Historia y curiosidades del cambio de marchas

Los coches nacieron sin cambio de marchas, pero pronto se hizo imprescindible… y ahora llevan hasta 9. ¿Por qué cada vez los coches térmicos tienen más marchas? Cuántas más, ¿mejor? ¿Por qué los camiones tienen 20 velocidades? ¿Por qué los coches eléctricos no necesitan cambio? ¿Para qué sirve un cambio de marchas? ¿Qué es una «relación cerrada»? Muchas preguntas… y todas, y algunas más, las vamos a responder.

El cambio de marchas es muy, pero que muy importante en un coche con motor térmico, tanto si es deportivo como si no, y más todavía en los TT y en los vehículos pesados. Los camiones pueden tener entre 12 y 20 velocidades, más cuanto más pesados.

Al principio no había cambio de marchas

Los primerísimos coches no tenían cambio de marcha… desde el motor salía la transmisión directamente a las ruedas motrices. Eran coches muy sencillos con motores con una relación cilindrada potencia muy baja y que giraban a muy pocas vueltas. El que se considera primer coche de combustión, el Benz Patent Motorwagen tenía un motor de casi un litro de cilindrada y ofrecía entre 1,5 y 3 CV inicialmente a unas estratosféricas…. 400 rpm. Su velocidad máxima era de entre 13 y 16 km/h. Con estos datos imaginaréis que el coche no necesitaba más que un embrague, que al soltarlo, echaba a andar y no hacía falta nada más.

A medida que los coches eran más sofisticados, más pesados y más potentes, el problema era claro: Si la transmisión se diseñaba para arrancar sin problemas y si hacer patinar el embrague, muy delicado en esos años pioneros, el coche iba a correr muy poco… Y, al contrario, si querías que el coche corriese, para arrancar debías dejar patinar el embrague, insisto, muy delicado, a veces dos simples conos de corcho… había que inventar algo… pero resulta que ya estaba inventado.

Leonardo Da Vinci

¿Os suena Leonardo Da Vinci? Este genio, además de pintor y escultor diseño elementos mecánicos muy adelantados a su tiempo, entre ellos un «cambio de marchas» basado en unos conos, un principio idéntico al que ahora se usa en los Scooter de dos ruedas de «variador continuo». Se suele dar por bueno que fue Fred Lanchester quien aplicó la idea del cambio de marcha a primeros del siglo XX. Pensó: Una marcha para arrancar, que sea “cortita” y una más “larga” para poder circular más rápido con el motor más relajado de vueltas.

Alguien pensó que mejor que dos, tres: Una para arrancar, otra para circular por carreteras con curvas y pendientes y una tercera para circular en vías más llanas y rectas. Lo que sucede es que en los años 20 y 30 cambiar de marcha no era como ahora: La palanca de cambios era dura e imprecisa, el embrague duro y delicado y sincronizar todo no era sencillo… así que algunos «chauffeur» directamente arrancaban en segunda, por comodidad, castigando mucho el embrague de sus carísimos coches.

Siempre algunos metros en «primera»

Hay una frase celebra nada más y nada menos que de Ettore Bugatti que siempre decía: «Toujours, quelques mètres en premier», es decir, «siempre algunos metros en primera». Los cambios de 3 velocidades fueron los más comunes hasta los años 50 y 60 cuando llegaron las 4 velocidades.

Vamos haciendo historia, pero no hemos dicho para que sirve el cambio… aunque me imagino que ya lo sabéis. La brillante idea del cambio es conseguir que sea cuál sea la velocidad del coche, el motor vaya en el régimen de revoluciones más favorable.

¿Qué es «la directa»?

Hoy día se usa poco el terminó «directa» refiriéndose a la última marcha, algo más en coches clásicos. Y es que cuando comenzaron a proliferar los cambios de 4 marchas la última, la cuarta, era directa, es decir la relación era 1:1, el eje de entrada y salida del cambio giraba a las mismas revoluciones. Los ingenieros calculaban cual era la relación ideal, que era aquella en el que coche alcanzaba justo la velocidad con el motor girando justo al régimen de potencia máxima… era la relación perfecta.

Este sigue siendo cierto en competición, donde lo único que importa son las prestaciones. Si en un coche de carreras llegas a la potencia máxima en la recta cuando aún te quedan cientos de metros que recorrer, estas perdiendo velocidad… Pero si llegas a final de recta y el motor no ha llegado a su potencia máxima, eso quiere decir que también estás perdiendo velocidad.

Pero en los coches de calle no es así, porque las marchas más largas son para rodar con el motor muy bajo de vueltas en aras de obtener consumos más bajos y menos emisiones…. Raro es el coche de hoy día que alcanza su máxima en la última relación.

Aunque pueda parecer lo contario, puede resultar más difícil diseñar un coche de calle que uno de carreras… ¿el motivo? En el de competición solo buscas las máximas prestaciones y eso no es fácil, pero en el de calle estas lleno de compromisos.

En el caso del cambio de marchas necesitas una primera marcha que permita arrancar el coche cargado a tope, tirando de un remolque y en una rampa… porque ese caso puede darse y el coche tiene que poder arrancar sin destrozar el embrague. O sea, necesitas una primera muy “corta”. Por el otro lado necesitas una última relación que permita al coche circular a una velocidad relativamente alta, con el motor bajo de vueltas y girando a pocas revoluciones.

Saltos de marcha

Si solo tienes 4 ó 5 marchas, los llamados «saltos» entre marcha y marcha, es decir, el número de revoluciones que pierdes cuando subes de marcha o ganas cuando bajas. Van a ser altísimos. Por eso los modernos coches tienden a poner más y más relaciones, lo habitual hoy día es 6, pero hay muchos con 7, 8 e incluso 9, especialmente si el cambio es secuencial.

El mundo de las carreras es distinto. El coche siempre arranca en llano y con un solo pasajero y en cuando a la última relación ya sabes: Velocidad y potencias máximas deben coincidir. Así que el salto entre marcha y marcha, la caída de vueltas, puede ser muy pequeña. Eso se llama cambio de «relación cerrada».

Nos vamos a los extremos: Un camión grande raro es que tenga menos de 16 ó 18 velocidades. Y un coche eléctrico suele tener exactamente… ninguna. Aunque los hay que utilizan cambio de dos velocidades. ¿Por qué esta diferencia? En los camiones hay un dato clave: Una cabeza tractora de alrededor de 6 ó 7 toneladas puede llevar cargas de hasta 25.000 kg… es decir… ¡más de 4 veces su peso! Aunque los motores de los camiones son muy potentes y con mucho par, necesitan marchas muy cortas para poder arrancar en pendiente.

Motores eléctricos

En cambio, los motores eléctricos ofrecer su máximo para 0 revoluciones… Siempre pongo el ejemplo del destornillador o taladro eléctrico o del coche de slot… aunque llegues a para el motor sigue haciendo fuerza… no se “cala” como un motor térmico.

Hoy no tocaba hablar de cómo funciona un cambio de marchas, sino de porqué es necesario y por qué con tantas marchas… si queréis que hablemos del funcionamiento, ya sabéis: Vuestros deseos son órdenes.

Coche del día

El coche del día va a ser el VW Golf R32 MK4. ¿El motivo? Fue el primer coche que probé con cambio DSG de doble embrague secuencial y de 6 velocidades. Con su tracción total y sus 250 CV me sigue pareciendo uno de los mejores VW Golf de la historia.

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