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 cambios ofrece una selección de marchas para diferentes condiciones de conducción: arrancar de pie, subir una colina o circular por superficies niveladas. Cuanto más baja es la marcha, más lentamente giran las ruedas de la carretera en relación con la velocidad del motor.
La caja de cambios de malla constante
La caja de cambios es la segunda etapa del sistema de transmisión, después del embrague. Suele ir atornillado a la parte trasera del motor, con el embrague entre ambos.
Los automóviles modernos con transmisión manual tienen cuatro o cinco velocidades de avance y una de retroceso, así como una posición neutral.
El engranaje gira libremente sobre un casquillo, girado por un engranaje engranado en el eje intermedio. La unidad sincronizada, ranurada en el eje principal, descansa cerca.
La horquilla mueve el sincronizador hacia la marcha seleccionada. Las superficies de fricción sincronizan las velocidades del eje y sincronizan y engranan juntos.
La palanca de cambios, operada por el conductor, está conectada a una serie de varillas selectoras en la parte superior o lateral de la caja de cambios. Las varillas selectoras se encuentran paralelas a los ejes que llevan los engranajes.
El diseño más popular es la caja de engranajes de malla constante. Tiene tres ejes: el eje de entrada, el eje intermedio y el eje principal, que giran en cojinetes en la carcasa de la caja de cambios.
También hay un eje sobre el que gira el piñón loco de la marcha atrás.
El motor impulsa el eje de entrada, que impulsa el eje secundario. El eje intermedio hace girar los engranajes del eje principal, pero estos giran libremente hasta que se bloquean por medio del dispositivo sincronizador, que está ranurado en el eje.
Es el dispositivo sincronizador el que en realidad es operado por el conductor, a través de una varilla selectora con una horquilla que mueve el sincronizador para engranar la marcha.
El anillo de bloqueo, un dispositivo de retardo en la sincronización, es el refinamiento final en la caja de cambios moderna. Impide el acoplamiento de un engranaje hasta que las velocidades del eje estén sincronizadas.
En algunos automóviles, se instala una marcha adicional, llamada sobremarcha. Es más alta que la marcha superior y, por lo tanto, proporciona una conducción económica a velocidades de crucero.
Las marchas se seleccionan mediante un sistema de varillas y palancas accionadas por la palanca de cambios. La transmisión se transmite a través del eje de entrada al eje intermedio y luego al eje principal, excepto en transmisión directa (marcha superior), cuando el eje de entrada y el eje principal están bloqueados juntos.
