thumb|300px|Palanca de preselección de marchas en la columna de dirección de un Daimler Fifteen de 1934
Una caja de cambios con preselector (o caja de cambios preselectora) es un tipo de transmisión manual utilizado principalmente en turismos y coches de carreras en la década de 1930, en autobuses de 1940 a 1960 y en vehículos blindados de 1930 a 1970. La característica definitoria de una caja de cambios preselectora es que la palanca de cambio de marcha le permite al conductor "preseleccionar" la siguiente marcha, normalmente con la transmisión en la marcha actual hasta que el conductor presiona el "pedal de cambio de marcha" en el momento deseado.
El diseño eliminó la necesidad de que el conductor dominara la sincronización del accionamiento combinado del pedal de embrague y de la palanca de cambios para lograr un cambio suave en una transmisión manual no sincronizada. La mayoría de las transmisiones con preselector evitan por completo que el conductor tenga que controlar un embrague, aunque algunos sistemas lo incluían para partir desde parado. Eran más comunes antes de la adopción generalizada de la transmisión automática, por lo que se consideraron en comparación con el tipo de transmisión manual "cajas de cambio de choque".
Las cajas de cambios con preselector se comercializaban en ocasiones como "autocambiables", aunque esta es una descripción inexacta, ya que se requiere que el conductor elija la marcha (y que accione manualmente el cambio en algunos diseños). Una transmisión automática dispone de una verdadera "caja de cambios autocambiable", ya que puede disponer la marcha más adecuada sin la intervención del conductor.
Hay varios diseños mecánicos radicalmente diferentes de la caja de cambios con preselector. El más conocido es el diseño de Wilson. Peter Banjo Meyer: The Wilson Preselector Gearbox, Armstrong Siddeley Type; pbm verlag, Seevetal, Hamburg, Germany, 2011 Algunas cajas de cambios, como la Cotal, cambiaban de marcha inmediatamente cuando se movía el control, sin requerir el pedal de cambio de marcha independiente.
Ventajas En comparación con las transmisiones manuales de la época (que no eran sincronizadas), las cajas de cambios preseleccionadoras eran más fáciles de utilizar sin problemas, ya que no requerían utilizar técnicas como el doble embrague. También tenían tiempos de cambio más rápidos, podían manejar mayores potencias, tenían menos peso y podían cambiar bajo carga.
Una ventaja de diseño de muchas cajas de cambios preseleccionadoras es que los componentes de fricción son frenos en lugar de embragues. Esto significaba que podían usarse bandas de freno no giratorias para las piezas sujetas a desgaste, lo que da como resultado un diseño más simple que un componente giratorio como un embrague típico. Los componentes de desgaste también podían montarse en el exterior del mecanismo (en lugar de encerrarse dentro de él), proporcionando un acceso más fácil para el mantenimiento y el ajuste.
Diseños Wilson right|thumb |Puesto de conducción de un Bugatti Type 51 de 1931, con el accionamiento de una caja de cambios preselectora Wilson
El tipo más común de caja de cambios preselectora era la Wilson, que usaba un diseño epicíclico. Un precursor de la caja de cambios Wilson fue la caja de cambios epicíclica controlada manualmente utilizada en los automóviles Wilson-Pilcher (1901-1904) construidos en el Reino Unido. Uno de los directores de la empresa, Walter Gordon Wilson, se había convertido en un defensor de los beneficios de la caja de cambios epicíclica, que permitía transmitir grandes pares sin dejar de ser controlable mediante una pequeña fuerza de entrada. Walter Wilson fue uno de los principales inventores del carro de combate blindado durante y después de Primera Guerra Mundial, y fue responsable del Tanque Mark V británico de 1918 que usaba una caja de cambios de dirección epicíclica. La empresa británica Lanchester Motor Company también produjo automóviles con cajas de cambios epicicloidales controladas manualmente a partir de 1900 y construyó un tanque experimental (Lanchester Gearbox Machine o Experimental Machine K) equipado con una caja de cambios epicicloidal.
Walter Wilson continuó experimentando con cajas de cambios epicicloidales para automóviles y en 1928 inventó la denominada "caja de cambios Wilson". Walter y uno de los copropietarios de la compañía Armstrong Siddeley Motors formaron la empresa Self-Changing Gears Ltd. (inicialmente llamada "Improved Gears Ltd.") para diseñar y construir la caja de cambios Wilson. El Armstrong Siddeley Thirty de 1929 fue uno de los primeros automóviles en utilizar la caja de cambios Wilson. La caja de cambios también fue construida bajo licencia por otros fabricantes, incluidos Cord, ERA, Daimler y Maybach.
El conductor preseleccionaba la siguiente marcha usando una palanca montada en el volante, luego presionaba el 'pedal de cambio de marcha' (a menudo ubicado en lugar del pedal del embrague habitual) para activar el cambio de marcha en el momento deseado.
La caja de cambios Wilson se produjo con distintos tipos de embragues. El más conocido es el acoplador hidráulico, utilizado para turismos como el Daimler (Armstrong Siddeley utilizó un embrague centrífugo). Los coches deportivos usaban un embrague centrífugo Newton, un sistema multidisco similar a los embragues manuales de carreras de la época, pero con la placa de presión accionada centrífugamente para acoplarse a alrededor de 600 rpm. Los coches de carreras puros, como el ERA, evitaban utilizar un embrague por completo y confiaban en el acoplamiento progresivo del freno de banda de la caja de cambios en la marcha más baja al arrancar. Cuando la caja estaba equipada con un embrague centrífugo o un acoplamiento hidráulico, comenzar desde parado implicaba simplemente seleccionar la primera marcha, y a continuación el embrague se acoplaba automáticamente una vez que se pisaba el pedal del acelerador. En otros coches, el pedal de cambio de marcha funcionaba como un embrague al arrancar desde parado.
La caja de cambios Wilson se basó en una serie de engranajes epicicloidales, acoplados de una manera ingeniosa que también fue invención de Wilson. Engranajes sucesivos operaban mediante la combinación o "reducción de la reducción" proporcionada por la marcha anterior. Se requería un sistema epicicloidal separado para cada marcha intermedia, con un embrague cónico para la marcha superior directa y otro epicicloidal para la marcha atrás. Se disponía de cuatro marchas, en un momento en que muchos coches (especialmente los estadounidenses) por lo general solo tenían una caja de cambios de tres velocidades. Esto se debió al mercado deportivo, o incluso al de las carreras, donde la caja de cambios Wilson estaba presente porque las relaciones de cambio podían ser más cerradas. Aunque esta misma disposición de epicíclicos se convertiría en el precursor de la transmisión automática de posguerra, el uso de un convertidor de par en las transmisiones automáticas,, junto con la amplia banda y la gran potencia de los motores V8 americanos, hicieron que fueran aceptables relaciones de cambio mucho más largas. A diferencia de las cajas de cambios de "choque" de la primera mitad del , las ruedas dentadas en una caja preselectora estaban permanentemente engranadas en un diseño epicicloidal.
El cambio de marcha con la caja Wilson se basaba en el control de las bandas de freno que mantenían el anillo de cada sistema epicicloidal en una posición fija. La banda de freno a seleccionar era controlada por 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 suficiente potencia para enganchar y bloquear la banda de freno, de ahí la necesidad del pedal. El movimiento real de las bandas de freno era controlado por el mecanismo de "palanca", una característica distintiva del diseño de Wilson. Cuando se presionaba y soltaba el pedal, una serie de palancas en forma de dedos ('barra colectora') eran presionadas hacia arriba por un resorte helicoidal de gran dureza, contra una serie de varillajes ligeros o 'puntales de operación'. La posición de cada varillaje era controlada por el árbol de levas de selección de marchas. Si la leva (para cada engranaje) mantenía el varillaje en su lugar, evitando que se moviera fuera del camino, el dedo de la barra colectora presionaría, a través del puntal de operación, sobre las palancas que controlaban las bandas de freno. Estos conmutadores proporcionaban el apalancamiento adicional necesario para mantener la banda de freno en su lugar, bajo la fuerza del resorte helicoidal, hasta que se presionara el pedal. Otra característica del diseño de Wilson era el uso de tuercas autoajustables en cada banda para compensar el desgaste. La acción de enganchar y desenganchar cada banda era suficiente para hacer avanzar las tuercas de trinquete y así ajustar el desgaste eliminando cualquier holgura.
Otros diseños epicicloidales Cotal thumb |Salmson 2300S de 1954. Palanca de selección de marchas montada en el lado izquierdo de la columna de dirección
Durante las décadas de 1920 y 1930, varios fabricantes de automóviles de lujo franceses utilizaron una caja de cambios preselectora de tres o cuatro velocidades fabricada por Cotal. Un aspecto único de la caja de cambios Cotal fue el uso de un embrague electromagnético (en lugar de frenos de banda) para acoplar las marchas. Una desventaja de este sistema era que una pérdida de energía eléctrica significaba que el motor ya no permitía transmitir potencia a las ruedas. Los embragues se controlaban mediante un simple tablero de instrumentos o un interruptor montado en una varilla, descrito como "una cereza en un palillo de cóctel", y relés. No había acción servomecánica, por lo que no se necesitaban las levas de Wilson o disponer de una palanca de cambios o del pedal de cambio de marcha.
de Normanville Durante la década de 1930, los automóviles Humber fueron equipados con una caja de cambios preselectora de cuatro velocidades producida por Laycock-de Normanville. Era muy similar a la caja Wilson, pero utilizaba la actuación hidráulica directa de las bandas de freno (seleccionadas mediante una palanca en la columna de dirección) evitando así la necesidad de un pedal de cambio de marcha.
Talbot Varios automóviles Talbot en la década de 1930, como el Talbot AX65 Darracq de 1932-1935, usaban una "caja de cambios de aceleración" diseñada por Georges Roesch, basada en las patentes de Wilson. La caja de cambios Roesch se revisó ampliamente tanto en diseño como en materiales, permitiendo producir una caja de cambios más liviana que pudo soportar tres veces la potencia de la caja de cambios Wilson.
Esta caja de cambios preseleccionaba automáticamente la primera marcha cuando se activaba la marcha atrás. Al acoplar la segunda marcha, la caja de cambios preseleccionaba la tercera y la cuarta cuando se acoplaba la tercera. Luego alternaría entre la tercera y la cuarta hasta que se preseleccionara otra marcha manualmente. Las versiones iniciales se produjeron sin ningún tipo de embrague, aunque al poco tiempo se añadió al diseño un embrague centrífugo. Descrito por Talbot como el 'Embrague del tráfico', era un dispositivo simple, con dos zapatas oscilantes radialmente (similar a un freno de tambor).
Viratelle Una de las primeras cajas de cambios con preselector fue un prototipo de caja de cambios de motocicleta de tres velocidades patentado por Marcel Viratelle en Francia en 1906, con un diseño muy compacto.
Carro de combate Tiger