TÉCNICA: TODO SOBRE LAS CAJAS DE CAMBIOS (I)

La caja de cambios es, probablemente, el elemento de la planta motriz más importante de un coche después del motor  -sí, al final todos son imprescindibles, pero se me entiende- . Aunque sea totalmente innecesario a estas alturas definir el concepto, podríamos decir que es el elemento multiplica y desmultiplica la velocidad de giro del motor, adaptando el par motor  -la fuerza-  a las necesidades de velocidad o empuje que se necesiten.

Actualmente pueden ser elementos bastante “tradicionales”, como las cajas manuales, o unos trastos complejísimos a los que parece imposible meterles mano: que si no sé cuántos engranajes, actuadores hidráulicos, distintas configuraciones electrónicas…  Llegan a ser sistemas realmente evolucionados.

Junto a las cajas de cambios en sí, resulta obligado mencionar el mecanismo intermedio entre estas y el motor, que es el embrague  -o el convertidor hidráulico en su caso- . Como da para otra entrada y bien larga, aquí lo tocaremos muy por encima, mencionándolo cuando sea necesario. De momento, baste decir que su tarea es conectar y desconectar el motor del cambio entre saltos de marcha o para salir desde parado mediante unos discos en seco que se juntan/separan transmitiendo o no el giro del motor. Imaginad una lijadora a la que ponemos un segundo disco, pero sin fijar. Pese a no estar atornillado, girará solidario al disco que sí está fijado por la fricción que existe entre ellos. Justo como ocurre en un embrague.

Discos de embrague de un Unimog. Mi padre, que es un destripador nato.

La presencia de un embrague u otro mecanismo análogo es imprescindible, al menos en los motores de combustión interna  -los eléctricos ya son otro tema- . Supongo que siendo niños alguna vez trasteasteis con el coche, intentando arrancarlo sin pisar el embrague ni ná. El coche intenta avanzar, se trastabilla y no llega a ponerse en marcha, porque es necesario que no haya conexión física entre el motor y las ruedas para que el primero arranque.

Caja de cambios manual: la de toda la vida

La caja por excelencia. La que casi todo purista o quemado de los coches quiere para su deportivo. La que te obliga a pelearte con el pomo y el pedal de embrague, pero te permite hacer la reducción con gas o el punta-tacón y sentirte terriblemente satisfecho cuando lo haces bien. La que tienen la mayoría de los coches, aunque cada nos impongan más las alternativas automáticas.

"A ver como meto encajo todo esto en el Clio..."

Técnicamente, constan de un par de engranajes  -de hecho se las llama así también- o tres si la caja de cambios es de disposición longitudinal, por simplicidad nos quedamos con la primera de ellas. El primer eje o árbol, denominado primario, es el que conecta con el embrague y “trae” la fuerza del motor. Este tiene una serie de piñones que hacen juego  -engranan-  con los del árbol secundario, que es el que saca la fuerza hacia la transmisión. Los piñones de este árbol secundario se desplazan mediante unos actuadores conectados a la palanca de cambios, de tal manera que en primera engranan unos, en segunda otros y así. Para la marcha atrás, no hay más que interponer un engranaje entre el primario y el secundario para invertir el sentido del giro. Hoy día, suelen traer engranajes con dientes helicoidales en vez de rectos y con sincronizadores, permitiendo una fácil inserción de las marchas y haciendo innecesario el doble embrague.

Aunque explicado así de palabra pueda parecer lioso, en estos vídeos se aprecia con mucha claridad. El primero, muy breve,  es una simplificación del sistema con el que se entiende enseguida. El segundo, ya para quien tenga más tiempo y quiera abundar en el asunto, es la explicación de un profesor, Sergio Perales, usando una caja de cambios de moto.

Resumiendo: pisamos el embrague  -bien para salir de parado o para cambiar a otra relación- , los discos de este pierden el contacto y por tanto el motor y el cambio dejan de estar físicamente unidos. Actuamos sobre la palanca, se engrana otra marcha tal y como hemos visto en los vídeos y al soltar el embrague, este se encarga de igualar la diferencia entre el motor y la caja de cambios. Esto implica que si vas a 20 km/h y engranas quinta, el motor se te calará al no poder girar tan despacio. Si circulas a 150 km/h y metes segunda, te pasaras un cuarto de hora recogiendo las bielas por la carretera.

Aprovechando que hablamos de la velocidad, tenemos que hablar de los desarrollos del cambio, que determinan cuánto avanza el coche en cada giro del motor. Los desarrollos vienen dados por las características de los engranajes del cambio, las del grupo diferencial y las de las propias ruedas. Se suelen medir en km/h a 1.000 rpm. Por ejemplo si un coche tiene en sexta un desarrollo de 41,1, sabremos que 2.000 vueltas circularemos a 82,2 km/h en dicha marcha, a 3.000 a 123,3… y así sucesivamente. 

Aunque aquí cada marca juega con sus propias cartas, los coches con menor potencia suele tener desarrollos más cortos que los que tienen más caballos, los diésel a menudo los tienen más largos que los de gasolina por su mayor par  -a igualdad de potencia-  y últimamente todos los fabricantes tienden a alargar desarrollos para mejorar consumos, aunque se pierdan prestaciones. Esto, que puede parecer poco importante, es de vital importancia: unos desarrollos mal escalonados o poco acordes al motor pueden arruinar las prestaciones de un coche y ensombrecer su conducción.

Ya por último, un apunte de mantenimiento: como una caja de cambios no deja de ser un puñado de engranajes, los árboles primario y secundario se apoyan en sus respectivos cojinetes y demás, precisan de lubricación, un aceite especial para ellas que quizá conozcáis como valvulina. Esta no suele ser necesario sustituirla, aunque en kilometrajes muy altos tampoco está de más hacerlo y no es caro, aunque quizá sí engorroso según donde tenga el tapón de llenado. Ya por curiosidad, la carcasa suele estar hecha de aluminio, pudiendo ser magnesio en el caso de algunos deportivos o de fundición gris si hablamos de un vehículo antiguo.

Cambio automático pilotado

Este tipo de cajas de cambio automático no guardan ningún secreto: son idénticas a los cambios manuales con la salvedad de que, todo lo que hace el conductor con manos y pies, lo hacen ellas por ti. El embrague se acciona mediante un mecanismo hidráulico o un servomotor eléctrico, al igual que sucede con la inserción de marchas.

¿Ventajas? Pues una principalmente, la comodidad, especialmente para quien le dé la lata andar siempre con la mano en el pomo. Por el contrario, adolece de inconvenientes como cierta brusquedad en algunas situaciones y unos cambios de marcha muy perceptibles y no tan suaves como otras alternativas automáticas. Además, su funcionamiento es lento  -teniendo siempre en cuenta que el cambio automático más lento suele ser tan rápido como el cambio manual que hace el conductor medio-  y bastante poco deportivo. Si nos interesa una conducción espirituosa, sería aconsejable huir de este cambio como de la peste.

Algunos ejemplos de este tipo de cambio son el Easytronic de Opel, el Selespeed de Alfa Romeo o el CMP de Citroën, que tiene fama de ser bastante infumable. Además del funcionamiento automático, tienen la posibilidad de cambiar de forma manual  -secuencialmente, arriba y abajo-  o incluso con botones en el volante, como es el caso del Selespeed.

Próximamente, más cajas de cambio, todas automáticas y algunas verdaderamente prodigiosas...