de la transmisión.

El sistema de caja de cambios de malla constante elimina el problema del doble desembrague y hace que la transmisión sea menos ruidosa ya que los engranajes rectos de la malla deslizante se reemplazan con engranajes helicoidales o cónicos, pero el cambio de marcha aún no es suave y también hay un mucho desgaste de los embragues de garras debido a la diferente velocidad de rotación de los ejes mientras engranan, lo que conduce a un alto mantenimiento.

Nota: venían con una configuración de cambio manual de 4 o 5 velocidades y 1 marcha atrás.

• Caja de velocidades sincronizada

La caja de velocidades sincronizada es el último tipo de caja de velocidades utilizada desde hace décadas, ya que este sistema supera todas las limitaciones proporcionadas por la caja de velocidades de malla constante o la caja de velocidades de malla deslizante y también mejora las capacidades de salida del sistema de transmisión manual, en este tipo los embragues de garras de la caja de velocidades de malla constante se reemplazan por los dispositivos de sincronización que primero llevan el eje principal y el eje intermedio a la misma velocidad por el contacto de fricción, luego se produce el engrane del engranaje apropiado que hace que el sistema sea suave y también disminuye el mantenimiento de la caja de velocidades, hoy este sistema generalmente viene con una configuración de transmisión manual de 5 velocidades y 1 marcha atrás.

Nota: vienen con una configuración de 5 velocidades y 1 marcha atrás.

2. Caja de velocidades automática

Una transmisión automática es una transmisión de múltiples velocidades utilizada en vehículos de motor que no requiere ninguna intervención del conductor para cambiar de marcha en condiciones normales de conducción. El tipo más común de transmisión automática es la automática hidráulica, que utiliza un juego de engranajes planetarios, controles hidráulicos y un convertidor de par.

La transmisión automática tradicional también se conoce como convertidor de par automático y es, con mucho, la tecnología de cambio automático más utilizada en la mayoría de los vehículos. Utiliza un acoplamiento de fluido hidráulico o un convertidor de par para realizar el proceso de conversión de engranajes en lugar de un embrague.

Tipos de transmisión automática

La transmisión automática es de cuatro tipos que fluyen por debajo de los puntos.

• Transmisión manual automatizada (AMT)

Es posible que esté bastante familiarizado con este nombre, ya que es una de las transmisiones automáticas más comunes disponibles.

La transmisión manual automatizada utiliza una miríada de sistemas hidráulicos conectados a una ECU que cambia de marcha según las RPM actuales del automóvil. Es como una transmisión manual que funciona por sí sola, de ahí el nombre. La mayoría de los automóviles le ofrecen la opción de ignorar el cambio de marchas automático y le permiten cambiar la marcha manualmente.

Usar el mismo sistema que una transmisión manual hace que sea más barato y menos complicado trabajar con él. La ECU luego opera los sistemas hidráulicos presentes dentro del motor. La ECU con su lectura configurada de fábrica del cambio de marchas a ciertas RPM hace que los sistemas hidráulicos funcionen y, por lo tanto, cambien las marchas.

• Transmisión continuamente variable (CVT)

La transmisión CVT - continuamente variable - es el prometedor sistema de transmisión automática. Tener una relación de transmisión infinita es su mayor ventaja sobre otras opciones de transmisión.

La transmisión continuamente variable o la transmisión continuamente variable emplea el uso de correas y poleas para tener una relación de transmisión infinita. En el caso de la transmisión variable continua, la eficiencia del combustible es la mejor de su clase, ya que el motor siempre funciona a las RPM en las que será eficiente debido a la relación de transmisión infinita que cambia cuando es necesario.

• Transmisión de doble embrague

Con sus múltiples embragues, ejes y engranajes, la transmisión de doble embrague podría ser uno de los sistemas de transmisión más complicados. Da a cada cambio de marcha de alto ritmo el mismo rendimiento que una transmisión de guía La transmisión de doble embrague ha ido creciendo lentamente en el mercado indio. Dado diferentes nombres por diferentes compañías que lo utilizan, Dual Clutch Transmission es el nombre básico por el que se conoce. Volkswagen lo llama DSG, Porsche PDK.

La transmisión de doble embrague en términos simples se puede describir como dos transmisiones manuales que se controlan automáticamente. El funcionamiento es mucho más complejo, así que vamos a hacerlo.

• Transmisión manual inteligente (iMT)

Otra variante de la transmisión manual automatizada, la transmisión manual inteligente, también utiliza la transmisión manual como base y la hace automática. En el caso de una transmisión manual inteligente, usted manipula la caja de velocidades como una transmisión manual normal, pero manipula las marchas al mismo tiempo que el auto controla el embrague.

Si recuerdas, el mayor problema de AMT eran sus cambios de marcha aleatorios. Sin embargo, la transmisión manual inteligente detecta esta falla y le brinda un control total sobre el cambio de marchas. Este terreno común entre manual y automático seguramente complacerá a cualquier amante de la transmisión manual.

Con la ayuda de un sensor de intención en la palanca de cambios, el iMT de Hyundai sabe cuándo estás a punto de cambiar de marcha. Cuando el sensor obtiene una lectura del TGS, acciona el embrague y se prepara para un cambio de marcha. Esto permite al conductor cambiar de marcha sin tener que preocuparse por el embrague, ya que lo presiona automáticamente el propio automóvil.

Ventajas

• La relación de transmisión instantánea es constante y la estabilidad de trabajo es alta;

• Se adopta el engranaje no circular y la relación de transmisión instantánea se puede diseñar de acuerdo con la regla de cambio requerida;

• Amplio rango de variación de la relación de transmisión, adecuado para desacelerar o aumentar la velocidad de transmisión;

• El rango de velocidad periférica del engranaje es grande.

• La eficiencia de transmisión es alta, especialmente el par de engranajes cilíndricos con alta precisión.

• Fácil de mantener.

Desventajas

• Vibración, impacto y ruido durante el funcionamiento, y generan carga dinámica.

• Sin protección de sobrecarga.

• Cuando se requiere que la precisión del corte de engranajes sea alta o con una forma de diente especial, se necesitan máquinas herramienta de alta precisión, cortadores especiales e instrumentos de medición para garantizar que el proceso de fabricación sea complejo y el costo sea alto.

Así funciona una caja de velocidades

Esta es una explicación detallada del funcionamiento de una caja de velocidades en un auto. Es un proceso fácil y complicado a la vez. Lo que sí es un hecho, es que una vez que lo comprendes entenderás mucho mejor a tu auto y el cómo reacciona en la carretera. La complicidad entre el piloto y el auto es algo que ha existido desde que se inventaron los carros, y gran parte de ese entendimiento viene de saber cuándo el auto te pide cambiar de velocidad mientras estás manejando.

Incluso los grandes pilotos ganadores tienen un gran conocimiento de la caja de velocidades de sus carros y eso hace que puedan maximizar la potencia que necesitan en cada momento de una carrera.

La caja de velocidades es un componente esencial de los autos y su conocimiento así sea básico te va a venir siempre bien.

Caja de velocidades manual vs. automática: ¿Cuál es mejor?

Hasta hace poco, rara vez se preferían las cajas de velocidades automáticas, pero hoy en día, con toda la tecnología moderna, es mucho más difícil elegir, sobre todo porque una caja de velocidades automática tiene muchas ventajas, que veremos con más detalle.

Confort de conducción: ¿es mejor una caja de velocidades manual o automática?

En lo que respecta al confort de conducción, como ya hemos dicho, una caja de velocidades automática puede ofrecer sin duda un mayor nivel de confort que una caja de velocidades manual, sobre todo porque no requiere una presión continua sobre el pedal del embrague en cada cambio de marcha, lo que es especialmente frecuente en el tráfico.

Conducir un auto automático significa que puedes concentrarte exclusivamente en la carretera sin tener que cambiar de marcha manualmente, quitando tensión a tus piernas. Sin embargo, también se dice que muchos conductores prefieren una caja de velocidades manual para poder disfrutar de una experiencia de conducción más completa y personal, algo a lo que los aficionados a los autos más tradicionales no tienen intención de renunciar.

Caja de velocidades precio: Diferencias de precio entre cajas de velocidades automáticas y manuales

Si no estás seguro de si elegir una caja de velocidades manual o automática, los precios pueden ser otro factor importante a tener en cuenta. Los autos automáticos suelen tener un precio de compra más elevado que los mismos modelos con caja de velocidades manual, alrededor, y también conllevan mayores costes de mantenimiento.

Si eliges un auto con caja de velocidades automática, tendrás que rellenar el aceite más a menudo para evitar que los componentes se dañen y desgasten antes de tiempo.

Por último, en cuanto a los precios, también debes tener en cuenta que las cajas de velocidades automáticas y manuales tienen consumos diferentes: las automáticas suelen tener un consumo de combustible más elevado que una caja de velocidades tradicional.

Autos de alquiler: cada vez más opciones automáticas

Aunque los factores mencionados anteriormente deben tenerse en cuenta a la hora de elegir una caja de velocidades manual o automática, existen opciones comerciales que te permiten despreocuparte de ciertos costes, como los de mantenimiento, por ejemplo.

Es el caso del alquiler a largo plazo o leasing de autos: muchas empresas de leasing de autos ofrecen varios modelos con caja de velocidades automática porque ofrecen una mayor comodidad de conducción a las personas que pasan muchas horas en la carretera, y la empresa de alquiler se hace cargo de los gastos relacionados con la compra y el mantenimiento.

Esta opción no debe infravalorarse, ya que combina una caja de velocidades automática con ofertas comerciales muy asequibles. Por tanto, si prefieres una caja de velocidades sin embrague pero te preocupan los precios, puedes considerar el leasing de autos y elegir el auto que más te guste con condiciones cómodas y flexibles.

¿Cómo mantener la caja de velocidades de tu auto?

Es una de las preguntas que más preocupan a los propietarios de vehículos. Pero no te preocupes, te tenemos cubierto. Aquí tienes algunos consejos y trucos que puedes seguir para alargar la vida de tu caja de velocidades.

10 maneras de cuidar la caja de velocidades de tu auto

Mantenimiento de la caja de velocidades

Antes de conocer los consejos y trucos, hablemos brevemente de las indicaciones que ayudan a mantener la caja de velocidades de tu auto.

Caja de velocidades automática

Si tienes un vehículo automático, debes estar alerta, ya que el mantenimiento de la caja de velocidades automática puede ser complejo. Tiene muchos componentes móviles, como sistemas electrónicos e hidráulicos.

Además, tu estilo de conducción no tiene nada que ver con la salud de la caja de velocidades automática. Pero es mejor evitar poner a prueba tu caja de velocidades siempre que puedas.

Es esencial saber que el calor no es adecuado para la caja de velocidades automática. Y cuando notes que tu caja de velocidades "patina", tienes que llevarla al taller lo antes posible para evitar daños mayores. El patinaje se produce cuando tu vehículo no mantiene una velocidad o busca velocidades. Para evitar daños mayores, busca un mecánico cerca de tí y llévala a reparar enseguida.

Caja de velocidades manual

Los propietarios de vehículos con caja de velocidades manual no tienen que estresarse por el mantenimiento de la caja de velocidades, porque la caja de velocidades manual es más sencilla que la automática.

En una caja de velocidades manual, los problemas se producen por negligencia del conductor. Por ejemplo, aplastar las marchas al cambiar o no accionar el embrague de la forma correcta. Al igual que la caja de velocidades automática, los autos manuales no necesitan cambiar mucho líquido. Por tanto, puede hacerse por menos de 1,800 pesos. Además, el coste de reparación de la caja de velocidades manual es asequible en comparación con las cajas de velocidades automáticas.

Consejos para mantener la caja de velocidades en las mejores condiciones

Un mecánico profesional es la persona adecuada para ayudarte a mantener la caja de velocidades. Sin embargo, hay algunas cosas que puedes poner en práctica para mantener la caja de velocidades de tu auto en buen estado.

Vigila la temperatura del motor

Es un concepto general que el calor no es bueno para la longevidad de tu auto. Sin embargo, independientemente del clima o el tiempo, también depende de lo bien que funcione el sistema de refrigeración de tu vehículo.

Si tu sistema de refrigeración está trabajando más de la cuenta, quizá necesites que lo inspeccionen. Cuando el motor se calienta más de lo normal, puede provocar un desgaste adicional en tu caja de velocidades, elevando los costes de reparación de la misma.

Vigila el líquido de la transmisión

Comprobar el líquido en algunos vehículos es sencillo y similar a comprobar el aceite: motor al ralentí, sacar la varilla, limpiarla, volver a introducirla, esperar y sacarla para obtener la lectura.

Si observas que los niveles de líquido son bajos, es posible que haya un plomo. Además, vigila el líquido; tiene que ser rojo brillante y transparente. Tiene que oler dulce. Si lo encuentras turbio y de color oscuro, tienes que hacerlo revisar por un especialista en transmisiones.

Invierte en el líquido de transmisión adecuado

Utiliza el manual de tu vehículo para saber qué tipo de líquido debes utilizar. Luego, si sigues teniendo dudas, lo mejor es que pidas ayuda a un experto y adquieras el líquido adecuado para tu transmisión.

Revisa el sistema de refrigeración del motor

Además de proteger tu vehículo del sobrecalentamiento, el sistema de refrigeración del motor garantiza la refrigeración del líquido de transmisión que circula por la caja de cambios.

Debes optar por la reparación de la caja de velocidades antes de que el motor se sobrecaliente. Asegúrate de que el sistema de refrigeración se mantiene en buenas condiciones.

Calienta el auto antes de conducir

No te subas a tu auto, arranques el motor, pongas el auto en marcha y corras. En lugar de eso, deja que el motor se caliente durante unos minutos antes de empezar a conducir.

Haz lavados regulares

Es mejor dejar el cambio del líquido de transmisión en manos de un profesional. Puedes lavar la caja de velocidades una vez al año. Sin embargo, la vida útil del líquido de transmisión dependerá de la temperatura de funcionamiento de tu auto y de la cantidad de conducción.

Evita conducir con la rueda de repuesto

Si estás acostumbrado a conducir con la rueda de repuesto durante mucho tiempo, debes dejar de hacerlo. Del mismo modo, conducir con un neumático desajustado o pequeño también es una mala idea. Dañará tu auto. Por ejemplo, estropeará la alineación de las ruedas y someterá a tu caja de velocidades y la transmisión a esfuerzos innecesarios.

Deja de utilizar tu auto para remolcar

Debes evitar remolcar tu vehículo, sobre todo cuando hace calor. Si sigues haciéndolo, el líquido de la caja de velocidades se oxidará o quemará. Y no sólo eso, remolcar puede dañar gravemente tu transmisión.

Cambia las velocidades con cuidado

Sin duda, la transmisión de un auto es un componente delicado. Por ejemplo, puedes dañar la caja de velocidades si cambias las velocidad de forma incorrecta en un auto manual.

Por ejemplo, si metes la velocidad de reversa por error mientras sigues conduciendo o intentas aparcar el auto antes de que se pare del todo. Estas acciones pueden suponer un desgaste adicional de tu caja de cambios con el tiempo y podrían contribuir a un fallo mecánico.

Sustituye el filtro de la transmisión

Algunos vehículos automáticos vienen con un filtro de transmisión para recoger el exceso de líquido y regular la presión del mismo. Aunque estos filtros no están presentes en todos los vehículos de transmisión automática, si tu auto tiene uno, asegúrate de sustituirlo regularmente.

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