La caja de cambios es el mecanismo que permite transformar el giro y potencia del motor en movimiento y fuerza en las ruedas del auto. Esto se logra mediante un complejo sistema de piñones de diferentes tamaños y posiciones, que van acoplándose al sistema del motor. Existen dos tipos de cajas de cambios:
- La manual, en la que el cambio de marcha se realiza a través de la palanca de cambios.
- La caja de cambios automática, donde el cambio lo aplica el mismo auto en la medida que el vehículo se desplaza.
Componentes y sistemas relacionados
Chasis
El chasis es la estructura principal donde irán montados todos los componentes del vehículo. Puede ser una estructura autoportante, como una cáscara o tipo H (escalera), donde se monta el resto del vehículo.
Frenos
El freno de disco se basa en un disco que rota junto con la rueda, y en pastillas de freno que se aplican contra el disco cuando se presiona el pedal de freno. Este proceso genera la fricción necesaria para transformar la energía cinética del vehículo en calor, lo que provoca su desaceleración. Este sistema representa una mejora al sistema de tambor, ya que logra mejores resultados en frenado, en el manejo de temperatura; y en la actualidad es el sistema más usado por los fabricantes de automóviles.
El freno de tambor es un sistema de frenado donde unas zapatas metálicas presionan contra el interior de un tambor metálico. Estas zapatas están revestidas con diferentes aleaciones y materiales que ayudan a lograr un frenado eficiente. Esta tecnología ya viene de salida, ya que los autos modernos están fabricándose con frenos de disco en las cuatro ruedas.
El freno de estacionamiento es un sistema de freno auxiliar que, como su nombre lo indica, se activa para inmovilizar el vehículo de forma permanente cuando este queda estacionado.
Es el sistema que permite que un pequeño empuje del pie sobre el pedal de freno se trasforme en la presión necesaria para detener un vehículo de gran peso en movimiento. En la actualidad, según la tecnología del vehículo, este servofreno puede ser hidráulico, neumático o eléctrico.
Carrocería
La carrocería es la estructura que se dispone sobre el chasis para albergar a los ocupantes y la carga del vehículo. En el caso de los chasis autoportantes, la carrocería está incluida en la estructura y solamente añade elementos estéticos.
Suspensión
El sistema de suspensión consta de un conjunto de piezas y sistemas que buscan reducir las vibraciones producidas por las imperfecciones del camino. Generalmente, se utilizan elementos como resortes, amortiguadores hidráulicos, ballestas metálicas, barras estabilizadoras, entre otros elementos. La disposición de estos elementos y su configuración otorga al vehículo características especiales, como suavidad, capacidad de carga, maniobrabilidad y estabilidad.
Clutch o disco de embrague
El embrague es una pieza fundamental en el funcionamiento de un vehículo, ya que permite conectar y desconectar el giro permanente del motor a las ruedas para que estas se muevan solamente cuando sea necesario. Esto se logra gracias al acoplamiento y desacoplamiento de unos discos situados entre el motor y la caja de transmisión. Esta función hace posible el trabajo de la caja de cambios y su uso correcto puede regular la potencia que se envía a las ruedas en ciertas situaciones.
Diferencial
Esta pieza es fundamental para que un vehículo pueda realizar curvas. Esto, porque logra que el movimiento uniforme de las ruedas de tracción se transforme en movimientos diferentes al hacer un giro, permitiendo que la rueda que queda por el interior del giro de menos vueltas que la rueda que va por el exterior del giro.
ECU
La ECU, conocido también como la Unidad de Control del Motor, es el cerebro del auto. Este dispositivo controla el nivel de combustible que se suministra al motor, el aire, el punto de ignición, la apertura de válvulas, el turbocompresor, entre otros. La ECU es una compleja computadora con información fundamental para el correcto funcionamiento del auto. Las marcas pueden dotar de diferentes configuraciones para un mismo auto dependiendo de dónde se usará el vehículo.
Batería y radiador
Uno de los componentes más importantes de un vehículo automotor es la batería. Esta pieza almacena energía eléctrica y la libera para alimentar diversos sistemas del vehículo. Para ello, existe el radiador, que se encarga de disipar el calor generado por el motor durante su funcionamiento, evitando que se sobrecaliente. El radiador, que es parte del sistema de refrigeración, trabaja a través de un fluido refrigerante, que normalmente es una mezcla de agua y anticongelante, que circula por el motor. Este fluido absorbe el calor del motor y luego pasa por el radiador, donde se enfría al entrar en contacto con el aire que pasa a través de él.
Consideraciones para la conducción off-road
Existen una serie de concepto mecánicos que es imprescindible conocer antes de adelantarnos en el tema, partiendo por la premisa que no existe un vehículo ideal, si no simplemente vehículos que se ajustan en menor o mayor medida a los requerimientos de una travesía, es por ello que habitualmente encontraremos comentarios que tal vehículo es fabuloso pero por ejemplo si carece de espacio de carga no es el adecuado para una travesía de varios días o por el contrario en una salida corta a una playa o duna puede resultar mucho mas eficiente un pequeño jeep de 3 puertas que un gran vehículo de 2 toneladas, sin que por ello uno sea malo o el otro bueno.
Los motores a gasolina se caracterizan por tener una gran potencia, es decir pueden realizar el trabajo más rápido, por ejemplo una motocicleta de pistas puede llegar a las 12.000.- revoluciones por minuto (Rpm) lo que traduce en una aceleración infernal que en tan sólo 3 segundos llegaría a los 100 klms. por hora. Sin embargo ese motor sería incapaz de remolcar un auto por una cuesta ya que su fuerza o torque es muy bajo.
Así al otro extremo tenemos un motor de un bus que escasamente logra girar a 4.000.- Rpm. Esta diferencia de prestaciones esta determinada por el funcionamiento mismo de ambos motores.
En el caso de los motores bencineros, el combustible es quemado por una chispa producida por las bujías y la gasolina al ser más explosiva lo hace más rápido, por su parte un motor diésel no funciona encendiendo el combustible con una chispa sino por simple compresión, eso hace que el proceso de quema de combustible sea más lento, pero para alcanzar el nivel de compresión necesaria para encender el diésel se requiere una construcción muy sólida del motor, por lo que un motor diésel pesará bastante más y su longevidad será mucho mayor, junto con ello generalmente la carrera de los pistones, es decir la dstancia que recorren, es mucho menor en los bencineros para poder girar más rápido y aumentar la potencia y en los diesel son muchos más largas lo que les permite aumentar el torque pero girando más lento.
Un efecto muy desagradable, especialmente en el manejo offroad de los turbos, es que necesitan cargarse, es decir aumentar la presiòn del colector de escape para poder funcionar, por eso requieren al menos 2.000.- rpm, esto se traduce que cuando estamos a bajas revoluciones y aceleremos no sentiremos respuesta hasta que el turbo logre su presión de trabajo, lo que resulta muy molesto por ejemplo para salir de un arenal. Resulta fundamental poder determinar que tipo de uso offroad haremos de nuestro vehículo para poder definir si nos acomoda un motor diésel o bencinero.
Sistemas de tracción
Quizás uno de los puntos mas diferenciadores entre estos vehículos es el sistema de tracción, en un vehículo convencional la fuerza del motor es transferida a través del cigueñal a la caja de cambios y desde ahí a las ruedas traseras mediante el eje cardan en el caso de las camionetas o en el caso de los autos a las ruedas delanteras a través de las juntas homocinéticas.
- AWD (All Wheel Drive): en este caso la tracción esta conectada de forma permanente a las 4 ruedas (generalmente en relación 70% adelante, 30% atrás) pero acá no se busca prestaciones off road o fuera de carretera, si no mas bien obtener mejores prestaciones en ruta, al tener un mejor agarre en curvas y optimizar la potencia entregada por el motor.
- 4WD: En esta categoría se presentan vehículos que permiten seleccionar el modo de operación de conducción normal 4×2 (tracción a dos ruedas) o 4×4 (tracción a 4 ruedas), en este caso la relación de tracción generalmente es 60% y 40% y esta orientada a obtener mejor tracción, esta categoría es conocida como vehículos Todo Camino, puesto que pueden sortear varios escenarios de nieve, barro, arena, etc. pero siempre que no presenten condiciones muy accidentadas(cuando existan caminos).
- 4×4: Pero en realidad cuando hablamos de off road la gran diferencia la hace la caja reductora, situada inmediatamente después de la caja de cambios, permite reducir la relación de salida de la caja de cambios, obteniendo el doble del torque aplicado a la ruedas sacrificando la velocidad, en la practica nos encontraremos con una palanca o un interruptor que nos permitirá alternar entre 2H, 4H y 4L.
- 4H : Tracción a la 4 ruedas, tal como en el caso de los 4wd, la distribución de la tracción se dirige a las 4 ruedas de forma simultanea, lo que se busca es sortear los diversos obstáculos y permite una conducción a altas velocidades (hasta los 80 kml/hrs.
- 4L : Al seleccionar esta opción, además de aplicar la tracción a las cuatro ruedas, entra en funcionamiento el reductor, con ello se obtiene un alto torque a la ruedas pero limitando la velocidad, la L, de Low (bajo) se refiere a la velocidad con que podemos desplazarnos, solo hasta los 40 klm/hrs. puesto que en esta modalidad el motor se sobre revoluciona.
Cubos Manuales y Automáticos
- Cubos Manuales: En este caso en las ruedas delanteras encontraremos una perilla que se puede girar entre las posiciones Free y Lock.
- Cubos Automáticos: Son aquellos que no tienen el selector Free/Lock en las ruedas delanteras.
En algunos vehículos es posible pasar desde la conducción normal en 2H a 4H sin necesidad de detener el vehículo, se puede realizar hasta los 40 klm/hrs. no obstante para pasar de 4H a 4L siempre es necesario detener el vehículo, con el uso de sistemas computarizados en la caja de transferencia hoy es posible seleccionar las distintas opciones de tracción mediante un botón en el panel de instrumentos, siendo el computador a bordo el que realizara la operación de conexión cuando los parámetros de velocidad sean los correctos.
Finalmente tenemos que referirnos a un último elemento en el sistema de distribución de la tracción, cual es el diferencial. Este elemento recibe desde el eje cardan la fuerza enviada desde le motor que ha pasado por la caja de cambios y la transfer y la distribuye entre sus dos ruedas. La mayoría de los vehículos doble tracción dispone de este elemento en el eje trasero, mientras que en el delantero se opta por la distribución de potencia a través de junta homocinéticas, siendo este último sistema mas frágil pero más barato de fabricar, además se dispone de un diferencial central que cumple la misma función de distribuir la fuerza motriz pero este no va conectado a las ruedas obviamente si no que sus salidas son al diferencial delantero y por otro lado al diferencial trasero.
Para terminar este punto es importante recalcar que por ningún motivo se debe activar la tracción (4H y 4L) sobre asfalto ya que originara un daño profundo a todo el sistema, como del mismo modo es importante mantener neumáticos del mismo tamaño adelante y atrás, especialmente en los AWD.
Neumáticos
Toda la potencia del motor y las diferentes fórmulas de distribución de la tracción terminan en los neumáticos, convirtiéndose en elementos fundamentales en un vehículo 4×4.
Neumático para barro MT(Mud Terrain) : Están diseñados para barro principalmente, se caracterizan por tener grandes calugas en sus bandas y en el lateral del neumático, su diseño permite al girarlos a gran velocidad desalojar el barro que se adhiere y mejorar la tracción, en arena tienden a escarbar mas de la cuenta pero en un vehículo potente se logran muy buenos desempeños, son muy ruidosos en carretera y ofrecen poca adherencia en asfalto, siendo hasta peligrosos en pavimento al disminuir la capacidades de frenado del vehículo.
Neumático para todo terreno AT(All Terrain)
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