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1. CAJA DE CAMBIOS
Ing. Cristian Castro
Ingeniero Mecánico

2. AGENDA
1. CONCEPTOS GENERALES
2. TIPOS DE CAJAS DE CAMBIOS
3. COMPONENTES PRINCIPALES
4. PARTES DE LA CAJA DE CAMBIOS BÁSICA
5. FUNCIONAMIENTO DE LA CAJA DE CAMBIOS
6. FALLAS COMUNES
7. FUNCIONAMIENTO CAJA DE CAMBIOS
AUTOMÁTICA
SISTEMA DE TRANSMISIÓN EN MAQUINARIA PESADA. 7/2/20XX 2

3. CONCEPTOS GENERALES
Información General
• La caja de cambio es el componente de la transmisión que se ocupa
de la regulación de los cambios de par del vehículo. El par de torsión
se modifica de acuerdo con la marcha seleccionada en la caja de
cambios.
• Si el vehículo no dispusiera de caja de cambios, es decir, si el motor
estuviera directamente conectado a las ruedas conducidas, la
velocidad del vehículo no sobrepasaría los 8 km/h. Esto se debe a que
las variaciones de par serían insignificantes.
Resumen
• La caja de cambios regula las relaciones de par motor del vehículo. A
un par alto le corresponde una marcha corta. A mayor velocidad, más
larga debe ser la marcha.
Ejemplo de Texto al pie de página 27/2/2022 3

4. TIPOS DE CAJAS DE CAMBIOS
Ejemplo de Texto al pie de página 27/2/2022 4
En los últimos años, el desarrollo de la transmisión se ha concentrado en la caja de cambios.
El objetivo es mejorar las características de conducción del vehículo y simplificar la labor del
conductor.
Se ha desarrollado una serie de modelos de caja de cambios construidas para vehículos
específicos en función de las tareas que debe ejecutar el vehículo.
Las cajas de cambios se dividen en tres grupos fundamentales:
Cajas de cambios manuales (1): los cambios de marcha los efectúa el conductor.
Cajas de cambios automáticas (2): los cambios de marcha son completamente automáticos con
ayuda de la información obtenida por los sensores y otras unidades de mando del vehículo.
Cajas de cambio semiautomáticas (3): el conductor selecciona las marchas y un sistema
electrónico controla los cambios.

5. COMPONENTES PRINCIPALES DE CAJAS
DE CAMBIOS
Ejemplo de Texto al pie de página 27/2/2022 5
La caja de cambios está dividida fundamentalmente en cuatro partes:
Cárter del embrague (C) – este cárter une la caja de cambios al motor y protege el
embrague.
Reductora (S) – la reductora proporciona a los piñones dos gamas, permitiendo la
utilización de velocidades de gama alta y gama baja.
Caja de cambios básica (B) – La caja de cambios básica contiene los piñones básicos,
un piñón de marcha ultra lenta y piñones de marcha atrás.
Mecanismo de alcances (R) – el mecanismo de alcances consiste en un engranaje
planetario que dobla el número de velocidades operativas de la caja de cambios
básica (B).

6. PARTES DE LA CAJAS DE CAMBIOS BÁSICA
Ejemplo de Texto al pie de página 27/2/2022 6
Caja de cambios básica
La caja de cambios básica contiene los piñones y los ejes que permiten el cambio de marchas.
Los ejes principales son:
• el árbol de entrada o primario (1)
• el árbol principal (2)
• el árbol intermediario (3)
• el árbol de marcha atrás (4)
Los piñones van instalados en los ejes. Hay cinco piñones de cambios sincronizados además del
piñón de marcha ultra lenta y el de marcha atrás que no está sincronizado.

7. PARTES DE LA CAJAS DE CAMBIOS BÁSICA
Ejemplo de Texto al pie de página 27/2/2022 7
Caja de cambios básica: árbol primario y árbol secundario
Árbol primario (1)
También llamado árbol de entrada, el primario se encarga de transmitir el par motor a
la caja de cambios. El par se transmite a través del disco de embrague.
Este árbol va apoyado en cojinetes instalados en el cárter de embrague.
Árbol principal (2)
El árbol principal lleva los cinco piñones de cambios sincronizados. Estos piñones
giran locos sobre cojinetes de agujas y cojinetes de rodillos.
Este árbol va apoyado en el primario y en cojinetes de rodillos instalados en el cárter
de la caja de cambios básica.

8. PARTES DE LA CAJAS DE CAMBIOS BÁSICA
Ejemplo de Texto al pie de página 27/2/2022 8
Caja de cambios básica: árbol intermediario y árbol de marcha atrás
Árbol intermediario (1)
El árbol intermediario sólo lleva piñones fijos, es decir, piñones que se han instalado a presión en
el árbol y que siempre giran a la misma velocidad que el árbol. El intermediario recibe el par
transmitido por el primario y va apoyado en el interior del cárter del embrague y el cárter trasero
de la caja de cambios.
Árbol de marcha atrás (2)
El piñón de marcha atrás va instalado en el árbol de marcha atrás. El piñón de marcha atrás está
ubicado entre el piñón conductor, situado en el árbol principal, y el piñón de toma de fuerza,
instalado en el intermediario. La función del piñón de marcha atrás es cambiar el sentido de giro
del árbol principal y el árbol de salida o secundario. Cuando el piñón de marcha atrás cambia el
sentido de giro del árbol principal, el movimiento inverso se transmite a través del secundario a
las ruedas motrices y el vehículo retrocede.

9. PARTES DE LA CAJAS DE CAMBIOS BÁSICA
Ejemplo de Texto al pie de página 27/2/2022 9
Caja de cambios básica: horquillas de selección y bomba de aceite
Aparte de árboles y engranajes, la caja de cambios básica incluye horquillas de selección y la
bomba de aceite.
Horquillas de selección (1)
Las horquillas de selección regulan el movimiento de los manguitos de acoplamiento del eje
principal para engranar las diferentes velocidades. Las horquillas selectoras reciben el
movimiento selector de los ejes selectores. Están instalados con fiadores formando juntos la
unidad de selección.
Bomba de aceite (2)
Las cajas de cambios de mayor tamaño se engrasan mediante bombas de aceite que envía el
aceite a todos los puntos de engrase de la caja. La bomba de aceite va sujeta en el interior de la
caja de cambios. La acciona un piñón conectado al intermediario, a través del piñón de marcha
atrás.

10. PARTES DE LA CAJAS DE CAMBIOS BÁSICA
Ejemplo de Texto al pie de página 27/2/2022 10
Mecanismo de alcances
La caja de cambios va apoyada por un mecanismo de alcances de doblamiento de las velocidades:
• Gama alta
• Gama baja
El uso del mecanismo de alcances dobla el número de velocidades de la caja de cambios básica, tal como se requiere para los
camiones modernos. El mecanismo de alcances consiste en un engranaje planetario que transmite directamente el par motor desde
el eje principal a los piñones conductores:
1. Satélite
2. Corona
3. Anillo de acoplamiento
4. Piñón central
5. Portasatélites
De los cambios de velocidades del mecanismo de alcances se ocupa un cilindro neumático (6).

11. PARTES DE LA CAJAS DE CAMBIOS BÁSICA
Ejemplo de Texto al pie de página 27/2/2022 11
Gama alta (A)
Cuando la corona (1) queda bloqueada al porta satélites por medio de un anillo de
acoplamiento (2), gira toda la unidad trasera de satélites. El par motor transmitido por
la caja de cambios básica atraviesa directamente el engranaje planetario. De este
modo, la caja de cambios funciona con la gama alta de las velocidades.
Gama baja (B)
La corona (3) queda bloqueada al cárter de la caja de cambios provocando el giro de
los satélites situados entre la corona (3) y el piñón central. Los porta satélites (5) giran
en el mismo sentido que el piñón central pero a una velocidad más lenta.
De este modo, el par motor transmitido por la caja de cambios debe pasar por los
satélites activándose la gama baja de las velocidades.

12. FUNCIONAMIENTO DE LA CAJA DE
CAMBIOS
Ejemplo de Texto al pie de página 27/2/2022 12
Funcionamiento del mecanismo de alcance
Un interruptor situado en el pomo de la palanca sirve para accionar el
mecanismo de alcance.
Para seleccionar la gama baja, empuje el interruptor hacia abajo (1). Actúa sobre
el primer y el tercer piñón.
Para seleccionar la gama alta, levante el interruptor (2). Actúa sobre el cuarto y
el sexto piñón.

13. FUNCIONAMIENTO DE LA CAJA DE
CAMBIOS
Ejemplo de Texto al pie de página 27/2/2022 13
Reductora o “splitter”
El propósito de la reductora es “seccionar” las velocidades de la caja de cambios para
proporcionar una gama alta y una gama baja asociada a cada uno de los piñones.
CONCLUSIÓN
Las cajas de cambios que disponen tanto de una reductora y de un mecanismo de
alcances como las SR y VT, presentan 12 velocidades de cambios sincronizados, dos
de marcha ultralenta y cuatro de marcha atrás sin cambios sincronizados.

14. FUNCIONAMIENTO DE LA CAJA DE
CAMBIOS
Ejemplo de Texto al pie de página 27/2/2022 14
Funcionamiento de la reductora
Como en el mecanismo de alcances, hay un interruptor situado en el pomo de la
palanca que activa o desactiva la reductora.
Nota:
El interruptor de la reductora no es el mismo que el del mecanismo de alcances.
Para seleccionar la gama alta de los piñones, coloque el interruptor en H (Alta).
Para seleccionar la gama baja de los piñones, coloque el interruptor en L (Baja).

15. FUNCIONAMIENTO DE LA CAJA DE
CAMBIOS
Ejemplo de Texto al pie de página 27/2/2022 15
Reductora: gama alta
Al poner el interruptor del pomo de la palanca en H (Alta), se activa una válvula
de relé (1).
La válvula de relé (2) está ubicada de manera que permite el paso de aire
comprimido al cilindro neumático (3).

16. FUNCIONAMIENTO DE LA CAJA DE
CAMBIOS
Ejemplo de Texto al pie de página 27/2/2022 16
Al pisar el pedal del embrague, la válvula de mando de la reductora (1) envía el
aire al cilindro neumático (2).
El aire desplaza el pistón del cilindro para activar la gama alta de los piñones.
A continuación, la válvula de mando de la reductora (1) activa un interruptor y
enciende un testigo en el panel de instrumentos que indica al conductor que se
ha seleccionado la gama alta de los piñones.

17. FUNCIONAMIENTO DE LA CAJA DE
CAMBIOS
Ejemplo de Texto al pie de página 27/2/2022 17
Reductora: gama alta
Al poner el interruptor del pomo de la palanca en L (Baja), se activa una válvula
de relé (2).
La válvula de relé (2) está ubicada de manera que permite el paso de aire
comprimido al cilindro neumático (3).

18. FUNCIONAMIENTO DE LA CAJA DE
CAMBIOS
Ejemplo de Texto al pie de página 27/2/2022 18
Al pisar el pedal del embrague, la válvula de mando de la reductora (1) envía el
aire al cilindro neumático (2).
El aire desplaza el pistón del cilindro para activar la gama baja de los piñones.

19. FUNCIONAMIENTO DE LA CAJA DE
CAMBIOS
Ejemplo de Texto al pie de página 27/2/2022 19
Caja de cambios manual: sincronización de componentes
El objetivo de la sincronización es simplificar los cambios de marcha ajustando la diferencia de
velocidad entre el árbol principal y el intermediario durante los cambios.
La caja de cambios está equipada con muchos dispositivos de sincronización:
1. manguito de acoplamiento
2. anillo de acoplamiento
3. Piñón
4. anillo de sincronización
5. cuerpo de embrague

20. FUNCIONAMIENTO DE LA CAJA DE
CAMBIOS
Ejemplo de Texto al pie de página 27/2/2022 20
Funcionamiento de la sincronización
El cuerpo de embrague está conectado al árbol principal por medio de ranuras. El manguito de
acoplamiento rodea el cuerpo de embrague. La función de este manguito es desplazar el cuerpo
de embrague hacia el anillo de sincronización y conectarlo al anillo de acoplamiento.
El anillo de sincronización queda atrapado entre el cuerpo de embrague y el anillo de
acoplamiento por la acción del manguito. El roce producido en el anillo de sincronización regula
las velocidades del cuerpo de embrague y el manguito. Además de alcanzar la misma velocidad,
el manguito engrana con el anillo de acoplamiento.
En esta posición, el piñón va completamente fijo en el eje principal a través del cuerpo de
embrague y puede transmitir el par motor a las ruedas motrices a través del secundario.

21. FUNCIONAMIENTO DE LA CAJA DE
CAMBIOS
Ejemplo de Texto al pie de página 27/2/2022 21
Funcionamiento de los dispositivos de sincronización
El juego de dispositivos de sincronización funciona del siguiente modo:
El anillo de sincronización (4) queda atrapado entre el cuerpo de embrague (5) y el anillo de
acoplamiento (2) por la acción del manguito de acoplamiento (1).
El roce producido en el anillo de sincronización regula las velocidades del cuerpo de embrague y
el manguito.
Además de alcanzar la misma velocidad, el manguito engrana con el anillo de acoplamiento.
En esta posición, el piñón (3) va completamente fijo en el eje principal a través del cuerpo de
embrague y puede transmitir el par motor a las ruedas motrices a través del secundario.

22. FUNCIONAMIENTO DE LA CAJA DE
CAMBIOS
Ejemplo de Texto al pie de página 27/2/2022 22
Componentes externos de la caja de cambios
La caja de cambios está provisto de una serie de componentes externos para evitar
que la caja de cambios resulte dañada y para simplificar los cambios de marchas.
Estos componentes varían según el modelo de la caja de cambios. Las cajas de
cambio constan fundamentalmente de:
1. una válvula de inhibición 2. válvulas de seguridad 3. válvulas de relé 4. válvulas de
solenoide 5. una válvula inhibición 6. conexiones eléctricas 7. un sensor 8. un cilindro
de regulación
Se ofrecerá una descripción más detallada de estos componentes en los módulos que
presentan modelos específicos de cajas de cambios.

23. FUNCIONAMIENTO DE LA CAJA DE
CAMBIOS
Ejemplo de Texto al pie de página 27/2/2022 23
Caja de cambios manual
La caja de cambios manual se acciona mediante una palanca de cambios (1).
La palanca de cambios (1) va apoyada en un soporte guía (2).
Al desplazar la palanca (1), el movimiento se transmite a la caja de selección de
selección de ejes (5) mediante una barra de transmisión (3) y la palanca de mando (4).
La palanca de mando va conectada al eje de regulación lateral (6) de la caja de
selección (2).
La caja de selección (2) acciona, a su vez, los ejes selectores de la caja de cambios.

24. FUNCIONAMIENTO DE LA CAJA DE
CAMBIOS
Ejemplo de Texto al pie de página 27/2/2022 24

25. FALLAS COMUNES EN CAJAS DE
CAMBIOS
Ejemplo de Texto al pie de página 27/2/2022 25
Bloqueo al intentar cambiar de marcha: Los bolillos de seguridad bloquean el acceso a más de una
marcha a la vez, pero si se desgastan entrarán dos a la vez y el eje secundario se quedará atascado al
girar a dos velocidades diferentes. Hay que colocar bolillos nuevos.
Ruido al meter una marcha: Probablemente hablamos de un desajuste del embrague, algo que se suele
solucionar con la tensión del cable del embrague y el reajuste del tope para que la operación de
desembrague sea completa. Conviene revisar el desgaste de los sincronizadores y el estado de los
anillos.
Dificultad para meter marcha: El mando del embrague podría estar desajustado y habría que tensar de
nuevo el cable. En caso de persistir, es recomendable lubricar y ajustar el varillaje de accionamiento del
cambio.
CAUSAS DE FALLA:
HOLGURA ENTRE ENGRANAJES: La holgura entre engranajes produce que la caja de cambios haga un
ruido excesivo. En coches con muchos kilómetros a sus espaldas es lógico que los engranajes de
desgasten y se produzcan ruidos. Este molesto sonido se produce por un mal asiento de los engranajes
entre ellos ya que han ido perdiendo material a lo largo de los años. ¿Solución? Desmontar la caja de
cambios y abrirla. Este trabajo tiene un coste elevado y, como medida provisional, puede ser una buena
solución utilizar algún aditivo con base de teflón.
DESGASTE DE LOS COJINETES: El desgaste entre los cojinetes es otra de las 7 mayores averías de las
cajas de cambio manual. El desgaste de los cojinetes de la caja de cambios sobre la que se apoyan los
ejes puede producir un mayor ruido del normal. Al igual que la holgura entre engranajes, la única
solución es desacoplar el motor de la caja de cambios y abrirla.
FALLOS EN LAS VARILLAS DEL CAMBIO: Un fallo en las varillas del cambio puede producir que tengas
una dificultad en la inserción de las marchas. Las varillas o mecanismo de mando son los elementos
que transmiten el movimiento desde la palanca de cambio al interior de la caja de cambios. La
deformación de estos elementos o de los ‘silenblocks’ que los unen es una de las mayores averías de
los cambios manuales. Una simple revisión de estos elementos puede ser suficiente para que las
marchas entren con suavidad.

26. FALLAS COMUNES EN CAJAS DE
CAMBIOS
Ejemplo de Texto al pie de página 27/2/2022 26
ACEITE INADECUADO: El aceite es uno de los elementos más importantes de una caja de
cambios ya que debe de garantizar en todo momento la lubricación correcta de todo el
mecanismo. Por supuesto, si quieres evitar averías en tu caja de cambio manual, debes llevar un
mantenimiento periódico y sustituir el aceite de forma periódica. Eso sí, cuando cambies el
aceite de la caja de cambios debes utilizar el recomendado por el fabricante. Un lubricante
demasiado espeso o con características diferentes puede hacer que tengas dificultades para
cambiar de marcha.
SINCRONIZADORES DESGASTADOS: Si los sincronizadores del cambio manual está desgastados
es posible que alguna marcha se desengrane por arte de magia. Esta avería suele suceder en los
coches que llevan recorridos muchos kilómetros. Reparar esta avería de la caja de cambios
manual es muy costosa ya que tendrás que desmontar el cambio y abrir la caja. De nuevo, te
vuelves a encontrar con muchas horas de trabajo y un coste elevado.
DEFECTOS EN EL EMBRAGUE: Un defecto en el embrague puede producir que tengas dificultad a
la hora de insertar las marchas. Es decir, el desembrague no se realiza de forma total y este
mecanismo no estará funcionando de forma correcta. Puede que sea que el embrague ya está
gastado, que no está lo suficientemente tensado (en coche antiguos) o, simplemente, que el
conductor tiene la manía de no pisar a fondo el pedal.
JUNTAS EN MAL ESTADO: Las juntas en mal estado pueden provocar fugas de aceite por la
carcasa del cambio. Esta avería en la caja de cambios suele suceder en coches con muchos
kilómetros a sus espaldas. Una solución temporal, que no te recomendamos, es alguna pasta
tapajuntas que se solidifican en la zona de las fugas. Es muy similar a los tapa-fugas del sistema
de refrigeración. ¿La mejor solución? Abrir el cambio y sustituir las juntas dañadas.

27. FUNCIONAMIENTO DE CAJAS DE
CAMBIOS AUTOMÁTICA
Ejemplo de Texto al pie de página 27/2/2022 27

28. fin de la clase
¡GRACIAS!
Ejemplo de Texto al pie de página 27/2/2022 28