Caja de cambios

¿Qué es la caja de cambios de una moto? ¿Cuál es su función?

Es un conjunto de piezas metálicas que engranan entre sí. Ubicada dentro del cárter del motor, abajo de todo. La función de la caja de cambios es proporcionar a la rueda la fuerza o par y la velocidad.
Para entender esto podemos dar el ejemplo con los cambios de la bicicleta:
Si colocamos un cambio muy blando, estamos pedaleando mucho para avanzar poco, con lo cual se puede lograr subir una pendiente o transportar mucho peso, porque de esta forma se logra mucha fuerza pero poca velocidad. En cambio, si colocamos un cambio muy duro, prácticamente no van a poder pedalear. Ese cambio se utiliza solo cuando ya estamos en velocidad. Cuando estamos quietos, colocamos un cambio blando, al ganar velocidad, pasamos a un cambio más duro. Y de esta manera, con la misma energía que pedaleaban antes, con el paso del cambio, vamos a ir mucho más rápido.

Ahora reemplazamos los pedales de la bici, por las RPM del motor, y es exactamente lo mismo. La primer marcha tiene mucha fuerza, el motor levanta altas vueltas, pero llegamos a unos 50 km/h. A medida que vamos subiendo de marchas, logramos ganar más velocidad.



En la 1ra marcha (donde tenemos más fuerza, pero poca velocidad) pedaleamos en la bicicleta unas 10 vueltas, para que la rueda dé una sola vuelta. En la 2da marcha tenemos que pedalear 5 vueltas para que la rueda dé una vuelta. En la 3ra marcha 3 contra 1, y así hasta llegar a una marcha que es una vuelta de pedaleo por una vuelta de la rueda.

Si nosotros estamos quietos y queremos dar una vuelta a la rueda con un solo pedaleo nos va a costar demasiado esfuerzo, pero si utilizamos una marcha más baja, podemos hacer más pedaleos y así logramos avanzar sin tanto esfuerzo. La relación entre cada pedaleo y vuelta de rueda es un ejemplo no exacto para comprender la función de la caja. En un motor, se comparan las vueltas del cigüeñal contra las vueltas del piñón. Por ejemplo, en la 1er marcha podemos tener 5 vueltas del cigüeñal contra una vuelta del piñón, pero en la 5ta marcha es 1 a 1.


Cabe aclarar que todos estos números son a modo de comparación, cada moto y bicicleta tiene una relación en particular.

Sus partes

Acá tenemos 5 ejes o piezas.

– Eje primario y eje secundario. Cada eje tiene una serie de engranajes que cumplen la función de cada marcha, 1ra, 2da, 3ra etc. Algunos engranajes están sólidos al eje y otros están locos. Luego explicaremos eso.
– Selectora, cumple la función de desplazar los engranajes, con unas piezas en forma de «C», para lograr el pasaje de cambios.

– Eje de la palanca. Un extremo sale por fuera del motor y contiene la palanca de cambios que nosotros controlamos. En el otro extremo contiene una serie de piezas que comandan a la selectora.
– Eje de arranque o patada. Contiene un solo engranaje en la punta engranando con la 1ra marcha.
Estas fotos son de una moto 110 cc con caja de 4ta. La imagen de los dos ejes (primario y secundario) es de otra moto con 5 marchas.

¿Cómo funcionan mecánicamente las marchas/cambios de la caja?

Para poder entender el funcionamiento primero detallaremos un poco mejor las características de los ejes principales.

– Eje primario: tiene un extremo engranado directo con el embrague. Esto significa que nosotros al apretar el embrague dejamos sin tracción a la caja. Este eje contiene todos los ejes más pequeños. El de la 1º marcha es el más pequeño y el de la 5º marcha es el más grande. En este caso tenemos como engranajes fijos al eje la 1º 2º 3º y los locos son 4º y 5º.
– Eje secundario: un extremo sale por fuera del motor para colocar el piñón y a su vez la cadena. Este eje contiene todos los engranajes más grandes. Ahora tenemos el de la 1º marcha más grande y el de la 5º es el más chico. Los engranajes fijos son 4º y 5º y los locos son 1º 2º y 3º.

Todos los cambios están engranados continuamente con su pareja del otro eje, lo único que se modifica al pasar los cambios es el desplazamiento horizontal de algunos engranajes fijos, pero siempre están engranados con su pareja del otro eje.

Los engranajes fijos son los que están sólidos al eje, es decir que giran si o si juntos, eje con engranaje. Y los engranajes locos son los que giran libremente, sin girar junto al eje. Los fijos son los que pueden desplazarse horizontalmente hacia un lado u otro para poder enganchar y así arrastrar al engranaje loco que tienen a su lado. Dejo unas imágenes para que se pueda entender cómo es que un engranaje fijo puede arrastrar a un engranaje loco.


Vemos que todos los engranajes fijos contienen un estriado en su interior, con el cual engranan con el eje, haciendo que giren ambos continuamente. Y los ejes locos tienen su interior totalmente liso, únicamente desliza sobre el eje. Pero también vemos esos «dientes» que sobresalen en los fijos, y en el caso de los locos pueden tener otros dientes sobresaliendo, cavidades o agujeros pasantes. Estos «dientes» encajan en las cavidades o traban con los otros dientes de los engranajes locos. Entonces, un engranaje fijo, se desliza sobre el eje horizontalmente para fijar a un engranaje loco que tenga a su lado.

Ejemplo del acoplamiento de los engranajes para cada marcha

Veamos que sucede en cada posición de la selectora, es decir, punto muerto y todas sus marchas. Recuerden que la fuerza inicial es en el eje primario porque está conectada directamente con el embrague y el final es el eje secundario, ya que en él va el piñón y cadena para enviar la fuerza a la rueda.

– Punto muerto: el giro del eje primario hace girar únicamente a los engranajes fijos, en este caso son 1º 2º y 3º, los locos son 4º y 5º entonces no giran. Pero 1º 2º y 3º del eje secundario son locos, entonces sería imposible que se transmita la fuerza al eje secundario de este modo.

– 1º: nuevamente el giro del eje primario hace girar a los engranajes de la 1º 2º 3º. Si ven la imagen, se darán cuenta que la 1º del eje secundario es loco, pero la 4º está a su lado y es fija. Entonces, para que la 1º del eje secundario se vuelva sólida, la selectora desplaza horizontalmente a la 4º para enganchar sus dientes con la 1º y así arrastrarlo. En este momento, gracias a la 4º, se podría decir que la 1º se volvió sólida al eje. Y ahora sí, conseguimos que ambos engranajes de 1º sean sólidos a su eje, por lo que comienza a transmitirse la fuerza al eje secundario.

– 2º: Engranaje fijo del eje primario y loco en el eje secundario. En el eje secundario tenemos la 5º fija a su lado, él se desplaza para arrastrar a la 2º convirtiéndola en sólida.
– 3º: Engranaje fijo en el eje primario y loco en el eje secundario. En el eje secundario tenemos la 5º y 4º fija, dependiendo del diseño podría ser cualquier de las dos que le pueda dar el arrastre. En este caso se nota que la 5º tiene sus dientes apuntando hacia la 3º.

– 4º: Ahora sería lo mismo, pero a la inversa, en este caso el engranaje loco está en el eje primario y fijo en el secundario. Por lo tanto, el que se desplaza la 3º del eje primario para arrastrar a la 4º.
– 5º: Nuevamente el engranaje loco está en el eje primario y el fijo en el eje secundario. En este caso el engranaje de 3º del eje primario se desplaza para arrastrar a la 5º.

Eje primario y secundario de la caja de cambios/marchas


Sí, es muy complejo. Nada fácil de entender a la primera. Luego de todo esto nosotros tenemos entra cada engranaje una serie de arandelas de separación y arandelas seeger. Por lo general las seeger mantienen a los engranajes locos en su posición y las arandelas de separación mantiene cierta distancia entre algunos engranajes.

Cuando nosotros pasamos mal un cambio y genera ese ruido tan doloroso, lo que estamos dañando mayormente son esos dientes laterales que encastran entre engranaje y engranaje. Uno se imagina que es el dentado del engranaje propiamente dicho pero no. Detalle para tener en cuenta, la precisión y delicadeza que lleva una caja de cambios es extrema. Ante el mínimo error de diseño o fabricación puede comenzar a fallar, generar ruidos, molestias etc.

¡Espero que se haya entendido! ¡No se olviden de comentar sus dudas o aportar un comentario acá abajo!

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Dificultad:

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