Caja de cambios preselectora

El tipo más común de caja de cambios preselectora era la Wilson, que utilizaba un diseño epicíclico . ^{[ 5 ] [ 6 ]} Un precursor de la caja de cambios Wilson fue la caja de cambios epicíclica de control manual utilizada en los automóviles Wilson-Pilcher de 1901-1904 construidos en el Reino Unido. Uno de los directores de la compañía, Walter Gordon Wilson , se había convertido en defensor de los beneficios de la caja de cambios epicíclica, que permitía transmitir grandes pares manteniendo el control mediante una pequeña fuerza de entrada. ^{[ 7 ]} Walter Wilson fue un importante coinventor del tanque blindado durante y después de la Primera Guerra Mundial , ^{[ 8 ]} y fue responsable del tanque británico Mark V de 1918 que utilizaba una caja de cambios de dirección epicíclica. ^{[ 7 ] [ 9 ]} La Lanchester Motor Company en el Reino Unido también produjo automóviles con cajas de cambios epicíclicas de control manual desde 1900 y construyó un tanque experimental (la Lanchester Gearbox Machine o Experimental Machine K ) equipado con una caja de cambios epicíclica. ^{[ 10 ]}

Walter Wilson continuó experimentando con cajas de cambios epicicloidales para automóviles y en 1928 inventó su "caja de cambios Wilson". Walter y uno de los copropietarios de Armstrong Siddeley Motors fundaron la empresa Self-Changing Gears Ltd. (inicialmente llamada Improved Gears Ltd. ) para diseñar y fabricar la caja de cambios Wilson. ^{[ 11 ]} El Armstrong Siddeley Thirty de 1929 fue uno de los primeros automóviles en utilizar la caja de cambios Wilson. ^{[ 12 ]} La caja de cambios también fue fabricada bajo licencia por otros fabricantes, incluidos Cord, ERA, Daimler y Maybach. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

The driver pre-selected the next gear using a lever mounted to the steering wheel, then pressed the 'gear change pedal' (often located in place of the usual clutch pedal) to activate the gearchange at the desired time.^[15][16]

The Wilson gearbox was produced with a variety of clutches. The best-known is the fluid flywheel, used for touring cars such as the Daimler (Armstrong Siddeley used a centrifugal clutch).^[2] Sports cars used a Newton centrifugal clutch.^[2] This was a multiple plate dry clutch, similar to racing manual clutches of the time, but with the pressure plate centrifugally actuated to engage at around 600rpm.^[17] Pure racing cars, such as the ERA, avoided a clutch altogether and relied on the progressive engagement of the gearbox's band brake on lowest gear when starting.^[2] When fitted with a centrifugal clutch or fluid coupling, starting from a standstill involved simply selecting first gear, then the clutch would automatically engage once the accelerator pedal was pressed. On other cars, the gear change pedal functioned like a clutch when starting from a standstill.

The Wilson gearbox relied on a number of epicyclic gears, coupled in an ingenious manner that was also Wilson's invention. Successive gears operated by compounding or 'reducing the reduction' provided by the previous gear.^[18] A separate epicyclic was required for each intermediate gear, with a cone clutch for the straight-through top gear and a further epicyclic for reverse.^[19] Four gears were provided, at a time when many cars (especially American ones) usually only had a three speed gearbox. This was owing to the sporting, or indeed racing, market for the Wilson gearbox, so that the ratios could be more closely spaced. Although this same arrangement of epicyclics would become the precursor for the post-war automatic transmission,^[2] the automatic transmission's use of a torque converter, together with the broad power band and excess power of US V8 engines, meant that wider-spaced, thus fewer, ratios were acceptable. Unlike the "crash" gearboxes of the first half of the 20th century, the gearwheels in a preselector box are permanently in mesh in an epicyclic layout.

El cambio de marchas con la caja Wilson dependía del control de las bandas de freno que mantenían el anillo de cada epicicloidal en una posición fija. La banda de freno que se seleccionaba se controlaba mediante una leva giratoria, movida por la palanca de cambios. Solo se activaba una banda para cada selección de marcha. Esta pequeña palanca manual no podía proporcionar la fuerza suficiente para activar y bloquear la banda de freno, de ahí la necesidad del pedal. El movimiento real de las bandas de freno se controlaba mediante el mecanismo de palanca, una característica distintiva del diseño Wilson. ^{[ 19 ]} Cuando se presionaba y soltaba el pedal, una serie o barra colectora de palancas con forma de dedos era empujada hacia arriba por un fuerte resorte helicoidal, contra una serie de ligeros enlaces o puntales de accionamiento. ^{[ 20 ]} La posición de cada enlace se controlaba mediante el árbol de levas de selección de marchas. Si la leva (para cada engranaje) mantenía el mecanismo en su lugar, en lugar de permitir que se apartara, el dedo de la barra colectora presionaría, a través del puntal de accionamiento, sobre las palancas que controlaban las propias bandas de freno. Estas palancas proporcionaban el apalancamiento adicional necesario para mantener la banda de freno en su lugar, bajo la fuerza del muelle helicoidal, hasta que se volviera a presionar el pedal. Otra característica del diseño de Wilson era el uso de tuercas autoajustables en cada banda, para compensar el desgaste. La acción de acoplar y desacoplar cada banda era suficiente para hacer avanzar las tuercas de trinquete y así compensar el desgaste eliminando cualquier holgura. ^{[ 19 ] [ 20 ]}

El tanque blindado alemán Tiger I de 1942-1945 utilizaba una caja de cambios preselectiva fabricada por Maybach que ofrecía ocho relaciones. El mecanismo de cambio era hidráulico para reducir el esfuerzo del conductor. Se empleaban embragues en combinación, lo que permitía muchas más relaciones que los actuadores. Contaba con tres cilindros hidráulicos, cada uno con dos posiciones, que controlaban embragues de garras para trenes de engranajes dispuestos en cuatro ejes. Los cilindros se controlaban mediante una válvula rotativa en una sencilla palanca de cambios de cuadrante y se activaban empujando la palanca lateralmente hasta su tope. La combinación de los tres cilindros permitía ocho relaciones diferentes, aunque en reversa estas se limitaban a las cuatro más bajas. ^{[ 32 ]} Cuando los británicos estudiaron un tanque Tiger I capturado en 1943, el informe sobre la caja de cambios fue elaborado por Armstrong Siddeley Motors. ^{[ 33 ]}

Una caja de cambios multiembrague evita las dificultades del cambio de marchas al eliminar por completo la necesidad de cambiar de marcha . Funciona como varias cajas de cambios independientes, cada una controlada por un embrague distinto, interconectadas para evitar la selección múltiple. Seleccionar una marcha es cuestión de elegir el embrague adecuado. Una ventaja de este tipo es la facilidad para configurar el control remoto, ya que no existe un mecanismo de cambio de marchas propiamente dicho, sino simplemente una duplicación del mecanismo del embrague.

• 1929–1959 Armstrong Siddeley — varios modelos ^{[ 2 ] [ 36 ] [ 37 ]}
• Maybach 1929–1941 — varios modelos
• 1930-1958 Daimler : varios modelos, comenzando con el Daimler Double-Six de 1930 ^{[ 38 ] [ 39 ]} y terminando con el modelo One-O-Four en 1958. ^{[ 40 ]} El presidente de Daimler informó a los accionistas en su Junta General Anual en noviembre de 1933: «La transmisión de volante de inercia fluido Daimler cuenta ahora con tres años de éxito y más de 11 000 vehículos, desde  turismos de 10 CV hasta autobuses de dos pisos, con una potencia total superior a 160 000  CV, incorporan esta transmisión  ... Todavía no se ha demostrado que ningún otro sistema ofrezca todas las ventajas de la transmisión de volante de inercia fluido Daimler. Nuestros coches Daimler, Lanchester y BSA siguen siendo lo que nos propusimos crear  : los aristócratas de su clase y tipo  ... También hemos recibido numerosas consultas de mercados extranjeros. (Aplausos)». ^{[ 41 ]}
• 1931–1937 Crossley Ten y Crossley Regis utilizaron la caja de cambios ENV Tipo 75 ^{[ 37 ].}
• Lanchester 1931–1953 – todos los modelos, excepto algunos coches Roadrider con caja de cambios manual. ^{[ 42 ]}
• MG tipo K (1932-1934)
• 1932–1938 Riley Nine , Riley 12/4 , Riley 12/6 y varios otros modelos durante este período.
• Lagonda Rapier , 1934-1935
• 1936–1937 Cord 810/812
• 1948 Tucker 48
• 1955–1969 Goggomobil
• Hudson y Terraplane (1935-1938)

Las cajas de cambios preselectoras se utilizaron en varios coches y motocicletas de carreras, incluyendo el International Six Days Trial de 1921 y 1922 – Suiza donde las motocicletas Marcel Viratelle participaron con motocicletas de serie; la ERA R4D de 1935 , ^{[ 43 ]} y coches de subida de montaña como los Auto Union 'Silver Arrows' de la década de 1930 .

Varios autobuses construidos en el Reino Unido entre 1940 y 1960 aproximadamente tenían transmisión preselectora, incluidos los construidos por Leyland, ^{[ 44 ]} Daimler y AEC. El tipo AEC RT , un autobús comúnmente utilizado en Londres durante este período, utilizaba aire comprimido para accionar los cambios de marcha, ^{[ 45 ] [ 46 ]} mientras que otras cajas de cambios utilizaban accionamiento mecánico.

El funcionamiento típico de los autobuses londinenses consistía en una primera marcha muy corta, que solo se usaba en pendientes. Por ello, al arrancar, el conductor seleccionaba la segunda marcha, pisaba y soltaba el pedal de cambio para acoplar la transmisión y, a continuación, seleccionaba la tercera para cambiar de marcha en movimiento. Todo esto se hacía con el autobús parado. Al arrancar, solo se pisaba el pedal del acelerador, y el cambio a tercera marcha se realizaba simplemente pisando el pedal de cambio.

Los autobuses preselectores también se exportaron a varios países; el AEC Regent III con cajas de cambios tipo Wilson se utilizó en Australia Occidental durante 25 años como parte de la flota de transporte público desde 1950 hasta 1976. ^{[ 47 ]}

Algunas motocicletas James de la década de 1950 se fabricaron con motores Villiers y una caja de cambios preselectora. Para accionarlas, se presionaba el pedal de cambio para seleccionar la primera marcha, luego se accionaba la palanca del embrague y, al volver a su posición original, la marcha se acoplaba y la motocicleta avanzaba. Al presionar nuevamente el pedal de cambio se seleccionaba la segunda marcha, que solo se acoplaba después de accionar la palanca nuevamente.

Algunos de los primeros automotores de gasolina y diésel de la década de 1930 utilizaban la caja de cambios preselectora Wilson. Los automotores GWR 'Flying Banana' con motor AEC tenían una caja de cambios de este tipo. ^{[ 49 ]}