Los engranajes helicoidales, una maravilla de la ingeniería mecánica, son elementos fundamentales en la transmisión de potencia y movimiento en una amplia variedad de maquinarias y sistemas. Desde vehículos hasta maquinaria industrial, los engranajes helicoidales han demostrado su eficacia y versatilidad a lo largo de los años. Sin embargo, su influencia no se limita solo a la funcionalidad mecánica, ya que también tienen un papel intrigante en la generación del ruido característico que se produce al seleccionar la marcha atrás en muchos vehículos.
¿Qué son los engranajes helicoidales y cómo funcionan?
Los engranajes helicoidales son un tipo especializado de engranaje que se caracteriza por tener dientes cortados en forma de hélice en lugar de dientes rectos. Esta característica distintiva les otorga una serie de ventajas sobre otros tipos de engranajes, como los engranajes rectos. La disposición helicoidal de los dientes permite un contacto gradual y suave entre los dientes de los engranajes en lugar de un contacto abrupto, como ocurre en los engranajes rectos. Esto se traduce en una mayor capacidad de aporte de potencia gradual, una mayor eficiencia y una menor tendencia al desgaste prematuro.
El funcionamiento básico de los engranajes helicoidales implica la interacción de dos o más ruedas dentadas, cada una con dientes helicoidales cortados en su superficie. Cuando estos dientes entran en contacto, transmiten la potencia y el movimiento de un engranaje al otro. La inclinación helicoidal de los dientes permite una transición suave de la carga a lo largo de la superficie de los dientes, minimizando los impactos y las vibraciones que podrían surgir en los engranajes rectos.
La típica rueda dentada que vemos en las imágenes de la caja de cambios y los motores
Los engranajes helicoidales los vemos prácticamente en cualquier esquema de un motor, sobre todo cuando se focaliza en la caja de cambios. En la relación de marchas es clave contar con engranajes porque es la forma en la que se transmite la potencia desde el motor a las ruedas. En función de cómo queremos aplicar la potencia, optamos por una relación o por otro.
Por lo general, cada marcha está compuesta por dos engranajes. Uno de los engranajes es el que conecta con el motor, mientras que el otro es el que conecta con las ruedas.
Si queremos que por cada «giro» o revolución del motor tengamos pocos giros de las ruedas pero con mucha fuerza, que es lo que ocurre al poner primera marcha para iniciar el movimiento del coche, necesitaremos que el engranaje «del motor» sea pequeño y fácil de mover (aportar más fuerza), y que el engranaje «de las ruedas» sea grande, para que se mueva lentamente.
Conforme avancemos querremos subir de marcha, y según la marcha elegida, la relación entre el tamaño de los engranajes varía.
Estos engranajes son todos helicoidales y tienen ese característico aspecto tan clásico propio de la mecánica.
La marcha atrás no cuenta con engranaje helicoidal, y por eso hace ruido
Tal y como ya explicó nuestro compañero David Clavero en un artículo específico sobre el sonido de la marcha atrás, este se debe principalmente a que el engranaje con el que cuenta esta «marcha» no es helicoidal, sino que las ruedas dentadas son de dientes rectos.
Esta disposición hace que el engranaje funcione de una forma mucho menos fluida, lo que genera ruido con cada pequeño giro. Si multiplicamos esto por una gran cantidad de veces por minuto, tendremos ese ruido característico del coche cuando vamos marcha atrás.
Por supuesto, con el paso del tiempo y el desgaste de estos dientes, el ruido se hace más notable.
¿Y no podrían haber instalado engranajes helicoidales también para la marcha atrás? Realmente sí. Pero la búsqueda por reducir costes hace que no sea así. Los engranajes de dientes rectos pueden prescindir de sincronizadores, lo que abarata el coste de los mismos. Y con el paso de los años, el sonido clásico de la marcha atrás se ha convertido en algo identificativo de que un coche está circulando al revés.
Su relación con los coches eléctricos
Los engranajes helicoidales prácticamente no están presentes en los coches eléctricos. Los coches eléctricos no tienen una caja de cambios. Al menos, no tienen una caja de cambios física. El engranaje helicoidal sigue siendo un elemento clave en la industria, por lo que no se puede descartar que para alguna aplicación concreta en un coche eléctrico se incluya algún tipo de engranaje de este tipo. Sin embargo, los motores eléctricos nos llevarán a olvidar los típicos esquemas de los coches con engranajes helicoidales.
Tampoco escucharemos ese característico ruido en la marcha atrás. Un motor eléctrico puede girar en los dos sentidos sin un problema especial, por lo que no necesita de engranajes para invertir el sentido de giro de las ruedas, solo invertir el sentido de giro del propio motor.
Pero sí es anecdótico que los coches eléctricos requieran de un sonido característico (AVAS) para identificar que están en movimiento. Al igual que el ruido de los engranajes no helicoidales se convirtió en una referencia de que un coche estaba circulando marcha atrás, el ruido de los coches eléctricos, aunque simulado, es la referencia que nos dan de que están en circulación.
