Tipos de Cajas de Cambio Automáticas y Manuales: Componentes y Funcionamiento

Tipos de Cajas de Cambio Automáticas: Clasificación

Las cajas de cambio automáticas se pueden clasificar según varios criterios:

Por el Tipo de Mando

• Analógico: La palanca tiene una posición específica para cada relación de cambio.
• Secuencial: Puede funcionar de forma independiente o en conjunto con el cambio analógico. Se utilizan levas o movimientos de la palanca para subir o bajar de marcha.

Por el Tipo de Función

• De selección: El movimiento del mando engrana la marcha deseada.
• De bloqueo: El mando limita las marchas disponibles, impidiendo, por ejemplo, pasar de 3ª a 5ª directamente.

Según el Mecanismo

• De engranajes cilíndricos: Generalmente utilizan engranajes helicoidales con cambio de marchas sincronizado.
• Tren epicicloidal: Los cambios se efectúan mediante frenos y embragues.
• Variador continuo (CVT): Ofrece una gama infinita de relaciones de cambio, sin marchas fijas.

Funcionamiento de los Trenes Epicicloidales

Un tren epicicloidal, también conocido como engranaje planetario, consta de varios elementos clave: corona, planetario, satélites y porta-satélites. Su funcionamiento se basa en la combinación del movimiento de estos componentes.

A continuación, se describen diferentes configuraciones y sus efectos:

• Corona retenida: Si la corona está frenada y la fuerza entra por el planetario, la salida se produce por el porta-satélites. Los satélites giran sobre la corona, generando una desmultiplicación (marcha más lenta).
• Planetario retenido: La fuerza entra por la corona y el porta-satélites gira en el mismo sentido, pero a menor velocidad. Se produce una pequeña desmultiplicación.
• Planetario y porta-satélites retenidos: La fuerza entra por la corona. Todo el conjunto gira a la misma velocidad, sin desmultiplicación. La salida se realiza por los elementos frenados (planetario y porta-satélites).
• Porta-satélites retenido: La fuerza entra por el planetario y la salida es por la corona, pero en sentido contrario. Los satélites, impulsados por el planetario, hacen girar la corona en dirección opuesta, con desmultiplicación.

Sistemas de Engranajes Epicicloidales: Simpson, Ravigneaux y Wilson

• Sistema Simpson: Combina dos trenes epicicloidales idénticos que comparten los planetarios y un eje de salida. Se utilizaba en cajas de cambio de tres marchas.
• Sistema Ravigneaux: Más moderno, consta de una corona, dos planetarios y dos conjuntos de satélites (cortos y largos). Los componentes son: satélites cortos, satélites largos, porta-satélites, planetario, corona pequeña y corona grande.
• Sistema Wilson: Emplea varios trenes epicicloidales en serie. La fuerza entra por el planetario del primer tren y la salida se produce por el eje del porta-satélites del último tren.

Componentes de las Cajas de Cambio Automáticas

• Suministro de aceite (ATF): El fluido de transmisión automática (ATF) es crucial. Sus funciones incluyen: transmitir fuerza, disipar calor, lubricar componentes, transportar residuos (del roce de engranajes y embragues) y ejecutar los cambios de marcha. El ATF debe tener un coeficiente de fricción adecuado, propiedades lubricantes, y estabilidad térmica y química.
• Frenos: Los cambios de marcha se logran reteniendo o uniendo componentes de la transmisión. Los discos de freno, accionados hidráulicamente, unen una pieza en rotación con otra fija.
• Embragues: Unen dos elementos en rotación.
• Rueda libre: Mejora el cambio de marcha permitiendo que una pieza gire libremente en un sentido, pero bloqueándose en el contrario.
• Bloqueo de transmisión: Característico de la posición "P" en transmisiones automáticas, bloquea el sistema de transmisión.

Caja de Cambios de Variador Continuo (CVT)

La transmisión CVT (Continuously Variable Transmission) es un tipo de caja de cambios que ofrece un número infinito de relaciones de cambio, eliminando el "tirón" típico de los cambios escalonados. Esto se traduce en una transición suave y continua.

Ventajas de la CVT

• Mantiene el motor en su rango de trabajo óptimo.
• No hay marchas fijas.
• Menor consumo de combustible.
• Cambios de marcha suaves, sin escalonamientos.
• Regulación continua de la acción de frenado.

Funcionamiento de la CVT

Un sistema CVT básico consta de dos poleas cónicas conectadas por una correa o cadena metálica. El diámetro de las poleas varía ajustando la posición de sus conos, lo que modifica la relación de transmisión de forma continua.

Componentes de las Cajas de Cambio Manuales

• Horquilla: Unida a la barra desplazable, se inserta en la ranura de la corona desplazable. Su función es mover la corona para que engrane con el piñón loco mediante el sincronizador.
• Barra desplazable: Conecta dos marchas alternativamente y está unida a la horquilla.
• Dedo selector: Unido al eje selector, desplaza axialmente la barra desplazable para seleccionar las marchas.
• Palanca de cambios y varillaje: Transmiten los movimientos del conductor para seleccionar las marchas.
• Mecanismo de seguridad: Mantiene los engranajes engranados mediante un sistema de enclavamiento que evita que las marchas se salgan accidentalmente.