La caja de cambios es uno de los sistemas mecánicos más importantes y a la vez más optimizados de los monoplazas de F1. En este artículo os damos unas nociones básicas sobre cuál es la función de este componente, dónde se ubica y cuáles son sus partes.
La caja de cambios es el componente encargado de adaptar el par y la velocidad de salida del motor a la que se necesita en cada momento en las ruedas motrices, mediante ejes, engranajes y actuadores. Todos los vehículos que emplean un motor de combustión necesitan una caja de cambios (ya sea manual o automática). Gracias a ella, la curva de par motor se podrá modificar para obtener desde un par elevado a baja velocidad hasta un par reducido a alta velocidad, buscando cubrir todos los estados intermedios.
La caja de cambios en la F1:
Centrémonos ahora en las cajas de cambios empleadas en la F1. Los monoplazas emplean una caja de cambios semiautomática secuencial, accionada por un solo embrague. El piloto gestiona el cambio de marchas mediante las levas de su volante, bajando la marcha con la mano izquierda y subiéndola con la derecha. Los monoplazas actuales cuentan con ocho marchas en sentido de avance y otra más para la marcha atrás.
En cuanto a su localización, la caja de cambios se fija tras el motor, a su vez directamente unido al monocasco del vehículo. Ejerce por tanto también una función estructural. Por un lado forma parte de la estructura de impacto trasera, mientras que por otro, sirve como elemento de fijación de la suspensión trasera. Los materiales principales de la caja de cambios son el aluminio, el magnesio y el titanio, si bien se combinan con algunas piezas de fibra de carbono buscando reducir el peso de la misma.
Los elementos de la caja de cambios:
¿Cuáles son las partes internas de la caja de cambios? Si bien es un componente independiente, entre el eje de salida del motor y el eje primario que recibe la fuerza del mismo, nos encontramos con el embrague, que, actuado hidráulicamente, permite conectar o desconectar ambos elementos, interrumpiendo en este segundo caso el flujo de energía de la unidad de potencia a las ruedas del vehículo.
Ya dentro de la caja de cambios nos encontramos con dos ejes o árboles, el primario y el secundario. El eje primario es el encargado de recibir el par motor. Dicho eje alberga los engranajes directamente tallados sobre el mismo y se encuentra colocado en la parte inferior de la caja de cambios. Por su parte, el eje secundario o eje de salida de la caja de cambios sostiene unos engranajes que, colocados sobre rodamientos que los permiten girar libremente sobre el mismo, pueden ser bloqueados mediante otros elementos llamados sincronizadores.La función de los rodamientos es permitir que, cuando no estén bloqueados por el sincronizador, los engranajes giren libremente en contacto con los del eje primario, sin hacer girar al eje de salida.
Los sincronizadores se mueven bloqueando los engranajes cuando el cilindro selector los acciona. El cilindro selector no es más que una pieza cilíndrica con unos canales tallados que gira sobre su propio eje, forzando a la horquilla del selector a desplazarse y bloquear mediante un embrague de empuje (dog clutch) el giro del engranaje respecto al eje de salida. Cuando dicho embrague de empuje se acopla al nervado interior de los engranajes, el eje de salida comenzará a girar solidario al eje dentado y transmitirá el giro al diferencial trasero del monoplaza.
Para poder realizar el cambio de marchas rápidamente, la caja de cambios cuenta con dos cilindros selectores, de modo que siempre habrá una segunda marcha lista esperando a que se desacople la actual. De esta forma, siempre habrá un cilindro selector para las marchas impares y otro para las pares.
¿Cómo funciona la caja de cambios?
Ya sólo nos queda explicar cómo controla el piloto el cambio de marchas. Cuando éste acciona una de las levas, se envía una petición a la centralita electrónica, que comprueba cuál es el estado del embrague, la velocidad del motor y de las ruedas. Tras esto, comienza la apertura del embrague para interrumpir el flujo del giro entre el motor y el eje de entrada de la caja de cambios. Es en ese momento cuando simultáneamente se desacopla uno de los engranajes (por ejemplo marcha impar) y se acopla el siguiente (marcha par). Una vez la centralita comprueba que se ha acoplado correctamente la marcha deseada, se cierra el embrague y se vuelve a transmitir el par motor hacia el diferencial trasero, esta vez con una relación de transmisión distinta.
Por último, pero no menos importante, hay que prestar especial atención a la refrigeración y lubricación de este componente, que se realiza mediante aceite. La caja de cambios cuenta con un depósito propio de aceite y una bomba que se encarga de circular. Dicha bomba se encuentra actuada mediante el giro de los propios ejes de la caja de cambios, creando un sistema independiente. El aceite cumple con una función tanto de refrigeración como de lubricación, asegurando que el contacto entre los engranajes sea el adecuado y no se produzcan daños en su interior.
Referencias:
[1] Wikipedia., (27 de junio de 2010) F1 Gearbox.jpg. Online en: https://ja.m.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:F1_Gearbox.jpg.
[2] Ottocrank (18 de octubre de 2024) Online en: https://www.threads.com/@ottocrank/post/DBPleKIp1Q-
F1 Dictionary. Gearbox. Online en: https://www.formula1-dictionary.net/gearbox.html
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