Comencemos por decir que se llama relación de desmultiplicación a la relación entre dos engranajes distintos o al cociente de dividir el número de dientes del piñón conducido; en el conocido ejemplo de la bicicleta, la relación de desmultiplicación es el cociente entre el número de dientes del plato y el número de dientes de la corona. En una bicicleta, la relación normal oscila entre 6 y 8. Pero en un automóvil, el giro del motor es enormemente más elevado que el giro de las piernas del ciclista, por lo que las relaciones son siempre sensiblemente más cortas (sin olvidarnos de que también hay que contar con la desmultiplicación de la diferencial). Normalmente, las relaciones de desmultiplicación de las marchas de un automóvil se escalonan entre 4/1 y 1/1; precisamente la relación 1/1 se llama directa y es frecuente sea las de la 4ta velocidad (de ahí que a menudo se llame directa a esta última marcha).
Precisamente lo que hace una caja de cambios es engranar dos piñones de distinto número de dientes para lograr una relación adecuadas a la potencia del motor, su peso, sus neumáticos y la velocidad máxima deseada.
En una caja de cambios se trata, pues, de conectar piñón conductor y conducido para obtener la correcta relación. Pero a la velocidad de giro del motor, incluso desembragando, al acoplar los dos piñones que giran a distinta velocidad plantea muy delicados problemas técnico. Por ello se ha recurrido al sistema de “toma constante” o de permanente engranaje: los dos engranajes, conducido y conductor, permanecen girando unidos, pero el conducido en un eje en el que no está unido, que sirve de ayuda al funcionamiento de la caja y que recibe el nombre de tren fijo, árbol intermedio o tren secundario.
La función de la palanca de cambios ya no es engranar los piñones requeridos, sino poder hacer que el piñón del tren fijo esté solidario a su eje. Esto se consigue por medio de unos dentados de arrastre que se introducen en el interior de las coronas de piñones y que se desplazan longitudinalmente sobre el eje por medio de unas nervaduras o acanalados.
Para engranar la primera velocidad se empuja la palanca de cambios hacia delante, con la cual el desplazable “A” se introduce en el interior del piñón del tren fijo o eje secundario, con lo cual eje piñón se hacen solidarios; los demás engranajes permanecen conectados, pero giran “locos” sobre el tren fijo. Por el mismo procedimiento se van introduciendo las otras velocidades.
En cuanto a la marcha atrás, se conecta por medio de un piñón inversor que, al interponerse entre conducido y conductor, invierte el sentido de giro.
Pero la mejor forma de conocer el funcionamiento de la caja de cambios es examinar los dibujos que se incluyen, donde los engranajes están mercados en rojo. Los movimientos del “carrete” corresponden a las de la palanca de cambios, de modo que la primera y la tercera se engranan normalmente moviendo la palanca en la misma dirección, pero con distintos ángulos, y la segunda y la cuarta, también.
En cuanto a la marcha atrás, entra en juego un piñón inversor encargado de cambiar el sentido de giro.
Hay una serie de varillas que conectan la palanca de cambios con las horquillas que mueven los desplazables, y que son los encargados de fijar al eje los piñones, que hasta ese momento están girando locos.
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Fuente: Internet / Mecánica / Caja Mecánica (Manual)