La caja de cambios de un camión transmite la potencia del motor a las ruedas con muchas relaciones de marcha, que se obtienen sumando a la caja principal etapas splitter (medias marchas) y de gama. En una caja automatizada (AMT) los engranajes son los de una manual, pero una centralita gobierna el embrague y el cambio mediante actuadores; en vehículos pesados, por lo general, con aire comprimido.
En resumen:
- La AMT añade a la caja manual un accionamiento automático del embrague y del cambio; en su versión básica no lleva convertidor de par.
- La caja de un vehículo pesado combina caja principal, splitter y gama para llegar a 12 o 16 marchas.
- Si el camión no mete marcha, se revisa de fuera hacia dentro: primero la presión de aire, el embrague y los elementos de mando, y por último el interior de la caja.
- Tras cambiar el embrague, un actuador o la centralita de una AMT puede hacer falta calibrar con un equipo de diagnosis.
¿Qué es una caja automatizada (AMT) y en qué se diferencia de la de un turismo?
En una AMT (caja manual automatizada) el interior de la caja es el de una manual; lo que cambia es quién acciona el embrague y mete la marcha. La centralita elige la marcha según la velocidad, la posición del acelerador y la carga del motor, y en la mayoría de los modelos no hay pedal de embrague. A veces se la llama «caja robotizada» o, sin más, «automática», pero su estructura es distinta a la de una automática con convertidor de par.
En las AMT de turismo suelen cambiar de marcha cilindros hidráulicos o motores eléctricos. En el camión, la caja principal y las etapas splitter y de gama se accionan por lo general con actuadores neumáticos, y en muchos modelos el embrague también.
¿Cómo funciona la caja de cambios de un camión? Caja principal, splitter y gama
La caja de cambios de un vehículo pesado es, por lo general, una caja de engranajes de toma constante: a una caja principal de tres a cinco marchas se le añade una etapa de gama (range) y, en muchos modelos, otra de medias marchas (splitter) para obtener muchas marchas hacia delante. Por ejemplo, una caja principal de tres marchas con splitter y gama da 3 × 2 × 2 = 12 marchas.
En las cabezas tractoras pesadas lo más habitual son 12 marchas y también se usan cajas de 14 o 16; los camiones ligeros y medios llevan cajas con menos marchas.
La potencia pasa del embrague al eje primario y de este al eje intermedio. Los piñones del eje intermedio están siempre engranados con los que giran libres sobre el eje principal; la marcha se mete cuando un manguito deslizante bloquea el piñón correspondiente con el eje principal mediante el dentado de acoplamiento.
El uso de sincronizadores (anillos que igualan las velocidades de giro al meter la marcha) depende del diseño: en algunas cajas manuales las marchas de la caja principal están sincronizadas, mientras que en muchas AMT la caja principal puede ir sin sincronizadores porque las revoluciones se igualan por vía electrónica.
Hay tantas marchas porque el motor diésel rinde bien en un margen estrecho de revoluciones: los escalones cortos lo mantienen en ese margen con carga alta y en pendiente, y las primeras marchas, muy cortas, facilitan el arranque con carga.
- Caja principal: da las marchas básicas; en la manual las mete el conductor con la palanca, y en la AMT, un actuador.
- Splitter (medias marchas): divide cada marcha en dos escalones. En la manual se preselecciona con un botón en la palanca; en muchos diseños el cambio se produce al pisar el embrague a fondo.
- Gama (range): en muchos diseños es un grupo planetario situado tras la caja principal que divide las marchas en gama baja y gama alta. Se selecciona pasando la palanca de una H a otra (esquema de doble H) o con un botón; el cambio se produce con la caja principal en punto muerto, y según el diseño lo controla una válvula o un mecanismo de bloqueo montado en la caja.
El splitter y la gama suelen cambiarse con cilindros neumáticos; la posición de las etapas y la forma de accionarlas varían según el fabricante.
¿Qué diferencia hay entre caja manual, AMT y automática con convertidor de par?
Las tres transmiten la potencia del motor a las ruedas; la diferencia está en quién acopla y quién cambia de marcha, y de qué manera.
| Característica | Manual | AMT | Automática con convertidor de par |
|---|---|---|---|
| Acoplamiento | Pedal; con frecuencia con servoembrague neumático | Embrague en seco y actuador; en la mayoría de los modelos, sin pedal | Convertidor de par en lugar de embrague; las marchas se engranan con embragues de láminas internos |
| Quién cambia de marcha | El conductor; splitter y gama con aire | La centralita y, por lo general, actuadores electroneumáticos | La centralita; embragues de láminas de accionamiento hidráulico y trenes planetarios |
| Interrupción de la tracción al cambiar | Sí | Breve | Prácticamente ninguna |
| Lo que maneja el conductor | Embrague, palanca, botón de splitter y de gama | Selector de marchas: D, N, R y modo manual | Selector de marchas |
| Mantenimiento destacado | Embrague, cables y torreta de mando, válvulas neumáticas | Presión y calidad del aire, actuador, sensores, calibración | Aceite y filtro de la caja, refrigeración del aceite |
Una automática con convertidor de par lleva entre el motor y la caja un convertidor de par lleno de aceite en lugar de un embrague en seco, y cambia de marcha con trenes planetarios y embragues de láminas de accionamiento hidráulico. Es más habitual en autobuses urbanos y camiones de recogida de residuos, con muchas paradas y arranques; en las cabezas tractoras de larga distancia es más frecuente la AMT.
Entre la manual y la AMT hay también una solución intermedia: en los sistemas de cambio electroneumático de algunos fabricantes (en algunos se denomina EPS) el conductor pisa el embrague y guía la palanca, y son cilindros neumáticos los que meten la marcha.
¿Cómo funciona el sistema de mando del cambio y de qué piezas se compone?
El sistema de mando del cambio es el conjunto de piezas mecánicas, neumáticas y electrónicas que transmite la orden de marcha del conductor, o de la centralita, a las horquillas de la caja y a las etapas splitter y de gama.
En la caja manual
- Caja principal: palanca de cambios → cables de cambio o varillaje → torreta de mando → eje de selección y engrane y horquillas. La torreta de mando es el mecanismo que transmite el movimiento de la palanca a la caja; según el modelo está en la cabina, en el chasis o sobre la propia caja.
- Splitter: botón de splitter → válvula del splitter → cilindro del splitter.
- Gama: interruptor de doble H o botón → válvula de gama → cilindro de gama.
Con el tiempo los cables pueden estirarse y dar holgura, y los retenes de los cilindros neumáticos pueden perder aire; en la mayoría de los diseños, el cilindro del splitter y los cables de cambio se sustituyen por separado, sin abrir la caja.
En la AMT
- Selector de marchas y centralita: la centralita recibe información de los sensores de régimen de los ejes de la caja y de los sensores de posición de marcha, y se comunica con la centralita del motor por la red de datos del vehículo (CAN).
- Actuador de cambio: cilindros neumáticos gobernados por electroválvulas seleccionan y meten la marcha en la caja principal; en el EPS también la mete un cilindro de cambio de este tipo. En algunos diseños es un motor eléctrico el que selecciona y mete la marcha.
- Cilindros de splitter y de gama: cambian las etapas con aire, igual que en la caja manual; la centralita gobierna sus válvulas.
- Actuador del embrague: sustituye al pedal; en muchas AMT de vehículos pesados es neumático y en algunas, eléctrico.
El cilindro del splitter y el cilindro de cambio son piezas distintas; no deben confundirse al buscar el recambio.
El cambio de marcha paso a paso
Un cambio típico en una AMT sigue la secuencia siguiente; el orden y el método pueden variar según el diseño.
- 1. La centralita pide a la centralita del motor que reduzca el par.
- 2. Se desacopla el embrague y la caja pasa a punto muerto.
- 3. Se igualan las revoluciones a la nueva marcha: al reducir, sube el régimen del motor; al subir, según el diseño, un freno del cambio (freno del eje intermedio) frena el eje.
- 4. Se mete la nueva marcha.
- 5. Se acopla el embrague y se vuelve a dar par.
¿De dónde viene el aire de mando?
El aire de mando procede del compresor y de la unidad de tratamiento de aire que también alimentan los frenos, y se reparte a través de la válvula de protección multicircuito (válvula de protección de cuatro circuitos). Esta válvula da prioridad a los circuitos de freno; el circuito de los consumidores ajenos al freno, como el mando de la caja, se llena después. Por eso, tras arrancar el motor, una AMT puede no meter marcha hasta que la presión haya subido lo suficiente.
El aire con humedad, óxido o aceite desgasta antes las válvulas y los retenes de los cilindros. Por eso el mantenimiento del secador de aire afecta también al mando del cambio.
Si no entra la marcha, ¿falla la caja o el sistema de mando?
Cuando cuesta meter marcha se revisa de fuera hacia dentro: primero la presión de aire, el embrague y los elementos de mando (válvula, cilindro, cable, sensor), y por último el interior de la caja.
| Síntoma | Causa probable | Comprobación | Qué hacer |
|---|---|---|---|
| Cuesta meter las marchas y rascan al engranar (manual, EPS) | El embrague no desacopla del todo; reglaje de cables o torreta incorrecto; servoembrague neumático averiado (si lo lleva); desgaste de los sincronizadores | Pedal y servo del embrague; entrada de las marchas con el motor parado; holgura de los cables | Reparar o ajustar el embrague; si hay desgaste interno, taller de cajas de cambio |
| El splitter no cambia o tarda | Válvula del splitter; fuga en el retén del cilindro del splitter; conducto de aire; botón o su conexión | Si hay aire a la salida de la válvula; fuga con agua jabonosa; conexión eléctrica | Kit de reparación o sustitución de la válvula o del cilindro |
| La gama no cambia y el vehículo se queda en una gama | Válvula de gama; válvula o interruptor que libera el cambio de gama en punto muerto; cilindro de gama; poco aire | Si la válvula se activa con la caja principal en punto muerto; fuga en el cilindro; presión de aire | Reparación o sustitución de la válvula o del cilindro |
| La AMT no mete marcha, el cuadro se queda en N o muestra un aviso de avería | Presión de aire insuficiente; tensión de batería baja; electroválvula del actuador; sensor de posición; conector o cable; desgaste del embrague | Manómetro; tensión de la batería; códigos de avería con equipo de diagnosis; fuga de aire en el actuador | No cambiar piezas sin leer el código de avería; calibrar tras la sustitución |
| La palanca tiene holgura y la marcha no queda en su sitio | Desgaste de casquillos y articulaciones de la torreta; cable estirado o roto; reglaje | Conexiones de cables y torreta; holgura | Kit de reparación del cable o de la torreta; reglaje |
| Zumbido en la caja, la marcha salta | El reglaje del mando impide que la marcha se asiente del todo; desgaste interno (rodamiento, piñón, horquilla, dentado de acoplamiento); falta de aceite | Reglaje del mando; nivel de aceite y fugas; partículas metálicas en el aceite drenado | Reglaje; si hay desgaste interno, taller de cajas de cambio |
Seguridad: inmovilice el vehículo en suelo llano con el freno de estacionamiento, ponga calzos en las ruedas, deje la caja en punto muerto (N en la AMT), pare el motor y quite el contacto; en la AMT, con el contacto dado la centralita puede accionar válvulas y actuadores.
Antes de desmontar una válvula o un cilindro, vacíe el aire del circuito, porque un tapón o una pieza a presión puede salir despedido. Si va a bascular la cabina, siga las instrucciones del fabricante para el basculamiento y el bloqueo de seguridad.
Si la marcha entra con rascado, lo primero que hay que descartar fuera de la caja es que el embrague no desacople del todo; la comprobación del pedal, de la bomba y del servo se explica en el artículo sobre los síntomas de avería de la bomba de embrague.
Cuando la palanca tiene holgura y la marcha no queda en su sitio, se mira primero el lado del mando. Con desgaste de casquillos y articulaciones suele bastar un kit de reparación; si la carcasa de la torreta está dañada, hay que cambiarla entera. Para estas piezas puede consultarse la categoría de mando de la palanca de cambios y kits de reparación.
¿Cómo elegir la pieza de mando y cuándo acudir al taller?
La pieza de mando del cambio se elige cruzando la placa de identificación de la caja, el número de bastidor (VIN), el año del modelo y el número OEM de la pieza desmontada. No basta con el modelo del vehículo, porque un mismo modelo puede llevar cajas y equipos de mando distintos.
- Número de pieza: el de la pieza desmontada y sus referencias cruzadas; cilindros de aspecto idéntico pueden diferir en la carrera, en la medida de conexión y en la disposición de las tomas.
- Kit de reparación o pieza completa: si la carcasa y la superficie del cilindro están sanas y el problema es un retén o una junta, basta con el kit; si hay grietas, corrosión o rayaduras, hace falta la pieza completa.
- Tras el montaje: prueba de fugas y comprobación del funcionamiento de todas las marchas, del splitter y de la gama.
- En la AMT: tras cambiar un actuador, un cilindro, el embrague o la centralita puede hacer falta calibrar (autoaprendizaje) con equipo de diagnosis; manda la instrucción del fabricante.
Un aceite de tipo o viscosidad inadecuados puede endurecer el cambio de marchas; cómo elegir el correcto se explica en el artículo sobre qué tener en cuenta al elegir aceite de transmisión.
Si se oyen ruidos procedentes del interior de la caja, hay partículas metálicas en el aceite drenado, se repite un código de avería de la AMT o la sustitución exige calibración, hay que llevar el vehículo a un taller de cajas de cambio con equipo de diagnosis adecuado.
Para las piezas de mando, en el catálogo de MPT se puede buscar por número OEM y comparar vehículos y referencias cruzadas entre las piezas de mando y válvulas de la caja de cambios.