UNIDAD # V

UNIDAD # I: EMBRAGUES DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICES
INTRODUCCIÓN
El embrague es un componente vital de toda transmisión de fuerza. Su función es la de
acoplar y desacoplar el generador de fuerza (el motor) a la carga (a través de la transmisión).
En algunas transmisiones de fuerza hay también embragues secundarios para acoplar la
fuerza a mecanismos auxiliares de la propia transmisión.
Todas las maquinas, excepto las que emplean transmisiones hidráulicas o convertidores de
par, llevan embragues.
En el capitulo 1 se ha explicado ya la razón de ser del embrague. Aquí nos vamos a ocupar
ahora de los diferentes tipos de embragues y de su funcionamiento.
Motor
Embrague
Generador ______ Eslabón
_______
Transmisión
Carga
TIPOS DE EMBRAGUES
En este capitulo nos vamos a ocupar de los seis tipos de embragues siguientes:
De disco, en el que se aplican entre si uno ó más discos para transmitir la fuerza de torsión.
De cinta, en el que se tensa una cinta sobre una rueda para transmitir la fuerza de torsión.
De rueda libre, en que la fuerza de torsión solamente se transmite en uno de los dos sentido
de rotación.
Magnético, en el que se aprovecha el campo electromagnético para unir dos piezas haciendo
que giren solidarias.
Cónicos, en el que las piezas que se unen para transmitir la fuerza son de forma cónicas.
De zapatas centrifugas, en que se aprovecha la fuerza centrifuga para aplicar una zapata
contra un tambor exterior a la misma.
Veamos como es cada uno de estos tipos de embragues en particular.
EMBRAGUES DE DISCO
Los dos tipos principales de embragues de disco son los siguientes:
El embrague de disco seco – refrigerado por aire.
Embrague de disco húmedo – sumergido en aceite o mojado en aceite pulverizado, que se
refrigera por aceite.
Veamos cómo es cada uno de estos tipos:
EMBRAGUES DE DISCO SECO (de tipo ligero)
El embrague de disco seco lleva un solo disco con forro pegado por ambas caras.
La carcasa del embrague va atornillada directamente sobre el volante del motor, mientras
que el disco engrana con las estrías del eje de salida del embrague.
Desembragado:
Al pisar el pedal de embrague, el plato deja de hacer presión sobre el disco que se despega
también del volante del motor. De esta manera se interrumpe la transmisión de fuerza desde
el volante del motor (que sigue girando) hasta el eje de salida del embrague (que gira
libremente con el disco).
El disco del embrague se suelta cada vez que , por medio del varillaje de mando, se corre el
collarín hacia la derecha y éste oprime las patillas, despegando el plato de presión, del
disco.
Embragado:
Al soltar el pedal de embrague, el varillaje de mando desplaza el collarín hacia la izquierda,
separándolo de las patillas. Al dejar de oprimir las patillas, del plato de presión aprisiona el
disco de embrague contra el volante del motor y la fuerza queda embragada.
El disco de embrague es aprisionado por la fuerza de unos muelles que llevan el plato de
presión, sobre los que actúan las patillas.
EMBRAGUE DE DISCO SECO (de tipo pesado)
Las partes activas de estos embragues son el volante del motor, el plato de presión, y
generalmente, otro plato intermedio.
Las partes pasivas, son los disco y el eje de salidas del embrague.
También se emplea un collarín para desembragar y unos muelles para mantener el conjunto
embragado.
Funcionamiento:
Cundo el embrague en la posición de embragado, el collarín está separado de las patillas.
En esta posición, los muelles aplican con toda su fuerza el plato de presión contra el volante,
aprisionando los discos.
Para desembragar e interrumpir la transmisión de fuerza, el collarín es empujado hacia
delante por la horquilla del embrague. Al oprimir las patillas, éstas separan el plato del
volante y el disco queda libre.
Veamos ahora, una por una, cada una de las partes de que se compone un embrague de
disco seco.
VOLANTE
El volante del motor presenta una superficie mecanizada para el disco de embrague.
Otra vez lleva un plato atornillado sobre él que cumple esta función.
El volante cumple las siguientes funciones:
Acumula la energía cinética de los impulsos de la fuerza del motor, transformándolos en
fuerzas continuas.
Ofrece unas superficies de la que se puede tomar la fuerza por medio de un embrague para
mandarla a la transmisión.
Lleva una corona para el motor de arranque.
CONJUNTO DE PLATO DE PRESIÓN
El plato de presión es el encargado de apretar y soltar el disco del embrague.
Fundamentalmente consta de un plato, unas cartelas, unas patillas y unos muelles.
Los muelles que hay por debajo de cada patilla empuja el plato hacia abajo, de forma que,
mientras no se oprimen las patillas, el conjunto esta embragado.
Algunos embragues llevan unos contrapesos que, al separarse por la fuerza centrífuga,
aumentan la presión del plato sobre el disco del embrague.
PLATO INTERMEDIO
Este plato intermedio lo llevan casi todos los embragues llamados de platos. En los
embragues de plato intermedio hay dos discos, uno por coda lado del plato intermedio.
Cuando el conjunto está embragado, el primer disco queda aprisionado entre el plato de
presión y el plato intermedio, mientras que el segundo disco lo está entre el plato intermedio
y el volante.
Al desembragar, el plato intermedio y el plato de presión del embrague continúa girando
solidarios con el volante del motor. Los discos giran libremente con el eje de salida del
embrague.
DISCOS PARA EMBRAGUE
Hay dos tipos de disco para embrague: rígidos y flexible .En el disco rígido, el cubo que lleva
las estrías interiores para acoplarlo al eje de salida, va rígidamente unido con disco.
El disco de tipo flexible se reconoce fácilmente porque lleva unos cuantos muelles
amortiguadores de torsión dispuesto en un círculo concéntrico con el cubo del disco.
El material mas comúnmente empleado para forrar estos discos suele ser asbesto tejido con
hilo metálico. Más recientemente se emplea un material cerámico hecho de arcilla y metal
cocido en horno.
El forro del disco debe de ser de larga duración, resistente al calor y capaz de adherirse sin
patinare. Los forros suelen ir pegado o fijos mediante remache sobre el disco del embrague.
EJE DE SALIDA DEL EMBRAGUE
El eje de salida del embrague acopla éste con la caja de cambio. Casi todos los ejes de salida
llevan el extremo rebajado en forma de tetón, que hace las veces de guía al girar en un
rodamiento alojado en el extremo del cigüeñal que lleva la brida circular para adelante del
motor.
Sobre las estrías del eje se desliza en sentido longitudinal el disco del embrague. Gracias a
esas mismas estrías, el disco gira siempre solidario con el eje de salida del embrague.
Sobre la parte mecanizada del eje de salida del embrague, inmediatamente sobre las estrías,
se desliza el porta collarín.
El tipo de collarín comúnmente más usado suele ser un rodamiento de bolas proyectado
para soportar empujes axiales. Cuando el conjunto esta embragado, el porta collarín
permanece inactivo en esta zona del eje.
MANTENIMIENTO DE LOS EMBRAGUES DE PLATOS
Deben revisarse todas las piezas del mecanismo para embragar y desembragar el conjunto.
Todas las patillas deben ejercer la misma presión y estar ajustada de manera que toquen a
la vez el collarín, con objeto de que el plato de presión se despegue uniformemente al
desembragar.
ATENCIÓN:
Para despiezar y ajustar cualquier embrague de plato de presión directa, se tiene que
emplear los útiles, las herramientas y los métodos propuestos en el correspondiente manual
de servicio. Los muelles tienen que mantenerse comprimidos y aflojarse progresivamente
para evitar accidentes personales.
Después de terminado el remontaje del embrague, se tiene que revisar el recorrido libre del
pedal.
Un muelle de recuperación mantiene el pedal en la posición de reposo, en la que la horquilla
separa el collarín de las patillas por la acción de otro muelle que actúa sobre el porta
collarín. Por lo tanto, mientras no se pisa el pedal del embrague, el motor está embragado
con la transmisión y el collarín no gira por no tocar las patillas del embrague. Para que así
ocurra es preciso que el pedal tenga algo de recorrido libre.
En todo embrague hay también que comprobar el funcionamiento del mecanismo de
desembrague. A medida que el embrague se va gastando, se adelgazan cada vez más los
forros del disco Al adelgazarse los forros, el plato de presión se aproxima al volante del motor
y las patillas se levantan un poco más, acercándose al collarín. Con unos forros muy
gastados, las patillas llegan a tocar el collarín haciéndolo girar en todo momento.
El desgastes de los forros mas allá de estos límites no puede ser ya compensado por el plato
de presión por tocar las patillas en el collarín. El embrague empezará a patinar y el collarín
se desgastará rápidamente.
APLICACIONES DEL EMBRAGUE MONODISCO SECO
El embrague mono disco seco se emplea mucho en camiones pesados y en las grandes
máquinas industriales. Su gran ventaja estriba en la superficie de contacto que ofrece. No se
recomienda para aquellas transmisiones en las que hay que embragar y desembragar
constantemente el motor y en las que el embrague tiene que patinar, porque se sobre
calienta.
LUBRICACIÓN DE LOS EMBRAGUE DE PLATOS
No engrasar nunca excesivamente el rodamiento guía, el collarín o la horquilla, la grasa que
llega a manchar los forros suele ser la causa mas frecuente del mal funcionamiento del
embrague. Algunos collarines van empaquetados con grasa permanente y no requieren
ningún servicio.
EMBRAGUE DE DISCO HUMEDO
En este tipo de embrague el disco trabaja bañado en aceite o mojado de aceite por
pulverización.
Funcionamiento
El embrague puede actuar por un medio de un mando mecánico o de un mando hidráulico.
Para embragar el sistema se ejerce presión mecánica o hidráulica sobre el plato posterior del
paquete de disco del embrague. Cuando mayor es la presión, mayor es también la fuerza
trasmitida.
Al trabajar los discos bañados en aceite se consigue la siguiente ventaja: Se reduce el
descaste, el embragado de la fuerza es mas suave y la refrigeración es mas eficaz.
Discos para embrague húmedos.
La diferencia principal entre un disco de embrague seco y un disco de embrague húmedo
está en la superficie de fricción. En el embrague húmedo, los discos tienen que tener
adherencia suficiente cuando están inundados de aceite.
El forro de los discos húmedos se caracteriza por el dibujo en forma de rejilla que presenta
en la superficie. En tiempos pasados se empleó mucho el corcho para forrar los discos del
embrague húmedos, pero en la actualidad se emplean nuevos materiales. Hoy es muy
corriente que se empleen en este tipo de embragues discos bimetálicos sin ninguna clase
forro. En estos embragues multi disco húmedos, los discos activos son de acero y los discos
pasivos, de bronce.
Mantenimiento de los embragues húmedos.
El correcto mantenimiento de un embrague húmedo requiere que se atiendan los siguientes
puntos:
Cerciorarse de que el aceite circule debidamente.
Cuando la unidad lleva bomba hidráulica, revisar las tuberías de aceite.
Comprobar el caudal de aceite que entrega la bomba.
Revisar la boca de aspiración del aceite del sistema.
Antes de proceder al desmontaje del embrague se comprueba el nivel de aceite y se busca
posibles puntos de perdida de aceite.
Durante la reparación se revisan todos los retenes de aceite de las horquillas del embrague,
el del lado del volante del motor y del lado del eje de salida del embrague, en la caja del
mismo. Deben cambiarse todos los retenes que tengan desgaste.
También deben cambiarse los que estén agrietados. Si el material del reten esta aplastado o
vitrificado, también es prudente cambiarlo.
En el caso de los retenes la practica mas recomendable es la de cambiarlos siempre en caso
de duda. Las perdidas de aceite por la caja del embrague representan a la larga mucho mas
dinero de lo que cuesta un reten.
Para mas detalles se debe consultar el correspondiente manual de servicio del embrague.
Lubricación
Emplear un tipo de aceite y de la densidad recomendados por el fabricante.
Rellenar con aceite para mantener el nivel correcto. Se evitara así que el embrague se averíe
por sobrecalentamiento y deformación.
El material mas comúnmente empleado para forrar estos discos suele ser asbesto tejido con
hilo metálico. Más recientemente se emplea un material cerámico hecho de arcilla y metal
cocido en horno.
El forro del disco debe de ser de larga duración, resistente al calor y capaz de adherirse sin
patinare.
Los forros suelen ir pegado o fijos mediante remache sobre el disco del embrague.
EMBRAGUES DE CINTA
El volante del motor es ceñido por una cinta en este tipo de embrague, este embrague se
diferencia de los demás en que el par de torsión lo recibe el mecanismo accionado desde el
perímetro exterior del volante, en lugar de recibirlo por el mismo eje.
Funcionamiento
Para embragar, se aproximan las palancas que tensan la cinta sobre el volante. Al tensar la
cinta, el volante gira solidario con todo el mecanismo de embrague a través del cual
transmite la fuerza.
Entre la ventajas de este tipo de embrague cabe citar la de ser capaz de absorber muy bien
los picos de carga instantáneas, la de gastarse menos el forro de cinta y la de calentarse
menos también. El par de torsión transmitido también es más constante por el diámetro de
la superficie de contacto. El forro de la cinta puede ser cuero, madera y asbesto tejido con
hilo metálico.
Aplicaciones
Los embragues de cinta se adaptan mejor a las grandes maquinas estacionarias que a los
equipos móviles, por ser muy voluminosos.
Mantenimiento
El servicio que requiere este tipo de embrague es mínimo. Hay que cuidar de que los
remaches del forro de la cinta no lleguen a tocar el volante. Para que el forro de la cinta no
se desgaste prematuramente, hay que conservar la concentridad entre las superficies del
volante y la cinta.
EMBRAGUES DE RUEDA LIBRE
Estos embragues transmiten la fuerza de giro en uno de los dos sentidos nada más. En un
embrague de rueda libre simple, cuando el eje gira en sentido contrario a las manecillas del
reloj, todo el conjunto gira solidario.
Al dejar de girar el eje o invertirse el sentido del giro de este, el aro exterior continua girando
en el mismo sentido en que lo hacia, pero esta ves independientemente del eje. El eje no
arrastrara al aro que lo rodea mientras no gire más aprisa que este.
TIPOS DE EMBRAGUE DE RUEDA LIBRE
Existen tres tipos fundamentales de embrague de rueda libre, que son los siguientes: De
rodillos, de levas o zoquetes, de muelle.
Rueda libre por rodillos
El embrague de una rueda libre por rodillos, consta de una pieza que gira dentro de otra. Al
girar la pieza interior en el sentido indicado por la flecha, los rodillos tienden a subir por la
rampa separándose del tope y encajándose como una cuña entre la pieza interior y la
exterior. Al quedar encajados, ambas piezas giran solidarias, transmitiéndose la fuerza de
torsión.
Si hacemos que la pieza interior gire en el sentido opuesto, los rodillos descenderán por las
rampas hasta dar en el tope, con lo que ya no hacen de cuña entre la pieza interior y exterior
y ambas se independizan.
Rueda libre por levas o zoquetes
La rueda libre por levas o zoquetes esta basada en el mismo principio de la rueda por
rodillo., salvo que en vez de rodillos usa levas o zoquetes. Al girar la pieza interior en un
sentido dado, arrastra a la pieza exterior concéntrica consigo.
Para desembragar o dejar libre la rueda, la pieza, interior tiene que pararse o girar en el
sentido opuesto. Esto permitiría a las levas o zoquetes cambiar de inclinación. La banda que
los separa no permite que queden en posición plana.
Para que la pieza interior, activa, arrastre a la exterior, tiene que girar en el sentido dado. Al
hacerlo, los zoquetes se enderezan y bloquean entre si ambas piezas, que giran ahora
solidariamente, transmitiendo la fuerza de torsión.
Rueda libre por muelle
La rueda libre por muelle no se emplea más que para transmitir fuerzas de torsión de poca
magnitud. Consiste en un muelle espiral arrollado sobre un eje o collar. Al hacer girar un
muelle en uno de los sentidos, se apriete sobre el y lo acciona. Cuando gira en el sentido
opuesto, se afloja y ya no arrastra al eje.
Servicio de las ruedas libres
Para la lubricación y el servicio de estas unidades se debe consultar el correspondiente
manual de servicio. Cuando un mecanismo de rueda libre no se desbloquea, dejando de
actuar como rueda libre, puede causar averías importantes de la rueda libre.
EMBRAGUES MAGNETICOS
Se conocen dos tipos de embragues magnéticos: Directos e Indirectos
En el embrague de Tipo Directo se crea un campo magnético que hace que se peguen el
plato activo con el plato pasivo del embrague.
En el embrague de Tipo Indirecto se crea un campo magnético entre una pieza interior y otra
exterior, que hace que se aglutinen unas finas partículas metálicas hasta formar una unión
sólida entre ambas piezas.
Cuanto mayor es la masa de partículas aglutinadas, mayor es la fuerza de torsión que se
puede transmitir.
Funcionamiento
El funcionamiento de los embragues magnéticos se explica detalladamente mas adelante, en
este mismo Capitulo, bajo el epígrafe “Mando eléctrico de los embragues”.
Aplicaciones
Los embragues magnéticos se emplean siempre que es preciso embragar y desembragar un
mecanismo con mucha frecuencia. El embrague magnético tiene la ventaja de que puede
patinar cuando se produce un aumento de carga brusco, evitando que se rompa el
accionamiento.
EMBRAGUES CONICOS
Este tipo de embrague consta de dos conos concéntricos.
Uno de los conos, el activo, lleva una superficie interna mecanizada sobre la que se aplica el
cono pasivo cubierto por un forro de embrague.
El material del forro suele ser asbesto o amianto tejido con hilo metálico y pegado sobre el
cono.
Funcionamiento
Este embrague funciona de la manera siguiente:
El collarín se desliza sobre el eje pasivo y empuja el cono que lleva el forro, que encaja en el
cono activo. Al aplicarse el cono interior sobre el exterior por intermedio de su forro,
embraga la fuerza de torsión.
Aplicaciones
El embrague de conos se empleo en los automóviles y camiones más antiguos. En la
actualidad se sigue empleando en las transmisiones auxiliares de algunas maquinas.
EMBRAGUES CENTRIFUGOS
Las zapatas de este embrague se disponen de maneras que se separen por la fuerza
centrifuga, para embragarse con un tambor exterior. También se pueden disponer de
manera que se separen mecánicamente.
Funcionamiento
En el embrague de zapatas con mando mecánico se dispone un collarín que actúa sobre un
mecanismo que separa las zapatas aplicándolas contra el tambor.
Al soltar el collarín las zapatas se vuelven a retraer y la fuerza se desembraga.
El embrague centrífugo propiamente dicho consta de una pieza interior con paletas
dispuestas en sentido radial. La pieza exterior rodea las paletas entre las que se alojan unas
zapatas flotantes.
Al girar la pieza interior a gran velocidad, la fuerza centrifuga proyecta hacia afuera las
zapatas, que se aplican contra la pieza exterior. A mayor velocidad, mas fuerza centrifuga.
Las paletas hacen topes que empujan las zapatas aplicadas contra la pieza exterior.
La fuerza se desembraga por si sola al reducirse la velocidad de giro de la pieza interior
activa.
OTROS TIPOS DE EMBRAGUE
Hasta aquí hemos descrito varios tipos de embragues mecánicos y eléctricos. En la
actualidad se empiezan a emplear embragues neumáticos (por aire) y embragues hidráulicos
(por aceite).
EMBRAGUES NEUMATICOS
Se trata de embragues con mando por aire comprimido. Por detrás del plato de presión se
dispone un tubo flexible para el aire comprimido.
Para embragar se abre una válvula que deja pasar el aire para inflar el tubo flexible. La
expansión del tubo por el aire aplica el plato pasivo del embrague sobre el plato activo.
Cuando mayor la presión del aire, mayor es la fuerza con que se aplica un plato sobre el
otro. Para desembragar, se deja salir el aire.
El embrague con mando neumático tiene la ventaja de permitir un embragado muy suave de
la fuerza al amortiguar el tubo de goma todas las vibraciones.
EMBRAGUES HIDRAULICOS
El mando de estos embragues actúa de manera muy similar a como lo hace el mando
neumático, pero valiéndose de aceite en lugar de aire.
El aceite se hace entrar a presión en una cámara situada entre el plato activo y el plato
pasivo del embrague. La cámara se expande por la presión del aceite y se pone en contacto
con los dos platos del embrague. La presión de las paredes de la cámara sobre ambos platos
depende de la presión del aceite. Este tipo de embrague también amortigua bastante bien las
sobrecargas instantáneas.
EMBRAGUES DESLIZANTES
También se emplean en la actualidad embragues que patinan cuando se produce una
sobrecarga en el mecanismo accionado. Se trata de embragues de seguridad intercalados en
determinadas transmisiones de fuerza.
MANDOS DE LOS EMBRAGUES
Los mandos de los embragues pueden ser: Mecánico, hidráulico, eléctrico y neumático.
Mando mecánico del embrague
El mando mecánico del embrague se consigue por medio de palancas, barras y muelles
convenientemente dispuestos para poder actuar el embrague con la mano o con el pie. El
mando mecánico puede ser: normal o con retención.
El mando mecánico normal, es el más usado, mientras no se pisa un pedal el motor
continua embragado.
En el mando con retención, el mecanismo es tal que puede dejarse retenido en la posición de
embragado o en la posición desembragado.
Mando mecánico normal
El mando mecánico normal de dispone de manera que al pisar el pedal del embrague se
actúa sobre la horquilla que desplaza al collarín. El collarín oprime las patillas y estas dejan
que el plato se separe del disco, desembragándose la fuerza. Algunos embragues llevan
resortes que ayudan a desembragar y resortes de recuperación para mantener el conjunto
embragado.
Mando mecánico con retención
Al empujar el collarín hacia delante, los brazos que llevan las zapatas se ponen rectos,
ejerciendo la máxima presión sobre el tambor.
Al pasar el collarín de esa posición, los brazos se inclinan un poco y se reduce algo la
presión. El collarín no puede continuar desplazándose hacia delante porque encuentra un
tope. Tampoco puede volver hacia atrás por si solo debido a la mayor presión ejercida por los
brazos cuando están perpendiculares al eje.
Este tipo de mecanismo ofrece la ventaja de que se puede dejar embragado o desembragado,
sin necesidad de mantener pisado o pedal o sujetar una palanca.
Servicio de los mandos de embrague mecánicos
Siempre que se repare un embrague se deberá revisar también su mecanismo de mando.
Los casquillos gastados, las barras torcidas, los muelles rotos y otras averías pueden ser la
causa de que se necesite mucha fuerza para actuar el embrague.
El recorrido libre del pedal del embrague puede servir muchas veces de guía para conocer el
estado del embrague.
El recorrido libre que tiene un pedal de embrague se aprecia mejor con la mano. Este
recorrido lo tiene el pedal por la separación que queda entre los dedos de la horquilla y la
caja del collarín.
El recorrido libre del pedal del embrague es variable, debe ajustarse siempre de acuerdo con
las indicaciones del correspondiente manual de servicio.
Siempre que el recorrido libre de un pedal llegue a ser menor de 12 Mm. (1/2´´), obligara a
realizar ajustes internos en el embrague. Si después de ajustado el embrague, el recorrido
libre del pedal no se restablece entre 12 y 45 Mm. (1/2´´ y 1 ¾´´), se tiene que reajustar
también su mando mecánico.
Debe revisarse siempre el movimiento de la horquilla del embrague para tener la seguridad
de que el recorrido libre del pedal se produce por la separación entre el collarín y horquilla, y
no es debido al exceso de holgura en las articulaciones del mando mecánico o a casquillos y
ejes muy desgastados.
Mando hidráulico del embrague
Una bomba similar a la de los frenos hidráulicos se acopla con el pedal del embrague. Esta
bomba se acopla hidráulicamente por medio de un tubo flexible o de un tubo rígido, con un
Bombin. El Bombin de acopla mecánicamente con la palanca que manda la horquilla del
embrague. Al pisar el pedal del embrague, la bomba manda el líquido al Bombin y este actúa
sobre la horquilla que desembraga por medio del collarín.
Aplicaciones
El mando eléctrico de embrague se emplea en grandes maquinas, en las que se requiere
mucha presión para desembragar.
Mantenimiento
Ajustar el recorrido libre del pedal
Chequear existencia de fugas
Realizar purga de aire del sistema
Comprobar el nivel de aceite del sistema
Ajustar la bieleta del Bombin para que el collarín quede en la posición correcta
MANDO ELECTRICO DEL EMBRAGUE
El mando eléctrico del embrague puede ser de acción directa y de acción indirecta.
Mando eléctrico directo
Consta de un conjunto electromagnético, un rotor, un forro de embrague, un condensador y
un interruptor eléctrico.
Al cerrar el interruptor, la corriente que pasa por la bobina crea un campo magnético que
pega el forro del embrague sobre el rotor. Al pegarse el forro sobre el rotor, lo arrastra y
transmite la fuerza de torsión.
Al abrir el interruptor se anula el campo magnético desembragándose el sistema al
despegarse el forro del motor.
Embrague magnético indirecto
Este tipo de embregue consta de un conjunto exterior con una bobina de electroimán, de un
elemento pasivo interior y de un polvo metálico mezclado con lubricantes secos. Cuando se
cierra el circuito se crea un campo magnético que imanta las finas partículas metálicas y las
aglutina en una masa sólida. La mezcla de polvo metálico con lubricante sólido se endúrese
y se suelta en relación directa con la intensidad de la corriente que atraviesa el electroimán.
Gracias a esta propiedad, el embrague magnético indirecto permite dosificar el grado del
deslizamiento del embrague, aumentando o reduciendo la intensidad de la corriente.
Servicio de los embragues con mando eléctrico
Cuando el embrague magnético pierde fuerza o no actúa, lo primero que hay que revisar es
su circuito eléctrico.
Revísense las conexiones eléctricas, los cables, el interruptor y el cortacircuitos incorporado
en el interruptor.
Si todos estos componentes están en buen orden de funcionamiento, se pasa a medir el
voltaje aplicado a la bobina y la intensidad de la corriente que consume. Para comprobar la
bobina se necesita una batería o un eliminador de baterías, además de un multimetro.
En el correspondiente manual de servicio del embrague se indica el voltaje con que trabaja,
la corriente que consume y la resistencia de la bobina.
RESORTES AMORTIGUADORES DE TORSION
Los resortes amortiguadores de torsión van siempre en el mismo disco de embrague, que en
este caso es flexible. El disco se hace flexible para que absorba los impulsos axiales del
motor sin transmitirlos directamente a los engranajes de la caja de cambios. El disco de
embrague flexible lleva muelles amortiguadores de torsión y discos de fricción entre el plato
de presión y el cubo.
Al embragar, los muelles amortiguan el impacto de la carga a permitir cierto grado de torsión
entre el cubo y el plato de presión.
Pasada la punta de carga, los muelles se recuperan y el disco vuelve a transmitir la fuerza de
torsión normalmente.
CUIDADO DE LOS EMBRAGUES
En el servicio o reparación de cualquier embrague deben observarse las siguientes reglas:
1. El mando mecánico del embrague debe desconectarse con cuidado para no doblar
ninguna barra o averiar el collarín, lo que podría ser causa de que el embrague
tuviera después mucho recorrido muerto, trabaje con dureza o se desgaste
prematuramente.
2. Jamás se debe permitir que la caja de cambios gravite sobre el eje de salida del
embrague. Por ello debe suspenderse de una grúa o un diferencial, con objeto de
mantenerla alineada con el embrague al separar las dos unidades. Cuando no se
procede así, se avería el disco del embrague y el collarín.
3. Antes de desmontar el plato de presión se tienen que hacer unas marcas de referencia
en el plato y el volante del motor, así como en las piezas del plato de presión. De esta
forma se podrá hacer el montaje después sin desequilibrar el motor. Cuando se
cambia el embrague completo, este equilibrado no tiene tanta importancia, por el
embrague nuevo ya viene equilibrado estáticamente. Si el embrague no está
equilibrado puede producir fuga de aceite por retenedor posterior del cigüeñal.
4. Después de desmontar el plato de presión del embrague se inspeccionan las
siguientes superficies: plato de presión, disco de fricción del embrague, volante del
motor y el collarín.
ATENCION:
Para despiezar le plato de presión del embrague se debe utilizar las herramientas y el
procedimiento propuesto en el manual de servicio de ese embrague en particular. Los
muelles se tienen que destensar por igual y con la debida precaución para evitar
accidentes.
REPARACION DEL PLATO DE PRESION
El plato de presión del embrague tiene que estar libre de rebabas, señales de
recalentamiento y asperezas. Se tiene que medir la fuerza de todos los resortes de presión
para asegurarse que todos aprietan por igual el disco de fricción. Las patillas se examinan
en busca de desgaste excesivo. Se deben cambiar los resortes que estén débiles o rotos.
También se tiene que cambiar el plato de presión cuando este alabeado.
REPARACION DEL DISCO DE FRICCION DEL EMBRAGUE
El disco es el corazón del embrague. Sus forros se deben revisar para ver el desgaste que
tienen. En los forros fijos mediante remaches se comprueba el espesor del material que
queda todavía por encima de la cabeza del remache. Si el forro esta el nivel de la cabeza de
los remaches este debe cambiarse o si la superficie del disco esta vitrificada o agrietada.
Revisar los resortes amortiguadores de torsión y cambiar los que estén rotos o débiles.
La última comprobación que debe hacerse es meter el disco sobre las estrías del eje de salida
del embrague y ver que se desliza sin pegarse. Si el disco tiene juego radial o se mueve al
inclinarlo sobre el eje, es señal se que las estrías del cubo están muy gastadas y se tiene que
cambiar.
Un buen indicador de la forma en que está alineado el embrague es el cubo de su disco. Si
las estrías del cubo presentan un desgaste uniforme en toda su longitud, es señal de que el
embrague está bien alineado. Si están muy desgastadas por el frente, es indicativo de que el
embrague esta desalineado.
REPARACION DE LA VOLANTE DEL MOTOR
Para que el embrague funcione con suavidad, es preciso que la volante del motor no tenga
asperezas ni resaltes. Las posibles desigualdades de su superficie de fricción se buscan con
una regla y una galga. También se deben buscar señales de sobrecalentamiento. Si estas
señales son extensas, se tiene que cambiar la volante.
Si el rodamiento guía para el eje de salida del embrague se ha ovalado o está muy gastado,
se tiene que cambiar. La avería de este rodamiento deja marcas en el eje de salida del
embrague.
REPARACION DEL COLLARIN
El collarín se debe revisar para ver que gire libremente. Siempre que se sospeche que puede
tener desgaste o tiene poca lubricación se deberá cambiar.
AVERIAS DE LOS EMBRAGUES
Las principales averías de los embragues se manifiestan por las siguientes anomalías:
El embrague tiembla, especialmente en las velocidades bajas o en marchas atrás, se
arrastra, es decir, no desembraga totalmente y dificulta los cambios de velocidades, chirria,
especialmente con el pedal pisado a fondo, traquetea, sobretodo en bajas velocidades o en
neutro, agarra de modo violento y brusco, patina y no transmite toda la fuerza del motor,
vibra en altas velocidades, bajas velocidades o periódicamente, o el embrague falla y no
acopla la fuerza del motor.
Téngase en cuenta que las diversas anomalías del funcionamiento del embrague pueden
tener una misma causa. Así, por ejemplo, el aceite o la grasa que mancha los forros del disco
del embrague, pueden ser la causa de que este patine, tiemble, se arrastre o agarre con
brusquedad.
Embrague tiembla
Forros del disco con aceite o grasa, forros vitrificados o gastados, apoyos del motor gastado,
flojo o blando, estrías del cubo del disco o del eje de salida del embrague muy gastadas,
desgaste o exceso de holgura en las crucetas, el diferencial o los palieres, asperezas o grietas
en las superficies de fricción del plato de presión o de la volante, disco de embrague
alabeado, plato de presión alabeado, plato de presión agarrotado sobre los tetones en el que
se desliza, patillas agarrotadas, muelles de fuerza y longitud desiguales, eje de salida del
embrague torcido, transmisión mal ajustada.
Embrague se arrastra
Aceite o grasa en el embrague, disco alabeado, disco pegado en las estrías del eje de salida,
rodamiento o casquillo guía agarrotado, porta collarín agarrotado, plato de presión alabeado,
forro del disco partido, excesivo polvo en el embrague, ajuste incorrecto del pedal, conjunto
mal alineado.
Embrague chirria
El collarín necesita grasa, rodamiento guía en la volante sin grasa, porta collarín sin grasa y
conjunto desalineado.
Embrague traquetea
Cubo del disco de embrague suelto, collarín gastado, mecanismo de desembrague gastado,
rodamiento guía gastado, estrías del cubo del disco o del eje de salida gastadas, tetones del
plato de presión gastadas, excesiva holgura en la transmisión, rodamientos de la
transmisión gastados, eje de salida del embrague torcido, patillas mal ajustadas y conjunto
mal alineado.
Embrague agarra con brusquedad
Forros del disco con grasa o aceite, disco pegado en las estrías, plato de presión agarrotado
en los tetones, forros vitrificados o gastados, patillas agarrotadas, pedal o mando mecánico
agarrotado y conjunto mal alineado.
Embrague patina
Forros gastados, muelles débiles o rotos, ajuste incorrecto del pedal o del embrague, forros
con aceite o grasa, disco alabeado, plato de presión alabeado, patillas agarrotadas, plato de
presión agarrotado y conjunto mal alineado.
Embrague patina
Eje de salida torcido, disco de embrague defectuoso, polvo en el embrague, montaje
incorrecto del embrague en la volante, disco rígido en vez de uno flexible, resortes del plato
de presión desiguales y conjunto mal alineado.
Embrague no acopla
Estrías del cubo torneadas, forros arrancados o gastados, muelles rotos, ajuste incorrecto
del plato de presión, desajuste del pedal o del embrague y disco agarrotado en las estrías
del eje de salida.
UNIDAD # II: CAJAS DE TRANSMISION DE LAS MAQUINAS
AUTOMOTRICES
CLASIFICACIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE LAS CAJAS DE TRANSMISION.
Los motores de combustión interna solo dan un par de giro útil suficiente dentro de una
estrecha gama de revoluciones, por lo que se instala en el vehiculo la caja de cambios, la
cual es un mecanismo usado para transmitir la potencia del motor a la flecha de salida e
incrementar el torque de propulsión, para garantizar el movimiento inicial del vehiculo, su
aceleración y ascenso de pendientes.
Además, la caja de cambios sirve para invertir el tren de accionamiento de manera que el
vehículo se pueda mover hacia atrás, también puede acoplarse una relación de engranajes
más baja, mientras el vehículo desciende una pendiente inclinada, lo que permite que la
marcha en vacío del motor actué como un freno para hacer que el vehiculo se mueva mas
lento y de esta manera facilitar su control.
Por otro lado, el frenado con motor es útil al bajar una pendiente larga, puesto que eso
mantiene bajo control la velocidad. Esto es muy importante ya que si solo se usaran los
frenos para disminuir la velocidad en el descenso, estos se recalentarían y perderían fuerza
de frenado, lo cual es peligroso para los ocupantes del mismo.
FUNCIONES DE LA CAJA DE TRANSMISION
Mantener el numero de revoluciones del motor dentro de la zona eficaz para conseguir
velocidades determinadas del vehiculo.
Transmitir la potencia del motor a la flecha de salida.
Transformar el par motor y adaptarlo a las resistencias de marcha que aparezcan en la
conducción del vehiculo.
Facilitar el arranque del motor.
Garantizar un cambio de marchas fácil, rápido y silencioso.
Conectar las distintas marchas del vehiculo según las necesidades de conducción (hacia
delante o hacia atrás).
Ayudar al frenado del vehiculo.
Contribuir a asegurar el parqueo adecuado del vehiculo.
TIPOS DE CAJAS DE TRANSMISION
Además del tipo de transmisión convencional (manual o Standard) de tres velocidades de
avance y una de marcha atrás, los tipos especiales de transmisión para buses y camiones de
trabajo pesado presentan hasta diez velocidades de avance y dos de marcha atrás.
Esencialmente, hay poca diferencia entre estos distintos tipos de transmisiones, excepto que
aquellas que proporcionan más relaciones de engranajes tienen, por supuesto, engranajes y
cambios adicionales.
Las cajas de transmisión mecánicas se clasifican en:
Cajas mecánicas para propósitos especiales:
Transmisión para oscilación (girar una superestructura).
Transmisiones propulsoras (transmitir potencia a orugas).
Cajas de transferencia (transmiten la potencia de la caja a los ejes propulsores delantero y
trasero).
Transmisión de ataque (girar el brazo de una palanca).
Transmisión para toma de fuerza (transmitir la potencia del motor
secundaria).
a una maquina
Cajas mecánicas para cambio de velocidades:
Estas se dividen en:
Según el numero de velocidades: de 3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16, y 20 velocidades.
Por el método de acople: de engrane deslizante, de collar de cambio y sincronizada.
De collar y sincronizadores: contra flecha sencilla, contra flecha gemela y contra flecha
triple.
Según los dispositivos de transmisión:
Cambios de marchas de ruedas dentadas (engranaje reductor escalonado, engranaje de
grupo, engranaje de distribución y engranaje planetario), por correa trapecial, por cadena e
hidráulica.
Según la forma de conexión de marchas:
De ruedas deslizantes, de chaveta móvil, con manguitos de conexión, sincronizado,
sincronizado con dispositivos de bloqueo, semiautomático y automático.
USO Y FUNCION DE LA TRANSMISION MANUAL O STANDARD
Estas se usan en carros económicos y deportivos. Generalmente, los carros económicos
usan dos engranajes de toma directa y los carros deportivos pueden usar 3 ó 4. El
embrague se usa para desconectar al motor de la línea de propulsión siempre que se va a
hacer un cambio de relación de Engranajes. Esto libera la carga del torque del motor llevada
por la transmisión. Las velocidades de los engranajes de la transmisión se igualan antes de
hacer el acoplamiento de los engranajes con la nueva relación de transmisión. El embrague,
entonces desconecta el motor a la transmisión con la nueva relación de Engranajes.
El rendimiento de los vehículos se basa en la aceleración, la capacidad de subir una
pendiente, la velocidad superior, la economía de combustible, el nivel de ruido y la
durabilidad.
El engranaje de primera de transmisión permite al motor dar vueltas lo bastante rápido para
producir el torque que pueda mover el vehículo.
Los engranajes de la transmisión se proyectan para lograr una aceleración máxima a baja
velocidad manteniendo la producción del par motor a las ruedas motrices apenas inferior al
cual las ruedas patinan.
El eje del embrague es el eje de entrada de la transmisión y gira a la velocidad del motor
siempre que el embrague esté conectado. Cuando el eje de embrague se conecta al eje
principal de la transmisión (eje de salida) a través de un sincronizador, el eje principal y el
eje de propulsión dan vueltas a la velocidad del motor, esto se denomina “toma directa”.
Un engranaje en la parte trasera del eje de embrague (eje de entrada) se acopla el engranaje
frontal que está en contra. El engranaje en contra da vuelta en sentido opuesto o contra el
eje de entrada. Esto hace al engrane de entrada girar mas de una vuelta completa por cada
revolución del engranaje en contra. Por lo tanto, el aumento del par motor es igual al
número de dientes del engranaje impulsado dividido por el número de dientes del engranaje
impulsor.
Los engranajes pequeños sobre el contra engranaje dan vueltas a engranajes mas grandes
de la primera y de la segunda. Un pequeño engranaje del contra eje se endenta con un
engranaje mas grande ubicado sobre el eje principal. Esto otra vez disminuye la velocidad y
aumenta el torque en el eje principal.
La entrada viene por el disco de embrague ubicado dentro de la transmisión a través del eje
de entrada. En toma directa, el eje de entrada esta acoplado directamente con el eje de
salida de manera que los dos ejes dan vuelta como si fueran un eje de una sola pieza.
Las cajas de transmisión se construyen generalmente de hierro colado y de aluminio. Las
cajas de transmisión son bastantes rígidas para evitar la deformación por cargas de dientes
y por cargas de empuje que tienden a desalinear los eje y los cojinetes. Los dientes de los
engranajes de la transmisión deben un núcleo tenaz y fuerte para poder resistir el choque y
una superficie dura para resistir las picaduras y la abrasión.
El diámetro y el ancho de los engranajes determinan el grado de toque del motor que estos
pueden resistir en forma segura.
La sobrecarga es la causa más común de rotura en las cajas de transmisión. Estas cargas se
producen cuando se acopla el embrague mientras el motor esta girando a muy altas r.p.m.
La transmisión manual tiene una eficiencia mecánica superior al 90% cuando va conectada
en engranajes de reducción y una eficiencia de hasta 98% cuando va acoplada en toma
directa. Por lo tanto el 90% de la conducción del vehiculo debe realizarse en toma directa de
manera que la transmisión produzca muy poca fricción el la línea de propulsión del vehiculo.
PARTES DE LA CAJA DE TRANSMISION MANUAL O STANDARD
Los partes componente de una caja de transmisión mecánica son las siguientes:
Contraeje (tren fijo), engranajes fijos en el contraeje (de 1a, 2a, 3a, 4a, R), rodamientos, eje de
salida (astriado), engranajes móviles astriados en el eje de salida de (1 a, 2a , 3a, 4a, R),
sincronizador, horquilla de cambio(de 1a y R, 2a y 3a, 4a y 5a), palanca de cambios, carcasa,
aceite de la transmisión, tapón de vaciado, tapón de llenado, sellos, retenedores, pernos de
sujeción.
SINCRONIZADOR
La sincronización debe compensar con ayuda de un acoplamiento de fricción, la diferencia
de revoluciones entre el manguito de conexión y la rueda de la marcha que se va a conectar,
de tal manera que impida que el manguito de conexión toque el dentado corto de la rueda
antes de alcanzarse la marcha sincrónica. De este modo el proceso de cambio se realiza
fácilmente, sin ruidos y sin desgaste.
El cambio de engranajes de la transmisión se realiza estando el embrague desacoplado. En
este momento la única propulsión de rotación que llega a la transmisión proviene de las
ruedas motrices a través del eje principal a medida que el vehiculo se mueve por inercia.
Cuando la transmisión se coloca en posición neutral y el embrague se desacopla, tanto el eje
del embrague, el disco del embrague, el conjunto del contraeje y los engranajes de reducción
quedaran libres de las ruedas como un conjunto. Entonces el sincronizador acelera o
desacelera todo este conjunto para igualar la velocidad de rotación del eje principal lo cual
permite hacer los cambios rápido y sin choque entre los dientes de los engranajes.
En la caja de transmisión se usan siguientes tipos de sincronizadores:
Cono sincronizador con bolas, con limitadores, con tacos, y anillo sincronizador elástico, tipo
espigas y tipo placas.
Dispositivos de bloqueo:
Elementos de bloqueo móviles en sentido radial, taco de bloqueo con cinta de bloqueo, anillo
sincronizador torsionable axialmente con tacos deslizantes, bulon escalonado con añillo
elástico.
El sincronizador mas utilizado es el tipo placas.
Los sincronizadores están siempre entre los cambios de segunda y tercera en el caso de las
transmisiones de tres velocidades. Las transmisiones de cuatro velocidades tienen
sincronizadas todas las velocidades hacia adelante.
Cuando se conecta la primera los engranajes de los demás cambios marchan en vacío.
Cuando se marcha en toma directa; todos los demás engranajes marchan en vacío lo mismo
ocurre cuando se conecta el retroceso ya que todos los engranajes de los cambios hacia
adelante giran libremente.
LUBRICACION DE LAS CAJAS DE TRANSMISION MECANICAS
Las cajas de transmisión usan un aceite especial para su lubricación, el cual viene
especificado por el fabricante en el manual del usuario. Siempre se debe usar el aceite
recomendado por el fabricante para evitar daños a la caja de transmisión y prolongar su vida
útil y también para no perder la garantía del vehiculo, en el caso de ser nuevo.
La caja de transmisión mecánica se lubrica por salpicadura del contraeje, por canales a
presion y por medio de una bomba de aspas (Ejemplo: cajas de transmisión de contra flecha
triple).
SERVICIO A LA TRANSMISION
La falla de una transmisión puede deberse a horquillas fuera de ajuste; sobrecarga o por
daño de los engranajes.
Cuando las horquillas no están sujetas correctamente, el movimiento del conjunto puede
causar que la transmisión se deslice fuera del engrane. Por otro lado el ajuste incorrecto
puede dificultar el acople de los cambios.
La sobre carga de la transmisión puede deberse al acoplamiento repentino del embrague
estando el motor en altas revoluciones y el vehiculo en reposo.
La inercia del eje del cigüeñal, la volante y el embrague, pueden provocar cargas muy altas
de torsión sobre los engranajes de la transmisión, lo cual puede romper los dientes de los
engranajes y en algunos casos hasta puede romper la propia caja de transmisión. Los
cambios conectados a la fuerza pueden dañar anillos, tope y clavijas del sincronizador.
Cuando esto sucede, se vuelve difícil conectar los cambios y la transmisión se salta del
cambio cuando esta bajo carga. Esto solo puede repararse desmontando por completo la caja
de transmisión.
Un ruido anormal de la transmisión indica un problema que requiere el desmontaje de la
misma.
Este ruido puede ser causado por un juego excesivo en el acople del contra eje, cubo del
sincronizador suelto, engranajes dañados o gastados o cojinetes con picadura áspera. Se
den reemplazar las partes para corregir el problema.
Varios tipos de ruidos pueden presentarse en las transmisiones. Una especie de gemido o
zumbido, ya sea estable o intermitente, puede deberse a engranajes desgastados, astillados,
ásperos o rajados.
A medida que los engranajes continúan deteriorándose, el ruido puede adquirir la
característica de un rechinamiento particularmente en la posición de engrane en que se
produce la mayor carga sobre los engranajes desgastados. Los problemas en los cojinetes
con frecuencia producen un ruido como de silbido, que se convertirla en un golpeteo a
medida que los cojinetes se desgastan más y mas.
Los ruidos en forma de vibraciones metálicas pueden ser originados por piezas que están
desgastadas o flojas, o engranajes flojos en las ranuras de los ejes.
Algunas veces, si los resortes de amortiguación del disco de fricción del embrague o el
amortiguador de vibraciones torsionales del motor están defectuosos, la vibración torsional
del motor pasara a la transmisión. Esto resultaría evidente solamente en ciertas velocidades
del motor.
Como primer paso al analizar los ruidos en la transmisión, hay que observar si el ruido se
produce en neutral con el vehiculo estacionario o en ciertas posiciones de los engranajes. Si
el ruido se manifiesta claramente con la transmisión en neutral y el vehiculo sin moverse,
hay que desembragar. Si esto no suprime el ruido, entonces lo probable es que la dificultad
no esté en la transmisión en modo alguno (si el embrague esta operando correctamente).
En este caso, el ruido esta probablemente en el motor o en el embrague. Pero si el ruido cesa
cuando se desembraga, entonces la dificultad puede estar en la transmisión.
Los ruidos que se producen en neutral con el embrague conectado podrían provenir del
desalineamiento de la transmisión respecto al motor, cojinetes desgastados o secos,
engranajes desgastados, contraeje desgastado o torcido, o excesivo juego longitudinal en el
contraeje. Nótese que estas son las piezas que están en movimiento cundo el embrague esta
conectado y la transmisión en neutral.
Los ruidos que se manifiestan en los engranajes podrían ser el resultado de algunas de las
circunstancias apuntadas en el párrafo anterior.
Además, podrían deberse a defectos del disco fricción del embrague o defectos en el
amortiguador de vibraciones torsionales del motor, cojinete principal trasero de la
transmisión desgastada o seca, los engranajes del eje principal podrían estar flojos, o los
dientes de los engranajes pudieran hallarse desgastados.
Otra causa del ruido puede estar en el desgaste de los engranajes del velocímetro.
Tratar de escuchar atentamente para notar la posición especifica en que los engranajes
producen el mayor ruido, con frecuencia resulta de gran ayuda para determinar cuales son
las piezas que ocasionan el problema.
El choque entre los engranajes puede producirse en muchos vehículos al aplicarles baja
velocidad o retroceso, si se realiza un cambio brusco hacia estas velocidades mientras los
engranajes se encuentran aun en movimiento.
Estas dos posiciones de los engranajes generalmente no tienen dispositivos sincronizadores,
y para evitar esos impactos al conectar estos cambios es necesario hacer una pausa lo
suficientemente amplia para que los engranajes lleguen a quedar inmóviles antes de
efectuar el cambio.
Si el lubricante que usa en la caja de transmisión no es del tipo adecuado, este puede
formar un exceso de espuma. Al ocurrir esto, se llenara completamente la caja y comenzara
a salirse el aceite. Lo mismo podría ocurrir si el nivel del aceite es demasiado alto.
Además, si los sellos están rotos o no se han instalado o si los retenedores están
defectuosos, el aceite se fugara por los ejes en los extremos de la transmisión. Igualmente si
el tapón de vaciado esta flojo o si el retenedor del cojinete de la transmisión no esta bien
atornillado a la caja, el aceite también se fugara. También se fugara el aceite si la caja esta
rajada. Por todo lo antes expuesto siempre se recomienda usar el aceite recomendado en la
caja de transmisión a fin de evitar las fugas debido a la formación de espuma.
MANTENIMIENTO DE LA CAJA DE TRANSMISION
Revisar el nivel de aceite cada vez que lo recomiende el programa de mantenimiento del
vehiculo.
Analizar la condición del aceite para monitorear el estado de la caja de transmisión.
Revisar los respiraderos de la caja de transmisión.
Nota: Cuando se cambie el aceite de la caja de transmisión, lave la caja con Diesel, limpie los
tapones magnéticos y cambie los filtros. Lene la caja al nivel correcto y con el aceite
recomendado por el fabricante.
Frecuencia de cambio de aceite de la caja de transmisión
El cambio de aceite deberá realizarse en la fecha u horas de servicio que establece el manual
de mantenimiento del vehiculo en particular. A continuación se dan a conocer algunos
intervalos de cambio de aceite de las cajas de transmisión solo como una referencia:
Cada año, en verano e invierno, cada 25,000 millas, cada 1000 hrs (para equipo pesado).
FALLAS QUE SE PRESENTAN EN LAS CAJAS DE TRANSMISION.
1. El cambio esta duro.
Causas posibles:
El embrague no desembraga, desajuste en la articulación de cambios, inadecuada
lubricación de la articulación, torcedura en la horquilla de cambio, el engranaje corredizo
esta apretado en las ranuras del eje, los dientes del engranaje corredizo están averiados,
sincronizador averiado.
2. La transmisión se atasca en una velocidad.
Causas posibles:
El embrague no desembraga, desajuste en la articulación de cambios, inadecuada
lubricación de la articulación, los engranajes están apretados en las ranuras del eje.
3. La transmisión se salta de primera o retroceso.
Causas posibles:
Desajuste en la articulación de cambios, el engranaje esta flojo en el eje principal,
dientes de los engranajes gastados, excesivo juego longitudinal de los engranajes,
insuficiente tensión en el resorte de la palanca de cambios, cojinete desgastado.
4. La transmisión se salta de segunda.
Causas posibles:
Desajuste en la articulación de cambios, engranaje flojo en el eje principal, excesivo
juego longitudinal en el eje principal, desgaste en los dientes del engranaje, insuficiente
tensión en el resorte de la palanca de cambios.
5. La transmisión se salta en directa.
Causas posibles:
Desajuste en la articulación de cambios, desalineamiento entre el motor y la
transmisión, excesivo juego longitudinal en el eje principal, desgaste en los dientes del
engranaje, insuficiente tensión en el resorte de la palanca de cambios, cojinetes
desgastados, sincronizador desgastado o defectuoso.
6. La transmisión esta sin fuerza.
Causas posibles:
Resbalamiento en el embrague, los dientes de los engranajes están averiados, la
horquilla de cambios u otra pieza de la articulación esta desgastada, rotura en el
engranaje o en el eje.
7. Ruidos en la transmisión en neutro.
Causas posibles:
La transmisión esta desalineada del motor, cojinetes desgastados o secos, engranajes
desgastados, contraeje desgastado o torcido, excesivo juego longitudinal en el
contraeje.
8. Ruidos en la transmisión al conectar alguna velocidad.
Causas posibles:
Disco de fricción del embrague defectuoso, amortiguador de vibraciones torsionales del
motor defectuoso, el cojinete principal traserote la transmisión esta desgastado o seco,
los engranajes están flojos en el eje principal, desgate en los dientes de los engranajes,
desgaste en los engranajes del velocímetro.
9. Los engranajes chocan al hacer los cambios.
Causas posibles:
El embrague no desembraga, sincronizador defectuoso, los engranajes se atascan en el
eje principal.
10. Fugas de aceite de la caja de transmisión.
Causas posibles:
Lubricante inadecuado, nivel de aceite demasiado alto, sellos rotos,
retenedores
averiados, tapón de vaciado flojo, pernos flojos, caja de transmisión rajada.
11. La palanca de cambios se traba.
Causas posibles:
Pasadores atascados, palanca de cambio torcida, articulación desajustada.
UNIDAD # III: PUENTE DELANTERO Y TRASERO DE LAS MAQUINAS
AUTOMOTRICES
PUENTE TRASERO DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICES
El puente trasero de las maquinas automotrices de tracción trasera incluye los siguientes
componentes:
Árbol de transmisión (único o articulado en varias secciones), juntas universales (cruz
cardanica), junta corrediza, diferencial trasero, semi-ejes traseros o flechas, ruedas,
cojinetes, patentes de las ruedas.
EJE MOTRIZ O ARBOL DE TRANSMISION
Está sometido en su funcionamiento a esfuerzos constantes de torsión que son
contrarrestados por la elastidad del material. Por este motivo están diseñados para que
aguanten el máximo de revoluciones sin deformarse.
Se fabrica en un tubo de acero elástico, con su sección longitudinal en forma de uso (más
grueso en el medio que en los extremos) y perfectamente equilibrados para no favorecer los
esfuerzos en ningún punto determinado.
Además, del esfuerzo de torsión, el árbol de transmisión está sometido a otro de oscilación
alrededor de su centro fijo de rotación. Debido a este movimiento de oscilación se modifican
continuamente las longitudes de las uniones, dando como resultado un movimiento axial del
árbol de transmisión
Este árbol transmite la fuerza desde la transmisión hasta las ruedas traseras y consta del eje
propulsor; el diferencial; los semi ejes o flechas y las ruedas traseras.
El eje propulsor conecta al eje principal de la transmisión y al mecanismo impulsor de las
ruedas traseras o diferencial. El eje propulsor es algo más que un simple eje de línea ya que
esta conectado en un extremo con la transmisión, montado rígidamente, y en el otro
extremo, se conecta con los ejes de las ruedas, los cuales se mueven hacia arriba o hacia
abajo según el movimiento de los muelles de las mismas. Este movimiento produce dos
efectos separados:
1. La distancia entre la transmisión y los ejes de las ruedas disminuye a medida que los
muelles se comprimen y los ejes se mueven hacia el bastidor (chasis) del vehículo y la
distancia aumenta cuando los muelles, se expanden.
2. El ángulo impulsor o de marcha atrás varía con el movimiento de los muelles, por lo
tanto el eje de propulsión tiene que ser flexible para absorber el movimiento de la
suspensión antes señalado.
El eje propulsor es un tubo de acero con juntas universales forjadas, soldadas en cada
extremo.
Su única función es entregar el momento de torsión de salida de la transmisión al piñón de
entrada del diferencial.
TIPOS DE UNIONES O JUNTAS
Junta de Cardan
A fin de absorber las diferencias en el ángulo impulsor cuando el eje se mueve hacia arriba y
hacia abajo, el eje propulsor presenta una o más uniones universales. Una unión universal
es esencialmente una unión de doble articulación por medio de la cual el eje propulsor
puede transmitir fuerza al eje impulsado. Cada uno de los ejes tienen una horquilla o yugo
en el extremo y entre estos yugos hay una pieza central que tiene forma de cruz. Esta junta
se llama “Junta Universal de CARDAN o HOOKE”.
Los 4 brazos de la cruz central están montados en cojinetes en los extremos de las
horquillas. Los cuales pueden girar en las crucetas para absorber la angularidad entre los
ejes a medidas que estos rotan. También existen uniones de doble cardan de velocidad
constante usadas generalmente en automóviles de lujo de propulsión trasera.
Junta corrediza
Puesto que el eje propulsor tiende a acortarse y alargarse con el movimiento del eje de las
ruedas traseras es necesario incorporar en el eje propulsor algún dispositivo que permita
esta acción. El dispositivo usado es la “Junta corrediza”, ubicada en la junta frontal de la
sección trasera del motor.
La junta corrediza es sencillamente un eje ranurado externamente y un eje ranurado
internamente concordante entre sí.
Los 2 ejes pueden resbalar hacia adelante y hacia atrás uno respecto al otro y además
transmitir fuerza.
Arboles con juntas universales elásticas
Estos árboles se emplean cuando el puente trasero va fijo a la carrocería o para secciones
intermedias de transmisión; por tanto, no necesitan transmitir el giro con grandes
variaciones angulares. Como juntas se emplean discos de tejido o articulaciones de goma
interpuesta entre dos bridas sujetas con pernos de unión.
Las juntas de disco, permiten un ángulo de desviación de 3 a 5º y están constituidas por
uno o dos discos elásticos (tejido de tela engomada), interpuestos entre la brida del puente o
caja de cambios y la brida de transmisión.
Semiárboles de transmisión o palieres
Los semiarboles o palieres pueden ser rígidos o articulados (para suspensiones
independiente) tienen la misión de transmitir el movimiento desde el diferencial a las
ruedas. Están constituidos por un eje de acero forjado, uno de sus extremos se acopla al
planetario del diferencial y, el otro extremo se acopla al cubo de la rueda.
En vehículos con motor delantero y propulsión trasera dotada de puente trasero flotante (sin
suspensión independiente) se emplean para el montaje de estos semiárboles, varios
sistemas: semiflotante, tres cuartos flotante y flotante.
Los vehículos con tracción trasera usan un semieje propulsor semiflotante. Este semieje
lleva el momento de torsión para la transmisión del mismo a través de los engranajes
laterales (planetarios) hasta las ruedas traseras. El semieje también soporta el peso del
vehículo por medio de cojinetes localizados en el extremo exterior del alojamiento de los
semiejes. El montaje de la rueda es sobresaliente; ósea, está montada afuera del cojinete.
Los semiejes traseros están construidos de acero forjado o extruido en caliente.
Las bridas integrales son extruidas sobre un extremo del semieje por impacto. El tambor o
rotor de los frenos se coloca sobre el extremo externo del semieje. El cojinete externo del
semieje se localiza apenas más adentro que la brida. El cojinete puede ser de bolas o de
rodillos. Los cojinetes soportan el peso del vehículo.
Hay un sello de aceite en el reten del cojinete para evitar que la grasa o el aceite lleguen al
freno y lo contaminen.
Las flechas , debido al constante uso, es frecuente que rompan la bota de hule que protege
el rodaje, (Cojinete o balero)..Sin embargo esto no determina que, la flecha no sirva, o que
este próxima a romperse
Antes de asumir que debe cambiar una flecha primero asegúrese, de lo siguiente: Cuando
una flecha está mal; esta, produce un sonido o traqueteo, solo cuando usted, da vuelta a la
izquierda o derecha; este sonido es tan marcado, que usted puede identificar, si el sonido
viene del lado izquierdo o, derecho así podrá darse cuenta, de cuál de las flechas esta
tronando...No trate de cambiar las botas de hule, es más barato comprar la flecha entera
reconstruida y así podrá estar seguro que soluciono el problema.
Por lo regular, el traqueteo a que nos referimos, lo originan las bolas cuando están resecas; y
astillan la jaula [este conjunto debe mantenerse con grasa todo el tiempo]
El movimiento de giro dentro de la unión es lo que ocasiona el traqueteo, debido a que la
parte que separa las bolas con el uso se va astillando; y cuando hace el giro, las bolas se
traban, dentro del compartimiento en que se alojan.
Estas bolas, al trabajar en seco, se deforman, y deforman el compartimiento donde se
alojan. Dando como consecuencia, el tronido, que con el tiempo se hace insoportable y
finalmente termine tirando las bolas. Al caerse las bolas, el vehículo no se moverá [se corta
la conexión motor/ruedas impulsoras.
Junta homocinética Glaencer-Spicer
Consiste en dos juntas cardan unidas por una pieza de doble horquilla, de forma que el giro
alterado por una de ellas es rectificado por la otra, transmitiéndose así un movimiento
uniforme a las ruedas. Esta junta se puede decir que se compone de dos juntas cardan
simples que se acoplan entre sí mediante un árbol muy corto. Además posee un dispositivo
de centrado constituido por una rótula y una pequeña esfera, de manera que pueden
deslizar a lo largo del árbol conducido.
Junta homocinética Rzeppa
La junta del tipo Rzeppa o más conocida por "junta homocinética de bolas" es la más
utilizada hoy en día. Esta junta suele utilizarse combinada con la Glaenzer trípode
deslizante (ver figura superior), esta ultima montada en el lado caja de cambios y junta
Rzeppa en lado rueda, pues trabaja perfectamente bajo condiciones de gran angularidad.
Esta junta debido a su complejidad constructiva no se ha impuesto su utilización hasta no
hace muchos años.
La junta Rzeppa consta de seis bolas que se alojan en una jaula especial o caja de bolas. A
su vez, las bolas son solidarias del árbol conductor y del conducido; este acoplamiento se
produce debido a que las bolas también se alojan en unas gargantas toricas, que están
espaciadas uniformemente a lo largo de dos piezas interior y exterior. La pieza exterior en
forma de campana, está unida al árbol conducido, en el lado rueda. La pieza interior es el
núcleo del eje conductor, eje que, a su vez, se une a la junta homocinética que sale de la
caja de cambios.
La disposición de las bolas y las gargantas hace que sean dos bolas las que transmiten el
par, mientras que las otras cuatro aseguran el plano bisector. Tras una pequeña rotación,
otras dos bolas son las que pasan a transmitir el par, mientras que las dos bolas que acaban
de trabajar pasan al lado bisector. Una de las ventajas de la junta Rzeppa es su larga vida,
superior generalmente a la del automóvil (esto es en teoría, porque en la práctica vemos
muchos automóviles tirados en la carretera debido a la perdida de la grasa que está en el
interior del guardapolvos y que provoca una avería en la junta homocinética).
Junta homocinética Tracta
Desarrollada en los años 20 del siglo pasado, se trata de una junta sencilla y relativamente
fácil de fabricar. Los árboles de entrada y salida incorporan unas horquillas que se acoplan a
dos piezas centrales, que hacen el efecto del árbol intermedio de las juntas. Estas dos piezas
centrales, que denominaremos "nueces" por su enorme parecido con este alimento. Las
nueces son macho y hembra, y se acoplan entre sí de manera que los elementos que
transmiten el movimiento están siempre en el plano bisector.
Junta homocinética Bendix-Weiss
Esta junta como la Rzeppa utiliza bolas que proporcionan las puntos de contacto
propulsores, en está no hay jaula que controle las bolas, las cuales van perfectamente
ajustadas e n sus pistas entre las dos mitades del acoplamiento. Las cuatro bolas
deslizantes son fijadas por una bola interior taladrada que gira sobre un pasador alojado en
el semieje exterior. El plano de los puntos de contacto se mantiene en la bisectriz del
ángulo de los dos semiejes, pero la posición de las bolas se consigue por el "roce del
rodamiento" entre las cuatro bolas y sus pistas.
DIFERENCIAL CONVENSIONAL
Se conoce como diferencial al componente encargado, de trasladar la rotación, que viene del
motor y la transmisión, hacia las ruedas encargadas de la tracción.
Con las excepciones del caso y sin importar, si un vehiculo es pequeño o grande, si es de
tracción trasera o delantera; si trae motor de 4, 5, 6, o mas cilindros; todos los vehículos, de
uso regular, traen instalado un componente llamado diferencial.
Los vehículos de doble tracción, traen diferencial adicional.
El diferencial, puede ser diferente, en cuanto a diseño, figura, tamaño o ubicación; pero, los
principios de funcionamiento y objetivos; siguen siendo los mismos.
El objetivo es administrar la fuerza motriz, en las ruedas encargadas de la tracción, tomando
como base, la diferencia de paso o rotación, entre una rueda, con relación a la otra. [ se
entiende, que el vehiculo al tomar una curva, una rueda recorre mas espacio que la otra;
igualmente una rueda mas grande, recorrerá mas espacio que una mas pequeña .El
diferencial tiene la función de corregir estas diferencias.
Un vehiculo regular, deriva la tracción o fuerza motriz a dos ruedas, que pueden ser las de
adelante, o las de atrás; como consecuencia, toman el nombre, tracción trasera, o tracción
delantera.
La función primaria de un diferencial es, derivar la rotación recibida de la caja de
velocidades; [transmisión] en un ángulo de 90 grados, Esto quiere decir que la transmisión;
por medio de un piñón hace girar la corona, en la parte central del vehiculo; y la corona al
rotar traslada el giro
Los vehículos de tracción delantera traen el diferencial integrado en la estructura de la
transmisión o caja de velocidades.
En los motores colocados en forma transversal o atravesada, el piñón que mueve la corona,
recibe la potencia, en forma indirecta, por lo que no se requiere derivar el movimiento en 90
grados como se hace en los de tracción trasera]
Este tipo de ubicación es típico en un vehiculo de tracción delantera; en los cuales la caja de
velocidades, da alojamiento al conjunto del diferencial.
En este tipo de transmisión o caja de velocidades, cuando se requiera, remover el diferencial,
se necesita desmontar la caja de velocidades de su posición de trabajo.
Las transmisiones automáticas, para un motor de tracción delantera; llevan instaladas un
diferencial en forma similar.
Generalmente las transmisiones automáticas, reparten el fluido o aceite entre todos los
engranes; pero existen transmisiones, que requieren que el diferencial, se lubrique en forma
independiente.
Es importante tomar nota de esto.
Un diferencial está compuesto de 6 engranes: un piñón, una corona, 2 engranes planetarios
y 2 satélites.
Lo importante es observar; que la corona al rotar, no traslada esta rotación por medio de
engranes, lo hace en forma de torsión, debido a que gira conjuntamente con la caja o jaula.
La corona es un engrane, armado o instalado, en lo que se conoce como caja o jaula de
diferencial. El diferencial esta constituido por una caja en la que va atornillada o remachada
la corona. En el interior de la caja se instalan cuatros engranajes cónicos de dientes rectos,
a los dos mayores se les llama “planetarios” estos van a los lado y reciben a los semi ejes
(flechas) y dos piñones menores van opuestos a los planetarios y se les llama “satélites” de
estos; un piñón cónico va frente a la corona por el lado dentado y por la punta recibe el
movimiento del eje propulsor, a través del piñón motor.
Si hay que remover, un diferencial de estos tenga mucho cuidado, con la ubicación de los
espaciadores [shim], antes de moverlos márquelos o píntelos, estos shims determinan el
acoplamiento de la corona con el piñón principal, un shim fuera de calibración puede
acercar o alejar demasiado la corona al piñón principal, dando como consecuencia que la
rotación no tenga la suavidad requerida, y en estos casos la fricción quebraría los dientes del
piñón.
El piñón es un componente, cuya función es recibir la rotación que viene de la transmisión;
y es la parte encargada de hacer rotar la corona.
Este componente, lleva una relación de medida y cantidad de dientes, conjuntamente con la
corona, cualquier modificación, que se haga a estos componentes, debe tomarse en cuenta
las medidas de ambas partes.
Los piñones cumplen el mismo cometido en todos los casos, pero suelen ser diferentes en
cuanto a medidas y cantidad de dientes, por ello se necesita tener mucho cuidado, y ser
muy observador, y sobre todo tener el dominio del funcionamiento de estos componentes.
Las flechas o ejes de las ruedas, se acoplan, en lo planetarios [side gear]; los ejes al
acoplarse en los planetarios, se les coloca un candado o seguro en forma de para evitar que
se deslicen de regreso
Los satélites [pinion gear], se acoplan con los planetarios y se centran con el pinion shaft; el
pinion shaft atraviesa la caja [case] y satélites de un lado a otro de la caja, este pinion
shaft, a su vez para que no se mueva o resbale lleva un pequeño tornillo [bolt pinion shaft]
que lo atraviesa y lo fija en la caja [case].
Si las dos ruedas o llantas son del mismo tamaño o medida; los satélites y planetarios, no
tienen necesidad de rotar entre ellos.
Los satélites y planetarios, solo rotan entre ellos, cuando tienen que compensar un desnivel
de rotación; [esto sucede al tomar curvas, o en terrenos resbalosos].
Recuerde; si usted levanta las dos ruedas, y gira manualmente una de ellas la otra rueda,
hará el giro en sentido contrario; pero el piñón principal y la corona, ni se enteran de este
movimiento, si usted traba una de las ruedas y trata de girar la otra, en este caso la corona
y transmisión si; sentirá la intención del giro.
Dicho de otra manera, si una de las ruedas, cae en terreno resbaloso, o arenoso; al aplicar la
fuerza del motor, la rotación de la corona hará que el planetario de esa rueda rote, haciendo
girar los satélites;[esta acción hará que la rueda, en terreno resbaloso, aumente su rotación,
con relación a las vueltas de la corona];pero no aplicará ninguna fuerza al planetario de la
rueda, que se encuentra en terreno firme.
Para que la rueda, que se encuentre en terreno firme, agarre fuerza, o tracción se requiere,
trabar o afirmar el piso de la rueda, que se encuentra en terreno resbaloso o arenoso.
En conclusión, la fuerza de tracción, en este tipo de diferencial, requiere el apoyo firme de
ambas ruedas.
AVERIAS DEL DIFERENCIAL
Los problemas de un diferencial empiezan, por una falta de lubricación o descuido: Por lo
general una fuga de aceite por uno de los retenedores, o sellos de aceite, en una de las
ruedas, terminan por dejar sin aceite la corona, dando como consecuencia, que el
rodamiento [rodaje, balero, cojinete) fricciones en seco.
Cuando sucede esto, empiezan por hacer ruido, y terminan quebrando los dientes del piñón
y corona.
Como solución, se recomienda hacer una limpieza, que incluya el uso de un magneto o
imán, que ayude a remover la baba metálica, y remplazar las partes afectadas
Un diferencial, gradúa las revoluciones del motor, usando para ello la cantidad de dientes
del piñón, con relación a la cantidad de dientes de la corona; Los requerimientos en cuanto
al peso y uso del vehiculo, determinan el tamaño y cantidad de dientes de la corona y piñón;
por ejemplo; si un piñón de 11 dientes, se usa para mover una corona de 44 dientes,
podríamos decir que la relación es de 4 : 1; pero también se agrega la conveniencia, de usar
un numero impar en la cantidad de dientes de la corona; para evitar la coincidencia de los
dientes (así se evita, que una imperfección en determinados dientes coincidan en forma
repetitiva].
Un ruido como zumbido en el diferencial, a menudo se debe al ajuste incorrecto del piñón
impulsor o de la corona, lo que impide el contacto normal de los dientes de los engranajes.
Así se produce el desgaste rápido de los dientes de lo engranajes, de manera que el ruido
adquirirá gradualmente las características de un gemido.
Sí el ruido es parecido a un gemido requerirá el reemplazo del piñón y la corona.
Sí el ruido se nota más cuando el vehículo se acelera, lo probable es que exista un excesivo;
contacto del talón en los dientes de los engranajes; en este caso habrá que mover la corona y
acercarla al piñón impulsor.
Sí el ruido se nota más cuando el vehículo se acelera, lo probable es que exista un excesivo
contacto del talón en los dientes de los engranajes, en este caso habrá que mover la corona y
acercarla al piñón impulsor.
Si el ruido se nota más cuando el vehículo marcha con el pulso únicamente, sin acelerar, es
probable que exista un excesivo contacto en la punta de los dientes de los engranajes; en
este caso la corona habrá que alejaría del piñón impulsor.
Un ruido en forma de golpe ocurrirá si los cojinetes ó engranajes están averiados ó muy
desgastados.
DIFERENCIAL DE DESLIZAMIENTO LIMITADO (ALGUNOS VEHICULOS)
Sirven para reducir o limitar el rebajamiento de las ruedas al transferir una parte del par de
torsión no usado por la rueda que resbala a la rueda que tiene tracción.
Los diferenciales de deslizamiento limitado tienen un embarque entre la caja del diferencial y
el engranaje lateral. El acoplamiento del embrague limita el movimiento entre la caja el
engranaje lateral (planetario) de modo que ambos ejes darán vuelta junto con la caja. El eje
que produce tracción es obligado a girar de modo que el vehículo se moverá.
Existen dos tipos de embragues usados en los diferenciales de deslizamiento limitado, el tipo
platos, en el cual un plato esta unido al semi eje y el otro no y los platos alternos están
unidos a la caja del diferencial. Otro es el embrague tipo cono ubicado entre la caja del
diferencial y el semi eje. Un cono macho conectado al semi eje se acopla con el cono hembra
de la caja del diferencial.
La mayor parte de los diferenciales de deslizamiento limitado tienen uno resortes de
precarga ligera que le ponen carga al embrague. Esto limita el deslizamiento bajo cargas
tractivas ligeras y provee un cambio suave entre operación de deslizamiento limitante y
operación de carga de tracción.
Los diferenciales de deslizamiento limitado transfieren el par de torsión cada vez que gira
una rueda más firmemente que la otra, aun en una vuelta. En la vuelta, la rueda externa
debe girar más rápido que la rueda interna, de manera que la característica de limitación de
deslizamiento transmite ligeramente más par de torsión a la rueda sobre el lado interior de
la vuelta.
DIAGNOSTICO
Por lo regular el conjunto de las bolas que se daña; es la que va del lado de la rueda, llanta o
neumático.
En algunos casos, la parte de la flecha, que conecta a la transmisión, puede deteriorarse,
con el uso, En estos casos, las bolas alojadas en ese lado de la bota de hule, producen
ruidos, aun cuando el vehiculo va derecho.
Si le toca desarmar esta parte de la flecha tenga cuidado, con los balines o pequeñas barras
que componen el balero; pueden caerse; y al reinstalar observe que la parte rebajada de esta
estructura va como se muestra en el eje.
El cambio de flechas implica ciertos grados de dificultad, por que el destrabar las flechas de
la transmisión, obligan a tener buen conocimiento de lo que se esta haciendo de lo contrario
el trabajo de una hora se puede dilatar dos días.
Además debe tener en cuenta que algunas marcas de vehículos llevan dos tornillos, que
conectan el spin wheel, con el poste de amortiguación; que usted necesariamente tendrá
que quitar; y antes de hacerlo tendrá que marcarlos minuciosamente de lo contrario el
vehiculo perderá alineamiento (camber).
Aunque las flechas [ejes de velocidad constante], difieren en el nombre, diseño, estilo y
tamaño; el principio y objetivo son los mismos. El principio es recibir la rotación de la
transmisión y transmitirlas hacia las ruedas encargadas de la tracción.
El objetivo es suavizar y quitar rigidez a la rotación, acomodándose al giro lateral de las
ruedas, como al sube y baja de la suspensión.
Si usted asume que tiene problemas con una o dos flechas, y se decide repararlo por su
cuenta; recuerde que debe preguntar precios en algunos lugares sale mas barato comprarlas
reconstruidas, que andar comprando partes.
Las flechas [junta de velocidad constante, axel, juntas homocineticas, palier etc.] vienen
especificadas, para cada tipo de vehiculo. Esto significa que debe tener cuidado al cambiarla
por otra; 1/2 pulgada de diferencia en el largo es suficiente, para que esta; se este saliendo
de posición; o se haga difícil instalarla.
El puente [cross member], en algunas ocasiones se agrieta; este hecho, con el movimiento
aleja o esfuerza el alcance de la flecha, dando como consecuencia que esta se salga de
posición o se desconecte de la transmisión.
En algunos vehículos, al remover las flechas, asegúrese de reponer el aceite que se le cae.
Algunas transmisiones automáticas usan diferencial con lubricación independiente que
requieren reponer aceite, removiendo un tornillo grande, ubicado exactamente en el centro
de la tapa del diferencial [no caiga en la falsa impresión, de que tratándose de un vehiculo
de tracción delantera, con transmisión, de diferencial integrado; el aceite se surte por el
mismo tubo de alimentación].
Si al prenteder remover el tornillo principal de la flecha, este, esta demasiado apretado; debe
removerlo con herramienta, de impacto, o llévelo a un taller o llantera para que lo aflojen.[en
estos lugares tienen compresoras de alta presion].
Si usted siente que su vehiculo, hace ruidos o tronidos cuando va derecho o sea sin dar
vuelta a ningún lado, quiere decir que usted tiene un problema en el balero (wearing, rodaje
o cojinete) de la rueda donde usted siente el ruido. Este balero es diferente al balero de las
flechas.
CAJA DE TRANSFERENCIA (ALGUNOS VEHICULOS)
En los vehículos con tracción en las cuatro ruedas se usa una caja de transferencia
conectada a la transmisión. Esta caja de transferencia divide el para de torsión, una parte
va al eje motriz trasero y una parte va a un eje motriz frontal. Cada eje motriz se conecta a
un diferencial el cual en algunos vehículos es de deslizamiento limitado. La caja de
transferencia tiene algún tipo de mecanismo diferencial para dividir el par de torsión. Las
cajas de transferencia para un tiempo parcial se pueden cambiar a la condición ya sea de
tracción en las cuatro ruedas o tracción en dos ruedas. Las cajas de transferencia para
tiempo completo dan fuerza en todo tiempo tanto a los ejes de transmisión delanteros como
a los traseros.
Los vehículos con tracción para tiempo parcial en las cuatros ruedas tienen alguna manera
de desconectar las masas de las ruedas frontales de la acción del eje de transmisión. Esto
permite a la línea frontal de transmisión marchar en vacío cuando no se requiere. Esto
mejora la economía del vehículo y reduce el desgaste de la línea de transmisión.
Los candados manuales de las masas tienen que engancharse en cada rueda (delantera).
Los candados automáticos operan a través de un embrague que deja libre al eje.
MANTENIMIENTO DEL PUENTE TRASERO DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICES
Se debe realizar mantenimiento al puente trasero a los intervalos de tiempo que recomiende
el fabricante, algunas tareas de mantenimiento son las siguientes:
Cambio de aceite del diferencial.
Revisión de la cruz cardanica.
Realizar balanceo estático y dinámico del eje motriz (agregando abrazaderas o pesas).
Chequeo de las flechas.
Engrase de las balineras.
Los aceites para diferencial se especifican según la sociedad de ingenieros automotrices con
el número de viscosidad SAE (Society of Automotive Engineers) o según la clasificación APIGL (American Petroleum Institute Gear Lubricants) que se traduce como aceites lubricantes
para engranajes según el Instituto del Petróleo Americano.
En los diferenciales de vehículos se puede usar la clasificación API-GL-5, también se usan
los aceites SAE-90 (monogrado) o loa multigrados: SAE-75W, SAE 80W-90, SAE 80W-140
PUENTE DELANTERO DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICES
La construcción del puente delantero se determina por el tipo vehículo, por el tipo de
tracción de las ruedas y por el tipo de suspensión que se utilice en el mismo.
Cualquiera que sea la tracción de las ruedas, los puentes delanteros de todos los vehículos
contienen las ruedas de la dirección y el mecanismo de dirección del de las ruedas del
vehículo.
Si el vehiculo es de tracción delantera, el puente delantero también llevará, el diferencial
delantero y las flechas delanteras.
Debido a que la dirección del vehiculo es uno de los sistemas mas importantes del
automóvil, a continuación se detallan cada uno de sus componentes.
FUNCION DEL MECANISMO DE DIRECCIÓN DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICES
El conjunto de mecanismos que componen el sistema de dirección tienen la misión de
orientar las ruedas delanteras para que el vehículo tome la trayectoria deseada por el
conductor.
Para que el conductor no tenga que realizar esfuerzo en la orientación de las ruedas (a estas
ruedas se las llama "directrices"), el vehículo dispone de un mecanismo desmultiplicador, en
los casos simples (coches antiguos), o de servomecanismo de asistencia (en los vehículos
actuales).
El conductor controla la dirección de las ruedas frontales del vehículo, a través del
engranaje de la dirección, el cuál está formado principalmente por una unidad de engrane y
un timón de la dirección.
La unidad de engrane, multiplica el esfuerzo de manejo del conductor para controlar mejor
la dirección del vehículo.
El timón de la dirección tiene un eje que conecta la rueda del volante a la unidad de engrane
de la dirección.
Los engranes de la dirección manual son similares, a los de la dirección potencia (ya sea
hidráulica o eléctrica).
La principal diferencia de la dirección de potencia respecto a la manual, consiste en las
superficies de presión sobre las cuales actúan la presión de un fluido para auxiliar y
multiplicar el esfuerzo del conductor.
Una bomba impulsada por el motor suministra el fluido a presión para la dirección de
potencia del automóvil y una válvula de control que es sensible al esfuerzo de conducción
del conductor, dirige la presión del fluido contra los émbolos de presión ubicados en el
sistema de la dirección, para auxiliar al conductor en el control del vehículo.
Características que deben reunir todo sistema dirección
Siendo la dirección uno de los órganos más importantes en el vehículo junto con el sistema
de frenos, ya que de estos elementos depende la seguridad de las personas; debe reunir una
serie de cualidades que proporcionan al conductor, la seguridad y comodidad necesaria en la
conducción. Estas cualidades son las siguientes:
 Seguridad: depende de la fiabilidad del mecanismo, de la calidad de los materiales
empleados y del entretenimiento adecuado.
 Suavidad: se consigue con un montaje preciso, una desmultiplicación adecuada y un
perfecto engrase.
La dureza en la conducción hace que ésta sea desagradable, a veces difícil y siempre
fatigosa. Puede producirse por colocar un neumático inadecuado o mal inflado, por
un "avance" o "salida" exagerados, por carga excesiva sobre las ruedas directrices y
por estar el eje o el chasis deformado.


Precisión: se consigue haciendo que la dirección no sea muy dura ni muy suave. Si la
dirección es muy dura por un excesivo ataque (mal reglaje) o pequeña
desmultiplicación (inadecuada), la conducción se hace fatigosa e imprecisa; por el
contrario, si es muy suave, por causa de una desmultiplicación grande, el conductor
no siente la dirección y el vehículo sigue una trayectoria imprecisa. La falta de
precisión puede ser debida a las siguientes causas:
- Por excesivo juego en los órganos de dirección.
- Por alabeo de las ruedas, que implica una modificación periódica en las cotas de
reglaje y que no debe de exceder de 2 a 3 mm.
- Por un desgaste desigual en los neumáticos (falso redondeo), que hace ascender a la
mangueta en cada vuelta, modificando por tanto las cotas de reglaje.
- El desequilibrio de las ruedas, que es el principal causante del shimmy, consiste en
una serie de movimientos oscilatorios de las ruedas alrededor de su eje, que se
transmite a la dirección, produciendo reacciones de vibración en el volante.
- Por la presión inadecuada en los neumáticos, que modifica las cotas de reglaje y
que, si no es igual en las dos ruedas, hace que el vehículo se desvíe a un lado.
Irreversibilidad: consiste en que el volante debe mandar el giro a las pero, por el
contrario, las oscilaciones que toman estas, debido a las incidencias del terreno, no
deben ser transmitidas al volante. Esto se consigue dando a los filetes del sin fin la
inclinación adecuada, que debe ser relativamente pequeña.
CLASIFICACIÓN DE LOS TIPOS DE
AUTOMOTRICES
DIRECCIÓN USADOS EN LAS MAQUINAS
Por su principio de funcionamiento: Dirección Mecánica, hidráulica y eléctrica.
Según la posición del timón: Timón a la derecha y a la izquierda.
Nota: La dirección con timón a la izquierda tiene una mejor visibilidad de la vía por lo que
facilita la conducción del vehiculo.
Por su construcción:
Dirección central de las ruedas (remolques), por giro de manguetas.
Según el numero de ruedas directrices: De rueda única (tractores), dirección de ruedas
delanteras (vehículos de turismo y camiones), de ruedas traseras (maquinas de obras) y de
todas las ruedas.
PARTES DE LA DIRECCION MECANICA
Timón o volante, eje de dirección, cruces cardanicas, mecanismo de dirección, brazo de
control o brazo pitman, brazo de seguimiento, articulaciones de la dirección, cojinetes,
palanca intermedia, barra de dirección, sellos, ruedas directrices.
TIPOS DE ARTICULACIONES DE LA DIRECCIÓN DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICES
Los tipos de articulaciones de la dirección más populares son:
Articulación de paralelogramo (más antiguo)
Articulación de piñón de dirección y cremallera (usado en la mayoría de los vehículos
nuevos).
ARTICULACION DE PARALELOGRAMO.
Usa dos varillas de articulación, un acoplamiento central o de arrastre. El brazo pitman del
engrane de la dirección y el brazo inactivador se conectan sobre los lados opuestos del
vehículo. Estos brazos fijan la articulación central a la estructura de los vehículos para que
no se vea afectada por los movimientos de la suspensión. Su movimiento hacia los lados
está controlado por el brazo pitman y por el brazo inactivador. Las varillas se conectan
desde el brazo de la dirección y la articulación central. Tiene un extremo interno y uno
externo en la varilla de articulación. Una manga de la varilla de articulación conecta a los
extremos y se usa para ajustar la longitud de la varilla de articulación.
Los tornillos de bola del extremo de la varilla de articulación permiten. Un movimiento
vertical de la rueda mientras se maneja el vehículo. Las articulaciones en paralelogramo
pueden colocarse por detrás o por delante de la suspensión frontal.
ARTICULACION DE PIÑÓN Y CREMALLERA.
Es una modificación de la articulación en paralelogramo. El comportamiento del engrane de
cremallera y piñón se monta la estructura del vehículo para que no se mueva. La cremallera
dentro del compartimiento se mueve longitudinalmente, igual que el vínculo central de la
articulación en paralelogramo. Una varilla de articulación es mantenida por una conexión
del tipo de bola sobre cada extremo de la cremallera. En este caso se denomina engrane de
piñón y de cremallera de extremo de separación. La articulación está cubierta con un sello,
tipo fuelles para evitar la contaminación. Los extremos exteriores de las varillas de
articulación se ajustan hacia los extremos de ésta en los brazos de la dirección.
TIPOS DE ENGRANES DE LA DIRECCIÓN DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICES
Los engranes usados en las maquinas automotrices son los siguientes:
Tornillo sin fin y sector de engrane rector (pitman).
Cremallera y piñón.
Tornillo sinfín y rodillo.
Leva y palanca.
Sector dentado y bolas recirculantes.
A continuación se detallan cada uno de los tipos de engranes usados en la dirección de las
maquinas automotrices.
ENGRANE DE LA DIRECCIÓN DE BOLAS RECIRCULANTES
En este caso una tuerca esférica con dientes exteriores se coloca sobre el eje del tornillo sin
fin. Las roscas entre la tuerca esférica y el tornillo sin fin se hacen como ranuras, las cuales
tomarán las bolas de los cojinetes. Cojinetes de ajuste selectivo, muy cercanos al mismo
tamaño, se colocan entre la tuerca esférica y el tornillo sin fin. Esto hace que la acción de
girado ruede tan libremente como un cojinete de bola. La ranura de las bolas puede
cortarse en direcciones de rosca ya sea hacia la izquierda o hacia la directa. Las bolas se
alimentan hacia dos cursos separados.
Estos cursos se hacen sobre un ángulo para que las bolas se muevan longitudinalmente a
medida que gira el tornillo sin fin. Las bolas van hacia una corredera a medida que salen del
extremo de cada ranura. La corredera las dirige a lo largo de la parte exterior de la tuerca
esférica y de nuevo hacia la entrada. Este tipo de engrane de la dirección se llama
“recirculación del tipo de bola”.
Los dientes del engrane de la tuerca esférica se acoplan con los dientes sobre el sector. El
sector es parte de un eje transversal, eje sectorial o eje pitman. Todo el montaje se encierra
en un compartimiento atornillado ala estructura del chasis del vehículo. Un brazo pitman
conecta al eje pitman o eje transversal a la articulación de la dirección.
Cada extremo del tornillo sin fin está soportado sobre cojinetes de bola. Se usa ajuste de
ligadura del cojinete del tornillo sin fin para precargar los soportes a efecto de mantener la
oruga de modo seguro dentro de su posición.
ENGRANE DE DIRECCIÓN DE CREMALLERA Y PIÑÓN
Se usa en vehículo de peso ligero su diseño es sencillo ligero y receptivo. Requiere de muy
poco espacio y usa pocas partes de articulación. Hay menos puntos de fricción para
amortiguar la retroalimentación de la dirección, con lo que el conductor tiene mayor
percepción. La retroalimentación de los golpes de la carretera y el esfuerzo de manejo son
más grandes en comparación con los engranes de bola recirculantes. Estos engranes se
afectan más por los golpes en el manejo que lo engranes de bola recirculante.
El engrane de cremallera y piñón tiene su lugar en la articulación del centro. El
compartimiento del engrane se ajusta al miembro de la estructura frontal o carrocería a
través de aislantes de tipo hule. Los extremos de la cremallera, sobre una cubierta de hule,
se ajustan a las varillas de articulación de extremos de separación con extremos de tipo de
bola.
Un piñón controlado por el volante de la dirección, tiene dientes que se acoplan con los
dientes de la cremallera. Un cojinete de cremallera o yugo pone una precarga sobre la
cremallera directamente a lo largo del piñón.
Algunos engranes de la dirección de cremallera y piñón tienen las varillas de articulación
conectadas al centro de la cremallera en lugar de los extremos. Este diseño se denomina
cremallera de separación central.
Tienen una cubierta de gran tamaño que cubre la parte central del compartimiento de
cremallera y piñón.
ENGRANE DE DIRECCIÓN DE POTENCIA HIDRAULICA
Consiste en un engrane de dirección manual asistido por potencia hidráulica.
El chofer suministra parte del esfuerzo de la conducción.
La unidad de potencia proporcional el resto del esfuerzo. Un menor esfuerzo de manejo por
parte del conductor permite que la razón de engranajes de la dirección de potencia sea
aproximadamente dos tercios de la razón de engranaje de la dirección manual.
La dirección de potencia, proporciona una respuesta de manejo mucho más rápida que la
dirección manual.
La dirección de potencia típica tiene los siguientes componentes: Timón o volante, eje de
dirección, cruces cardanicas, bomba, correas, polea, válvula de control, mecanismo de
dirección, brazo de control o brazo pitman, brazo de seguimiento, fluido hidráulico de la
dirección, tanque con su nivel, articulaciones del a dirección, émbolos de presion y ruedas
directrices.
Los mismos tipos de engranes que se usan en la dirección manual se usan también en la
dirección de potencia (engranaje tipo bola de recirculación, y engranaje tipo piñón y
cremallera).
La bomba es generalmente impulsada por una correa. En algunos motores la bomba está
montada alrededor del frente del eje del cigüeñal del motor. Las superficies de presión en la
mayoría de los sistemas de dirección de potencia se localizan en el interior del
compartimiento del engrane de la dirección. A este tipo de engrane se le llama “tipo
integral”.
En algunos casos las superficies de presión se ubican en un cilindro de potencia separado y
conectado entre las articulaciones de la dirección y la estructura del vehículo. Estos se
denominan engranes de dirección “tipo de articulación o de eslabonamiento”.
El engrane de dirección de potencia tipo cremallera y piñón es el más común.
VALVULA DE CONTROL
Estas se construyen en la parte interior de los engranes de dirección de hidráulica de tipo
integral. La dirección de potencia de tipo articulado puede tener la válvula de control
construida en el extremo del cilindro de potencia ó puede estar en una unidad separada. La
válvula de control en el engrane de dirección de potencia hidráulica de tipo cremallera y
piñón se construye dentro del compartimiento de piñón.
Siempre que el motor esté en operación, el fluido se desplaza desde la bomba a través de la
válvula de control hacia las superficies de presión y posteriormente regresa al tanque de
reserva. La misma presión de fluido está sobre ambas superficies de presión; cuando la
rueda del volante no está siendo girada. La válvula de control está centrada para permitir
que el fluido se desplace libremente atraves del centro abierto de la válvula. La válvula de
control está balanceada entre la fuerza mecánica de entrada proveniente de la rueda del
volante y la fuerza hidromecánica de la articulación de la dirección de potencia y de las
llantas sobre el camino resistente al movimiento.
Cuando la rueda de la dirección gira a la izquierda su fuerza mecánica mueve la válvula de
control hacia la articulación. En esta posición, la válvula de control cierra la salida de
presión que va hacia una de las superficies de presión, permitiendo que el fluido de aquí
regrese al tanque de reserva. Esto reduce la presión sobre las superficies de giro derecha.
El mismo movimiento abre el conducto que va a las otras superficies de presión cilindro de
giro izquierdo para que la presión se acumule sobre las superficies de presión de este lado.
La presión del fluido ayuda a la fuerza del volante para que se mueva contra la resistencia
de la articulación de la dirección. Durante el movimiento de la rueda de dirección, la fuerza
mecánica siempre mueve primero la válvula de control. La fuerza de asistencia hidráulica
siempre esta tratando de acoplarse con la posición de la válvula de control ayudando a
mover la articulación de la dirección. Cuando la rueda del volante alcanza la posición
deseada se mantiene uniformemente esto permite que la articulación se a acople entonces
la válvula de control se centrará y estos finaliza la asistencias de potencia hidráulica.
La válvula de control tiene un dispositivo de centrado. Cuando la rueda de la dirección no
está girando, el dispositivo de centrado mueve la válvula para equilibrar presiones sobre
ambas superficies de presión. Esto mantendrá en su lugar la articulación de la dirección.
Si las llantas frontales golpean algún objeto que trate de flexionarlas (un tope), la
articulación mueve la válvula de control para oponerse a la fuerza flectora. Esto ayuda a
controlar a retroalimentación de la dirección para mantener el control del vehículo.
Tipos de válvulas de control.
Válvula de carrete de deslizamiento y Válvula de carrete rotativos.
La válvula de carrete de deslizamiento se usan en el caso de direcciones de potencia del tipo
de articulación. Estas direcciones de potencia esta válvula se localiza entre el brazo pitman
y la articulación de la dirección. Las válvulas de deslizamiento en los engranes integrales de
la dirección se montan en forma concéntrica al eje del tornillo sin fin o se colocan en
paralelo, por fuera del compartimiento del engrane de la dirección.
Cuando se usa válvula de carrete rotativo, se monta en forma concéntrica con el eje de la
oruga o alrededor del eje del piñón. En todos los engranes de potencia la operación de la
válvula es similar.
CONTROL DE REACCIÓN DE LA DIRECCION
Los engranes de la dirección de potencia están diseñados para proporcionar alguna
percepción a efecto de que el conductor pueda sentir la cantidad de esfuerzo que se está
ejerciendo sobre el sistema de dirección. Esta percepción del conductor se llama “control de
reacción” Las barras de torsión proporcionan percepción al conductor cuando se usan. La
válvula de control del tipo activación por palanca y pivote proporciona al conductor una
sensación respecto al centrado de los muelles y respecto a la cantidad de presión de fluido
que se desarrolla en el sistema de dirección.
SUPERFICIE DE PRESION O EMBOLOS
Es un pistón de doble cara dentro de un cilindro. El cilindro está conectado a la articulación
de la dirección y la varilla del pistón esta conectado a la estructura. Ambas conexiones
están diseñadas para permitir el movimiento requerido. Los conductos o mangueras de
metal se usan para conectar la válvula de deslizamiento de control de carrete al cilindro de
potencia.
BOMBA DE LA DIRECCIÓN DE POTENCIA HIDRAULICA
Se usan tres tipos de bombas
Tipo hélice, tipo deslizador y tipo rodillo.
Sus principios de operación y diseño son muy similares. La bomba tiene un rotor
impulsados por correa dentro de un anillo de leva con forma elíptica. Este diseño tiene
espacios de bombeo sobre cada lado del rotor. Hay hélices deslizadas o rodillos en las
ranuras del rotor. Estas se llaman inserciones.
Las placas de presión sobre cada lado del rotor y de la leva se usan para sellar la bomba.
Este montaje está en un compartimento que contiene los cojinetes del rotor, sellos y
conductos de aceites. Una reserva de aceites rodea o se ajusta al compartimento de la
bomba.
En operación, la fuerza centrifuga del rotor lanza las inserciones hacia afuera para que su
superficies exterior frote sobre la leva cada deslizados tiene un anillo posterior para
mantenerlo contra la leva. Los otros tipos de inserciones se mantienen hacia afuera por la
fuerza centrifuga.
Estas son bombas de desplazamiento positivo ósea que cada revolución proporciona la
misma cantidad de fluido, independientemente de la velocidad a la que estén girando.
Se necesita la mayor cantidad de potencia cuando se gira el volante sin que el vehículo este
moviéndose. Debido a que el motor esta en mínimo en este momento, por tanto la bomba
impulsada por este gira lentamente. Por consiguiente la bomba ha sido diseñada para
producir alta presión a bajas velocidades de la bomba.
Por otra parte, las velocidades de la bomba son rápidas cuando el vehículo está operando a
velocidades de carretera.
En este momento se requiere poca o ninguna potencia de apoyo en la dirección. Se usa una
válvula de control de flujo para reducir el alto volumen de la bomba producido a velocidades
de carretera.
La válvula de control de la bomba tiene un control de flujo y también limita la presión. La
presión debe limitarse para evitar un daño en los sellos y mangueras de la unidad de la
dirección de potencia. Una válvula de liberación de presión limita la presión máxima
abriendo un conducto entre la salida y la entrada de la bomba. En algunas bombas el
regulador de presión es una válvula separada. En la mayoría de las bombas el regulador de
presión está construido dentro de la válvula de control de flujo y actúa como una válvula de
pivote.
Ventajas e inconvenientes de la servodirección
 Ventajas:
1ª.- Reducen el esfuerzo en el volante, con menor fatiga para el conductor, ventaja
muy conveniente en los largos recorridos o para las maniobras en ciudad.
2ª.- Permiten acoplar una dirección más directa; es decir, con una menor reducción
con lo que se obtiene una mayor rapidez de giro en las ruedas. Esto resulta
especialmente adecuado en los camiones y autocares.
3ª.- En el caso de reventón del neumático, extraordinariamente grave en las ruedas
directrices, estos mecanismos corrigen instantáneamente la dirección, actuando
automáticamente sobre las ruedas en sentido contrario al que el neumático reventado
haría girar al vehículo.
4ª No presentan complicaciones en el montaje, son de fácil aplicación a cualquier
vehículo y no afectan a la geometría de la dirección.
5ª.- Permiten realizar las maniobras más delicadas y sensibles que el conductor
precise, desde la posición de paro a la máxima velocidad. La capacidad de retorno de
las ruedas, al final del viraje, es como la de un vehículo sin servodirección.
6ª.- En caso de avería en el circuito de asistencia, el conductor puede continuar
conduciendo en las mismas condiciones de un vehículo sin servodirección, ya que las
ruedas continúan unidas mecánicamente al volante aunque, naturalmente, tenga que
realizar mayor esfuerzo en el mismo.
 Inconvenientes:
Los inconvenientes de estos mecanismos con respecto a las direcciones simples con
prácticamente nulos ya que, debido a su simplicidad y robustez, no requieren un
entretenimiento especial y no tienen prácticamente averías. Por tanto los únicos
inconvenientes a destacar son:
1ª.- Un costo más elevado en las reparaciones, ya que requieren mano de obra
especializada.
2ª.- El costo más elevado de este mecanismo y su adaptación inicial en el vehículo,
con respecto a la dirección simple.
TIMON DE DIRECCIÓN DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICES
En los vehículos modernos, la columna de la dirección es de forma compleja y consiste de
un tubo de acero llamado tubo de la columna de la dirección. La columna de la dirección
está diseñada para plegarse en caso de choque del vehículo para proteger al conductor.
Algunas columnas de la dirección pueden ladearse y conectarse para colocar el volante en
un ángulo conveniente y cómodo para el conductor. Para disminuir la probabilidad de robo,
la columna de la dirección tiene un engrane y tuercas de seguridad en la transmisión del
vehículo. La columna de la dirección puede transporta el control del eje de la transmisión,
encender el switch de señales, el switch de luces de alarma, el reductor de la intensidad de
luces frontales, el control de limpia parabrisas y agua, el control de la velocidad , switch
encendido y arranque etc.
Los vehículos modernos tienen la columna de la dirección de absorción de energía la cual
reduce su longitud por efecto de un impacto.
Tanto en el modelo de la figura inferior como en otros, suele ir "partida" y unidas sus
mitades por una junta cardánica, que permite desplazar el volante de la dirección a la
posición más adecuada de manejo para el conductor. Desde hace muchos años se montan
en la columna dispositivos que permiten ceder al volante (como la junta citada) en caso de
choque frontal del vehículo, pues en estos casos hay peligro de incrustarse el volante en el
pecho del conductor. Es frecuente utilizar uniones que se rompen al ser sometidas a presión
y dispositivos telescópicos o articulaciones angulares que impiden que la presión del
impacto se transmita en linea recta a lo largo de la columna.
RELACION DE TRANSMISION DEL MECANISMO DE LA DIRECCION
El engrane de la dirección esta diseñado para girar las ruedas frontales en un ángulo de 60 0
de tuerca a tuerca; (300 hacia adentro y 300 hacia afuera). El esfuerzo de girado sobre el
volante de la dirección se multiplica a través del engrane de la dirección para girar las
ruedas frontales.
Si el volante de la dirección requiere de 3 vueltas totales, para girar las ruedas 60 0 la razón
de dirección es de 18:1
1 rotación = 3600 *3= 10800/600= 18: 1
FALLAS QUE SE PRESENTAN EN LA DIRECCION DEL VEHICULO
1. El vehículo se desvía a un lado.
Causas posibles:
Presión de aire de las llantas incorrectas, brazos de suspensión y bujes dañados, resortes o
muelles vencidos y/o rotos, barra estabilizadora y sus bujes en mal estado, llantas de tipo
o tamaño diferente, chasis o plataforma pueden están desalineadas, desgaste de rotulas
entre otros.
2. El vehículo zigzaguea
Causas posibles:
Presión de aire de las llantas incorrecta, llantas en mal estado, falta de alineamiento de las
llantas, resortes o muelles vencidos o rotos, brazos de suspensión y bujes dañados, barra
estabilizadora y sus bujes en mal estado, desajuste de la dirección, desgaste de rotulas
entre otros.
3. El vehículo vibra a altas velocidades
Causas posibles:
Presión de aire de las llantas incorrectas, amortiguadores gastados, llantas desbalanceadas
y chasis deformado.
4. Bamboleo de las ruedas delanteras
Causas posibles:
Presión de aire de las llantas incorrectas, condición de las llantas, resortes o muelles
vencidos o rotos, barra estabilizadora, y sus bujes en mal estado, llantas de tipo o tamaño
diferente, rodamientos en mal estado, rotulas desgastadas, amortiguadores gastados y
ruedas desbalanceadas.
5. Golpe sordo en una rueda
Causas posibles:
Llanta con una protuberancia y amortiguadores gastados.
6. Desgaste disparejo de las llantas
Causas posibles:
Presión de aire de las llantas incorrecto, mal estado de las llantas, llanta con protuberancia,
falta de alineación, brazos de suspensión y bujes dañados, chasis deformado, rotulas
desgastadas, amortiguadores gastados y ruedas desbalanceadas.
7. Desgaste rápido de las llantas
Causas posibles:
Presión de aire de las llantas incorrecto, mal estado de las llantas, brazos de suspensión y
bujes dañados, manejo muy rápido o por malos caminos, amortiguadores gastados y
vehículo chocado.
8. Dirección manual dura
Causas posibles:
Presión de aire de las llantas incorrecto, varillaje de la dirección seco, chasis desalineado,
brazos de suspensión y bujes dañados.
9. Dirección hidráulica dura
Causas posibles:
Banda de la dirección hidráulica patina por estar floja, bajo nivel de fluido, falla de la
bomba.
10.
Vibración del volante
Causas posibles:
Rodamientos sin grasa, rotulas gastadas, tornillos flojos.
11.
Chillido en la dirección hidráulica
Causas posibles:
Correa floja, nivel incorrecto, polea dañada.
UNIDAD IV: LA SUSPENSIÓN DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICES
FUNCIONES:
La suspensión fija las ruedas al vehículo. Cada uno de sus componentes debe estar en
buenas condiciones. Esto es esencial tanto por la calidad como para la duración de los
ajustes. El deterioro de uno solo de los elementos de la suspensión anula los efectos de un
buen efecto de la misma.
Además la suspensión tiene que garantizar lo siguiente: Amortiguar las sacudidas
provocadas por las irregularidades del camino y mantener un contacto permanente entre los
neumáticos y el camino. Si existiera una suspensión ideal, ésta absorbería la totalidad de las
oscilaciones de las ruedas conservando la banda de rodadura
Suspensión delantera y trasera con ruedas independientes
De los neumáticos continuamente en contacto con el camino; este contacto permanente de
los neumáticos permitiría un manejo estable y seguro y por otra parte, la absorción de las
oscilaciones tendría por objeto transmitir lo menos posible de sacudidas a la carrocería con
el fin de permitir el confort de los ocupantes y la protección de los elementos del vehículo.
Pero actualmente, la tecnología y los costos no permiten, desgraciadamente alcanzar en
forma simultánea estos dos objetivos.
Según el tipo de vehículo, los fabricantes prefieren favorecer uno aspecto en detrimento del
otro. La suspensión de un automóvil deportivo, por ejemplo, da preferencia a la adherencia
de los neumáticos, mientras que la de un auto familiar opta más bien por el
amortiguamiento de las sacudidas.
Los diseñadores manipulan normalmente los elementos siguientes para hacer corresponder
las reacciones de la suspensión al tipo de automóvil: la categoría de suspensión; la
flexibilidad de los resortes; la calibración de los amortiguadores; el diámetro de la barra
antibalanceo; las características de los neumáticos originales.
Desde los inicios del automóvil, los fabricantes han creado una gran variedad de
suspensiones. A pesar de los muchos tipos que existen, todas las suspensiones tienen
puntos en común.
CONCEPTOS BASICOS DE LA SUSPENSION
Reacciones del automóvil
Cuando un automóvil se desplaza existen oscilaciones que provienen de diferentes direcciones y que se manifiestan al nivel de la carrocería, tal como se ilustra en la figura 1.23. Las
irregularidades del camino, el viento, la aceleración, el frenado y la fuerza centrífuga en las
curvas son factores que contribuyen independientemente o simultáneamente a sacudir la
carrocería.
La suspensión se adapta a las fuerzas que se ejercen sobre los tres ejes del vehículo que son
el eje vertical, el transversal y el longitudinal. Es importante conocer bien el nombre y la
definición de cada uno. Sabiendo la definición de estas oscilaciones usted podrá recordar
mejor la función de los diferentes elementos de las suspensiones, diagnosticar los problemas
de comportamiento de los vehículos y realizar las correcciones apropiadas.
Diferentes tipos de oscilaciones que afectan a los vehículos
Balanceo: Es el desplazamiento de la carrocería según el eje transversal. Las borrascas con
fuertes vientos laterales someten la carrocería a este tipo de oscilación.
Vaivén: Representa el deslizamiento de varias ruedas sobre el camino. El derrape de las
ruedas delanteras o traseras es un ejemplo de un vehiculo sometido a este tipo de
oscilaciones.
Martilleo: Señala las oscilaciones de los ejes traseros rígidos alrededor de un eje de
rotación paralelo al eje longitudinal del vehiculo.
Rebote: Es el desplazamiento del vehiculo que sigue su eje vertical. El rebote proviene de
movimientos y del hundimiento de la suspensión.
Oscilación: Identifica los movimientos oscilatorios alrededor del eje longitudinal. La
oscilación se presenta principalmente cuando el vehiculo efectúa una sucesión de virajes
pronunciados. Las suspensiones poseen diversos elementos destinados a reducir los
efectos de la oscilación.
Shimmy: Es la oscilación de las ruedas directrices alrededor de sus puntos de pivote. Las
ruedas delanteras desequilibradas provocan sacudidas de este tipo.
Sobresalto: Es un desplazamiento brusco que sigue al eje longitudinal.
Cabeceo: Significa oscilaciones alrededor del eje transversal. El cabeceo es perceptible
durante el frenado o aceleraciones bruscas.
Masa no suspendida
La masa no suspendida es el conjunto de componentes que no están apoyados sobre resortes: ejes, ruedas, brazos de suspensión. Estos elementos están sometidos a todas las
sacudidas debidas al rodamiento sin otro amortiguamiento que el de los neumáticos. Con el
objeto de mejorar el confort y el control del camino, los diseñadores trabajan para reducir la
masa de estos órganos. La utilización de ruedas fabricadas con metales ligeros es un ejemplo
de estas mejoras. Una masa no suspendida que tenga poco peso es especialmente
importante en los vehículos ligeros. Imaginemos un vehículo ficticio con una masa total de
1000 kg equipado de un puente trasero rígido con una masa de 200 kg. Cuando el automóvil
se desplaza rápidamente y que una rueda trasera encuentra un montículo en el camino, la
inercia del puente provocará primero un golpe violento. Una fracción de segundo después el
puente será proyectado verticalmente. Una gran fuerza resultante de su inercia será
transmitida a la carrocería por el resorte y será difícil amortiguarla. Además, la rueda dejará
de tocar el suelo, reduciendo el seguimiento del camino y el confort, sin hablar del choque
violento transmitido a la carrocería.
Masa suspendida
La masa suspendida está compuesta de un conjunto de elementos soportados por los
resortes. La calidad de una suspensión es siempre mejor cuando la relación entre la masa
suspendida y la no suspendida es grande.
ELEMENTOS COMPONENTES DE LA SUSPENSION
Los tres elementos comunes en los principales tipos de suspensión son: resortes;
amortiguadores y barra estabilizadora.
RESORTES
Los resortes forman parte de cualquier suspensión y soportan la masa del vehículo,
absorben las oscilaciones y en ciertos casos transmiten la fuerza y ubican las ruedas.
Los resortes son uno de los elementos que determinan la calidad (o el carácter) de una suspensión. Características tales como la suavidad, firmeza, deportiva o blanda son debidas en
parte a los resortes. En el reposo, la fuerza que desarrolla un resorte cuando sostiene un
vehículo es igual a una fracción de la masa del artefacto soportado.
Por ejemplo un vehículo de una masa suspendida de 2000 kg repartida uniformemente
sobre las cuatro ruedas, cada resorte soporta un peso de 500 kg. Cuando una rueda
encuentra un montículo en el camino, inicia un desplazamiento hacia arriba. Según la
velocidad del vehículo y la magnitud de la masa no suspendida, la energía producida será
más o menos grande. La suspensión dirige esta energía hacia los resortes y la fuerza que
resulta provoca su compresión. El movimiento continúa mientras que la fuerza de
oposición creciente del resorte no iguale a la fuerza producida por la rueda. Cuando este
punto, llamado punto de inversión superior, es alcanzado, el resorte inicia la expansión y
se desprende de toda la energía acumulada. Esta expansión es acompañada de un
movimiento hacia abajo que sobrepasa la posición intermedia inicial para alcanzar el punto
de inversión inferior. Este comportamiento normal del resorte entre el punto de expansión
y de compresión provoca oscilaciones de la carrocería. Esta sucesión de movimientos se
repite al mismo ritmo hasta que la energía cinética no haya sido absorbida por la fricción
de los diversos elementos y por los amortiguadores.
La distancia entre el punto de inversión superior y el punto de inversión inferior se
denomina amplitud de oscilación. Una masa grande y un resorte blando dan una baja
frecuencia y una gran amplitud. Una masa pequeña y un resorte duro dan una alta
frecuencia y una baja amplitud. La distancia entre los extremos superior e inferior se
denomina desplazamiento de la suspensión. Tomando en cuenta los esfuerzos del material,
los constructores intentan obtener un desplazamiento máximo. Esta característica hace
posible la utilización de resortes más suaves dado que permite a la suspensión absorber
más eficazmente las irregularidades del camino y de disminuir los riesgos de golpeteo a
fondo.
Finalmente, la capacidad de los resortes se establece después de la deformación por
compresión provocada por una carga determinada. La relación entre la carga y el
movimiento es la flexibilidad y se expresa en Nm.
TIPOS DE RESORTES
Los principales tipos de resortes que se utilizan en los vehículos son: de ballesta (hoja
única o múltiples), helicoidal (espiral); barra de torsión y neumático.
Resortes de ballesta de hoja única
Se fabrican de acero, fibra de vidrio o de fibra de carbono se encuentran normalmente
montadas en la parte trasera de los automóviles. La curvatura, también llamada cintrado,
varía en función del diseño de la suspensión. Los materiales sintéticos son cada vez más
utilizados ya que son más ligeros y resisten mejor a la corrosión.
Este tipo de resorte está montado longitudinal o transversalmente. El resorte de ballesta
trabaja a flexión progresiva, esta característica se obtiene por la modificación del espesor o
de la longitud de una parte de la hoja.
Suspensión de eje rígido con ballesta de hoja única montada
longitudinalmente
Las ballestas montadas longitudinalmente asumen simultáneamente dos funciones: soportan la masa del vehículo y permiten una unión transversal y longitudinal rígida entre el eje y
el chasis. Cada uno de los extremos de la ballesta se termina en forma de ojo. Generalmente
situado en la parte delantera en los vehículos de ruedas motrices traseras, la ballesta está
fija al chasis por medio de un perno y de un apoyo. Un anillo de caucho colocado entre el ojo
y el perno amortigua los golpes transmitidos a la carrocería. Este método permite una unión
articulada entre la ballesta y el chasis. El segundo extremo está conectado al chasis por un
gemelo que permite el alargamiento de la ballesta cuando ésta soporta cargas diferentes o
cuando la rueda encuentra un obstáculo.
Entre más grande sea el cintrado de las hojas, mayor será la variación de la longitud. Estas
variaciones provocan un desplazamiento longitudinal no deseado del eje y de la rueda. Con
el fin de minimizar este efecto, los fabricantes reducen el cintrado de los resortes o desfasan
la posición del eje sobre la ballesta.
La ballesta montada transversalmente sólo soporta la masa del vehículo. Esta está normalmente fija al chasis por el centro. Su alargamiento que resulta de las flexiones está
permitido por los gemelos o por correderas
Suspensión con ruedas independientes y ballesta hoja única montada
transversalmente
Cuando una o las ballestas se deforman o se rompen, la posición de la carrocería en
relación al suelo se reduce. Esta posición es importante tanto por la estabilidad del vehículo
como por la duración de los componentes. Su verificación debe ser efectuada previamente al
ajuste en la alineación. El montaje de las ballestas que posicionan el eje con el chasis y que
por consecuencia guían las ruedas, deben también ser objeto de una verificación minuciosa.
Anillos usados o fracturados, un gemelo deformado son también anomalías que pueden
modificar la posición del puente trasero. En este caso, la alineación no corregirá nunca un
problema causado por un elemento defectuoso.
Resortes de ballesta de hojas múltiples
Una ballesta de este tipo se compone de un número variable de hojas de acero de longitudes
diferentes apiladas unas sobre las otras. La hoja más larga se denomina hoja maestra. Cada
uno de sus extremos se termina en forma de ojo. Un perno central, mantiene la hoja
maestra y las hojas secundarias y da posición con precisión a todo el conjunto sobre el eje.
Los estribos mantienen las hojas secundarias paralelas a la hoja maestra.
Ballesta de hojas múltiples
La suspensión delantera de los vehículos de cuatro ruedas motrices equipados con este tipo
de ballesta presentan algunas veces características específicas. Las hojas tienen algunas
veces longitudes iguales y puesto que el eje jala al vehículo, el gemelo está fijo en la parte
delantera.
El funcionamiento de este tipo de ballesta se compara al tipo de hoja única. La única
diferencia estriba en que la fricción entre las hojas reduce la suavidad.
Suspensión delantera con ballestas para un vehículo de cuatro
ruedas motrices.
Resortes helicoidales
Los resortes helicoidales están fabricados con una varilla de acero cilíndrica enrollada en
hélice formando una espiral. Existen diferentes tipos de resortes helicoidales, los
principales son: de flexibilidad constante y de flexibilidad variable.
Resortes helicoidales de flexibilidad constante
La fuerza necesaria para la flexión de este resorte es constante sobre toda su distancia. El
diámetro de la varilla, el paso, la altura libre y el diámetro son los factores que determinan
su capacidad.
En muchos casos, los fabricantes o aún el mercado de refacciones (copias) proponen resortes robustos. Estos poseen la capacidad de soportar cargas mayores. En ciertas condiciones
de uso, mejoran el comportamiento de la suspensión. Los resortes robustos poseen
características distintas. Son normalmente menos largos sin carga, mientras que cuando
soportan el vehículo su altura es comparable a la de los de flexibilidad constante. A
menudo, este tipo de resorte mantiene también la altura entre el vehículo y el suelo al
límite superior de la especificación.
Resortes helicoidales de flexibilidad constante
Comparación entre la altura de un resorte regular y la de un resorte robusto
Resortes helicoidales de flexibilidad variable
Para esta variedad de resorte, la fuerza necesaria para su compresión es progresiva. Esto
significa que la fuerza para comprimir el resorte aumenta gradualmente a medida que se
comprime.
Los métodos normales utilizados para obtener una flexión progresiva son: un paso variable;
un diámetro variable; un diámetro de varilla variable Cuando la distancia entre el vehículo
y el suelo es reducida, el desplazamiento de la suspensión disminuye también. Esto puede
provocar golpes cuando una rueda pase por un obstáculo grande.
El hundimiento de los resortes tiene dos efectos: los elementos de la suspensión no operan
más en la zona prevista de acuerdo a su diseño, lo que reduce la duración y hay una
modificación de los ángulos de alineación de la dirección.
El hundimiento modifica también los ángulos de alineación de la dirección. Una altura
insuficiente de la carrocería revela a menudo un resorte roto o deformado. Se recomienda
generalmente remplazar los resortes por parejas con el fin de mantener el vehículo nivelado
y para permitir reacciones iguales. La rotura de los resortes fabricados con una varilla de
diámetro variable sucede normalmente en la sección más delgada.
Resortes de flexión variable
Efecto de hundimiento de un resorte sobre los elementos de una suspensión
Barra de Torsión
Los resortes de barra de torsión están formados de una barra de acero cilíndrica. La
longitud y la sección de la varilla están determinadas en función de las características del
vehículo. Cada uno de sus extremos posee un refuerzo acanalado o de otra forma
geométrica destinada a fijar el resorte.
Uno de los extremos se coloca en el brazo de suspensión y el otro al chasis. Normalmente
uno de los extremos posee un tope ajustable. Este tipo de resorte tiene como ventajas que:
ocupa poco espacio y tiene la posibilidad de ajustar con precisión la distancia entre el
chasis del vehículo y el suelo. Las barras de torsión se montan lateral o transversalmente,
en la parte delantera o trasera de los vehículos.
Suspensión delantera con barra de torsión lateral
La reacción de este tipo de resorte se asemeja a la de un resorte helicoidal. Las oscilaciones verticales de la
ruedan provocan una torsión proporcional da la barra. La rotura de una barra de torsión trae como consecuencia el
hundimiento inmediato y completo de los elementos de la suspensión correspondiente.
Suspensión delantera con barras de torsión transversales
Resorte neumático
Los resortes neumáticos, están constituidos de un globo hermético lleno de gas, ya sea aire
o nitrógeno. La elasticidad proviene de la compresión de los gases encerrados en una cámara
hermética. Una de las ventajas de este tipo de resorte proviene de la posibilidad de ajustar la
altura por medio de un circuito externo. Un circuito electrónico acciona un compresor que
controla la presión en el interior de los resortes para mantener el nivel del vehículo
constante sin importar su carga. El resorte neumático tiene también la ventaja de tener un
funcionamiento sin fricción y una flexibilidad ajustable.
Como este tipo de resorte no contribuye a guiar las ruedas, las verificaciones deben también
incluir la altura y los brazos que posicionan las ruedas.
AMORTIGUADORES
Los amortiguadores frenan la expansión y la compresión del resorte. Estos no soportan
ninguna carga del vehículo y no influyen en su altura con respecto al suelo.
Posición de los amortiguadores en una suspensión con eje
rígido
Todos los amortiguadores de los automóviles son hidráulicos de construcción telescópica.
Existen dos clases de amortiguadores: de simple efecto y de doble efecto (un tubo o dos
tubos).
Amortiguadores de simple efecto.
Estos sólo frenan la expansión de los resortes. No oponen ninguna resistencia cuando el
resorte se comprime después de que alguna rueda haya cruzado un obstáculo. Aunque
éstos procuran un rodamiento más suave, este tipo de amortiguador está por desaparecer.
Amortiguador hidráulico telescópico
Amortiguadores de doble efecto.
Los amortiguadores de doble efecto frenan las oscilaciones en las dos direcciones: expansión
y compresión del resorte. La calibración entre el frenado de la expansión y el de la compresión varía según el tipo de vehiculo. La fuerza de frenado durante la compresión es siempre
inferior a la de expansión. La relación de fuerzas expansión / compresión se sitúa
generalmente alrededor de 2:1. La calibración de los amortiguadores influye mucho en la
temperatura de la suspensión.
Los amortiguadores de doble efecto permiten una unión más estrecha entre las ruedas y el
chasis, lo que mejora la estabilidad general del vehículo.
Los amortiguadores transforman en calor la energía cinética que es liberada por los resortes.
Para alcanzar este objetivo, estos elementos tienen un circuito interno que dosifica la
cantidad de aceite intercambiado entre las dos secciones de una cámara de trabajo. Un
pistón móvil fijo al vástago divide esta cámara.
La resistencia al flujo de aceite determina directamente la fuerza de amortiguamiento y la
velocidad del pistón en el cilindro. Los movimientos lentos no son frenados por el
amortiguador dado que el aceite puede circular libremente a través del orificio calibrado. La
resistencia inicia cuando el orificio no es suficiente para transferir la cantidad de aceite que
el movimiento del pistón intenta desplazar.
Entonces, los amortiguadores son poco eficaces para limitar los movimientos lentos de la
carrocería. Ciertos fabricantes recomiendan los amortiguadores provistos de diferentes
dispositivos de ajuste del flujo de aceite entre las cámaras. Dependiendo de los modelos,
estos ajustes se efectúan manualmente cuando el amortiguador se instala o por medio de
comando eléctrico controlado desde el interior del automóvil. El ajuste permite compensar el
desgaste o modificar la acción de la suspensión.
Amortiguador de doble efecto de dos tubos
Todos los amortiguadores de dos tubos tienen un tubo exterior, un uno interior y un pistón
móvil unido al vástago. El volumen del tubo interior forma la cámara de trabajo y la otra
situada entre los dos tubos es la cámara de compensación o depósito. El pistón así como la
parte inferior del tubo interior contienen uno o dos orificios calibrados y controlados con una
válvula de hoja.
Una junta hermética impide al aceite escaparse del amortiguador. En la mayoría de los
casos, un tubo de protección del vástago completa el conjunto. Un vástago roscado o un
orificio situado en los extremos une el amortiguador al chasis y a la suspensión. En los dos
casos, anillos o bloques elásticos permiten una unión suave entre los elementos.
Durante la expansión del resorte el pistón se desplaza hacia la parte de arriba del tubo
interior. Entonces el aceite es enviado por los pequeños orificios calibrados de la válvula
del pistón. Simultáneamente, el aumento del volumen bajo el pistón provoca la admisión
de aceite a través de la válvula inferior. El amortiguamiento está a su máximo. Es
importante notar que el pistón está fijo a la carrocería y que el cilindro del amortiguador
oscila con la rueda.
Amortiguador de dos tubos y doble
efecto
Principio de funcionamiento de un
amortiguador de dos tubos y doble
efecto
Expansión
Pistón principal
Amortiguador de un tubo
El amortiguador de un tubo, también llamado «de gas», está compuesto de un tubo, un
pistón principal unido al vástago y un pistón de separación móvil que divide el
amortiguador en dos cámaras herméticas. Una se encuentra bajo el pistón que encierra el
gas comprimido y la de arriba, el aceite. El pistón principal posee dos orificios calibrados y
controlados por una válvula de hojas. Una junta hermética impide al aceite escaparse del
amortiguador.
Cuando el resorte se comprime, el pistón efectúa un movimiento hacia abajo. Las laminillas
de la válvula ceden, dejando así mayor espacio para el paso del aceite. La resistencia es
entonces poca. El pistón envía el aceite excedente a la cámara de compensación pasando
por la válvula inferior. Esto explica que el amortiguamiento es menor en la compresión que
durante la expansión del resorte.
La reacción de este tipo de amortiguador se compara a la del amortiguador de dos tubos. El
movimiento del pistón provoca una transferencia controlada de aceite entre las dos
cámaras. La principal diferencia es la ausencia de una cámara de compensación. Es más
bien un cojín de gas comprimido a una presión de aproximadamente 600 kPa y contenido
bajo un pistón de separación móvil que remplaza esta cámara.
Cuando el pistón baja, el volumen de gas bajo el pistón de separación disminuye y su
presión aumenta. Durante la carrera ascendente del pistón, el gas se dilata y su presión
baja. La presión del aceite y la del gas están entonces equilibradas en todas las fases de
funcionamiento del amortiguador. Esta presión constante evita la formación de espuma que
reduce el rendimiento del amortiguador. Contrariamente al amortiguador de dos tubos, que
sólo funciona si la válvula inferior está sumergida, el de un tubo funciona sin importar su
posición. Además, debido a la ausencia de un segundo tubo, el amortiguador puede operar
a temperaturas inferiores. Sabiendo que el amortiguador absorbe energía y la disipa como
calor, usted comprende porqué este componente es más eficaz.
Cuando no está montado, el vástago de un amortiguador de este tipo está completamente
afuera, debido a la presión del gas. Dependiendo del amortiguador, la fuerza necesaria para
meter el vástago puede ser hasta de 155 N. Al desmontar estos amortiguadores, está
prohibido aplicar calor o someter el cilindro a una llama porque se puede provocar una
explosión.
Los amortiguadores tratados hasta ahora son de órganos independientes. Sin embargo existen muchos amortiguadores integrados a un conjunto; a éste se le denomina pierna de
fuerza. Sus principales elementos son un amortiguador telescópico y un resorte en espiral.
El amortiguador se presenta en dos formas: uno de cartucho reemplazable y otro como
conjunto integrado. El principio de funcionamiento de estos amortiguadores es idéntico al
de los que son independientes.
Amortiguador incorporado de una pierna de
fuerza
Los amortiguadores en mal estado pueden provocar el desgaste anormal de los
neumáticos, así como reducir la estabilidad del vehículo y el confort de los pasajeros.
Considerando la importancia de su función, se debe verificarlos con cuidado antes de
proceder a la alineación. Las dos verificaciones que hay que efectuar en los amortiguadores
son: el control visual y el rebote.
El control visual permite detectar la presencia de fugas de aceite así como el estado de las
uniones. La presencia de una película de aceite en el vástago del amortiguador es normal
debido a la lubricación. Por el contrario, una fuga de aceite que gotee del amortiguador es
inaceptable y requiere su reemplazo. Anillos o bloques elásticos rotos o agrietados, uniones
no apretadas, vuelven a la suspensión ruidosa y producen golpes durante las oscilaciones.
La verificación del rebote se efectúa en cada rincón del vehículo. Se debe hacer balancear el
vehículo varias veces y después de haber retirado las manos, comparar su comportamiento
con el de un vehículo con amortiguadores en buen estado. Si el número de rebotes
sobrepasa el del vehículo testigo, el amortiguador debe remplazarse puesto que esta pieza no
puede ser reparada.
Se puede también verificar el amortiguador desmontado del vehículo. Los manuales de reparación describen las instrucciones específicas para su verificación.
BARRA ESTABILIZADORA
La barra estabilizadora reduce la tendencia de la carrocería del vehiculo a oscilar.
Barra estabilizadora
Esta barra formada de un vástago redondo de acero tiene forma de curva en cada extremo. Su
rigidez y su diámetro son determinados en función del campo de acción deseado para la barra.
La barra está generalmente fija al chasis por medio de dos apoyos, y por anillos de caucho que
amortiguan los golpes. Cada uno de los extremos de la barra está unida a un brazo inferior.
Según la forma del diseño de la suspensión, los fabricantes adoptaron diferentes soluciones para
unir la barra a los brazos inferiores. En ciertos casos, la barra tiene la función de impedir las
oscilaciones y la de un tirante.
Cuando una rueda encuentra un obstáculo, la barra transmite su desplazamiento vertical al
brazo inferior de la suspensión del lado opuesto. Tomemos como ejemplo el comportamiento
de un vehículo en una curva. A causa de la fuerza centrífuga, el resorte situado al exterior
de la curva tiende a comprimirse y el del interior a expandirse. La inclinación de la
carrocería en una curva es poco deseable para el confort y para el seguimiento del camino.
En esta situación, la barra estabilizadora está sometida a un efecto de torsión. La
resistencia que ésta opone se transmite al brazo inferior de la rueda interior. Esta acción
tiende a enderezar el vehículo, reduce las oscilaciones y equilibra la carga sobre los neumáticos.
Cuando las dos ruedas encuentran simultáneamente un montículo, la barra pivotea en sus
apoyos y no tiene ningún efecto sóbrela suspensión. Por el contrario, si solamente una de
estas ruedas cruza un obstáculo, la resistencia a la torsión de la barra se agrega a la del
resorte.
El uso de las barras estabilizadoras varía según los modelos de los vehículos, algunos sólo
poseen una en la parte delantera, otros una en la parte delantera y otra en la trasera. Estas
barras se encuentran en las suspensiones de ruedas independientes así como en las de eje
rígido tal como nos lo muestra la figura siguiente.
El desgaste, la rotura o la ausencia de los añillos y de los bloques elásticos afectan el
comportamiento del vehiculo en las curvas es importante entonces, controlar visualmente
su estado.
CATEGORÍAS DE SUSPENSIÓN
Los fabricantes instalan suspensiones adaptadas lo mejor posible a cada uno de sus
modelos de vehículos. Cada una de ellas tiene arreglos y características particulares. Los
criterios que determina el tipo de suspensión son las uniones que conectan las ruedas
entre ellas y al chasis. Podemos sin embargo dividirlas en dos categorías: Suspensiones
para eje rígido y suspensiones para ruedas independientes.
A su vez la suspensión para eje rígido se subdivide en: suspensión de ruedas motrices y
ruedas no motrices. Mientras que la suspensión de ruedas independientes se subdivide
en: doble brazo transversales; brazo oscilante transversal (pierna de fuerza MacPherson) y
brazos longitudinales u oblicuos.
SUSPENSIÓN PARA EJE RÍGIDO
En los vehículos equipados con este tipo de suspensión, las ruedas que están opuestas la
una a la otra están unidas por una pieza rígida. Entonces esta unión hace las ruedas
dependientes la una de la otra. Cuando una de éstas cruza por un obstáculo, su
desplazamiento vertical provoca la inclinación de la rueda opuesta, esta reacción produce
un desplazamiento lateral del eje vertical del vehiculo, lo que modifica su dirección e
influye en su estabilidad direccional.
Este tipo de suspensión de eje rígido se encuentra normalmente en la parte trasera de los
automóviles de turismo. Ciertos fabricantes la utilizan también en la parte delantera para
los vehículos de transporte o de cuatro ruedas motrices. La clase de transmisión y el tipo
de resortes afectan enormemente la concepción y el arreglo de los elementos. El eje trasero
rígido de un vehículo con ruedas motrices traseras difiere mucho de uno con ruedas
motrices delanteras. Además, los elementos de una suspensión de eje rígido equipado de
ballestas son diferentes a los que tienen una suspensión del mismo tipo pero con resortes
helicoidales.
Suspensión para eje rígido
Suspensión de ruedas independientes delanteras y de un eje rígido
trasero
TIPOS SUSPENSION DE EJE RIGIDO
Suspensión de eje rígido para vehículo con ruedas motrices traseras
El puente trasero de los automóviles con ruedas motrices traseras sirve de eje rígido. Como éste
incluye el diferencial, posee una gran masa. Usted sabe que una masa no suspendida es un
inconveniente para el rendimiento de una suspensión. Pero, debido a su construcción simple y
robusta, este tipo de suspensión es utilizado en los automóviles grandes, camionetas y en los
vehículos de transporte. Las suspensiones delanteras con eje rígido, de los vehículos de transporte están diseñadas de manera comparable a las suspensiones traseras salvo que éstas poseen
además, una articulación destinada a la orientación de las ruedas. Finalmente, las suspensiones
traseras de eje rígido de los vehículos con ruedas motrices traseras se distinguen sobretodo por
el tipo de resorte seleccionado.
Suspensión de eje rígido y de resortes de ballesta
Las suspensiones con resorte de ballesta cuentan con un número reducido de piezas. Además de
su función normal, las ballestas realizan el posicionamiento del eje y la transmisión del empuje
al chasis. Cada ballesta se fija al chasis con un perno y unos gemelos. Anillos colocados en cada
una de las articulaciones amortiguan los golpes transmitidos hacia la carrocería.
Suspensión trasera rígida con resortes de ballesta
j
El deterioro de los anillos, su deformación, el desplazamiento o la rotura de los elementos que
sujetan la ballesta al chasis pueden causar una mala orientación del puente trasero. El mal
estado de uno de estos elementos provoca el desplazamiento incontrolado del puente trasero
cuando una rueda cruza un obstáculo. Además, el desplazamiento permanente del puente
trasero ocasiona una diferencia entre el trazo que siguen las ruedas delanteras y traseras
cuando el vehículo se mueve en línea recta. La mínima modificación de la posición del
puente, desplaza el eje de empuje, perjudica el comportamiento en carretera y anula la
alineación.
Suspensión de eje rígido y de resortes helicoidales
Para remplazar los resortes de ballesta con resortes helicoidales, es necesario agregar brazos.
Éstos posicionan el puente lateral y longitudinalmente en relación al chasis, además de
transmitir el empuje a las ruedas. Su cantidad y arreglo varían según los modelos y los fabricantes. Idealmente, los brazos mantienen el puente en una posición precisa sin importar el
estado del camino, la aceleración o el frenado. Los anillos en buen estado, colocados en los
extremos de cada uno de los brazos son esenciales para el movimiento correcto del puente
trasero. La posición de los resortes varía según los modelos y los fabricantes. Algunos son
montados sobre el carter del puente mientras que otros lo están adelante o atrás del eje.
Suspensión trasera rígida con resortes helicoidales montados en el puente
SUSPENSIÓN DE RUEDAS INDEPENDIENTES
La ausencia de una unión rígida entre las ruedas, permite el desplazamiento vertical de una
sin afectar a la otra. En principio, esta independencia elimina el desplazamiento lateral del
eje del vehículo cuando sus ruedas cruzan un obstáculo. Este arreglo favorece también una
reducción de la masa no suspendida. Adoptando una suspensión con ruedas independientes,
los fabricantes buscan mejorar el confort de los ocupantes y el seguimiento del camino por el
vehículo.
Los vehículos actuales ofrecen una gran variedad de suspensiones de ruedas independientes.
Estas se distinguen por la forma en que las ruedas están sujetas al chasis, el número y
arreglo de los brazos, tipo de resorte y amortiguador.
Las suspensiones de ruedas independientes se dividen en tres grandes categorías: de doble
brazos transversales; brazo oscilante transversal y brazos longitudinales u oblicuos.
Asimismo, para cada una de estas categorías, existe un gran número de variantes que los
fabricantes adaptan según las necesidades específicas de sus modelos de vehículos en
función de criterios, tales como: los costos; tipo de vehículo; masa del vehículo y el
espacio disponible. A su vez, cada una de estas dos categorías de suspensión ofrece
ventajas e inconvenientes.
Ilustración de un vehículo con una suspensión por ruedas independientes
TIPOS DE SUSPENSION DE RUEDAS INDEPENDIENTES
Suspensión independiente para vehículo de tracción delantera
Para los vehículos de tracción delantera, un poste de lámina estampada o un tubo sirve de
eje rígido trasero. Esta construcción reduce la magnitud de las masas no suspendidas, lo
que contribuye a mejorar el comportamiento en carretera. Según la posición del eje,
distinguimos dos tipos principales de suspensión: de brazo oscilante y de brazos
oscilantes gemelos.
Estos brazos están montados en forma longitudinal en relación al chasis del vehículo. Las
suspensiones de este tipo pertenecen a la categoría de los sistemas de brazos
longitudinales.
Suspensión independiente de brazo oscilante
Este caso las ruedas están suspendidas en brazos oscilantes longitudinales que están
sujetos a una barra transversal de acero, con resortes. Esta barra está colocada cerca de los
extremos fijos al chasis y tienen por función permitir la posición lateral de los brazos. El
conjunto está unido a la carrocería por medio de pernos y de anillos de caucho.
Cuando las dos ruedas del vehículo cruzan en forma simultánea un montículo, su
desplazamiento vertical es uniforme. Si una de las ruedas encuentra un obstáculo, la barra
transversal es sometida a un esfuerzo de torsión y reacciona como una barra estabilizadora.
Como cada una de las ruedas posee cierta autonomía, este tipo de suspensión es algunas
veces llamada semi-independiente
Elementos de una suspensión de brazo oscilante
Suspensión independiente de eje de brazos oscilantes gemelos
La construcción de este tipo de suspensión difiere sólo ligeramente de la precedente. Los
principales elementos son también un eje, dos brazos oscilantes longitudinales, dos resortes y a
menudo, una barra Panhard. El ejemplo erigido está unido a o cerca del extremo de los brazos
que soportan las ruedas. Este eje posiciona lateralmente los brazos y permite la rigidez del
conjunto.
Existen dos arreglos para los resortes de este tipo de suspensiones: independiente del
amortiguador y montado sobre una pierna de fuerza también llamada pierna MacPherson. La
unión articulada entre el chasis y el conjunto se realiza por medio un perno colocado en un
anillo de caucho sujeto en el extremo del brazo. El anillo amortigua los golpes transmitidos a la
carrocería.
Ilustración de una pierna de fuerza típica
Ilustración de un anillo en buen
estado y bien colocado
Cuando una rueda toca un obstáculo, su desplazamiento vertical provoca la inclinación de
la rueda opuesta. Esta desplaza lateralmente el eje del vehículo afectando así la estabilidad
direccional.
La masa no suspendida de los elementos de este tipo de suspensión es menor que la de los
vehículos con ruedas motrices traseras. La barra Panhard posiciona lateralmente el eje en
relación a la carrocería. Esto reduce el desplazamiento lateral de la carrocería durante las
oscilaciones del eje. Algunas de estas suspensiones poseen partes destinadas a modificar el
ajuste en la alineación.. Estas suspensiones se encuentran principalmente en vehículos
pesados que transportan grandes cargas.
Es esencial antes de iniciar los ajustes en la alineación asegurarse del buen estado de los
anillos, de los brazos, de los resortes y de los amortiguadores. Esta verificación se efectúa
visualmente siguiendo las instrucciones dadas en el manual de reparación del vehículo.
Todos los elementos que contribuyen a posicionar y a aislar al eje trasero tienen una función
esencial. Estos elementos deben siempre ser remplazados por otros de la misma calidad y
específicamente concebidos para esta función. Si no se sigue esta recomendación, grandes
daños se pueden ocasionar y aún provocar accidentes. La verificación de algunos elementos
requiere la utilización de un gato, siendo generalmente difícil de detectar el juego excesivo
de un anillo cuando éste soporta una gran carga. Una última verificación tiene por objeto
comparar la huella dejada por las ruedas delanteras y traseras sobre una superficie mojada
con el fin de ver si el eje tiene la posición correcta.
Suspensión independiente de dos brazos transversales.
Este tipo de suspensión se encuentra sobre todo en la parte delantera de los vehículos, ya
sean de ruedas motrices traseras o delanteras. Algunos fabricantes las utilizan también en
la parte trasera. Para obtener efectos precisos, los fabricantes harán uso de los brazos
transversales iguales o desiguales. Cada uno de éstos presenta ventajas e inconvenientes.
Suspensión independiente de dos brazos transversales desiguales
Este arreglo es el más usado, los brazos desiguales permiten mantener la vía o separación
entre las ruedas constante, sin importar la carga del vehículo o las oscilaciones de la rueda.
El extremo superior del eje vertical de la rueda se desplaza para permitirle su
funcionamiento.
Comportamiento de la rueda de una suspensión de brazos desiguales
El brazo superior es menos largo y describe un arco más corto que el brazo inferior. La acción
combinada de los dos brazos causa una inclinación hacia el interior de la parte alta de la
rueda durante la elevación y mantiene la parte inferior a una distancia constante del eje
vertical del vehículo. Esta reacción evita el acercamiento y el alejamiento sucesivo de las
ruedas respecto al eje vertical. Una vía estable evita que la adherencia de los neumáticos
sobre un camino mojado se reduzca y minimiza el desgaste de los neumáticos.
Suspensión independiente de dos brazos transversales iguales
El uso de brazos iguales permite mantener la posición vertical de las ruedas durante las
oscilaciones pero provoca un cambio de vía, es decir el deslizamiento lateral del neumático
sobre el camino.
Comportamiento de la rueda de una suspensión de brazos iguales
La longitud, la forma, el arreglo o los materiales utilizados varían de un fabricante a
otro. Que este tipo de suspensión sea utilizado adelante o atrás de vehículo, el
principio de funcionamiento es el mismo. La diferencia se tiene sobretodo en el uso de
ruedas motrices o directrices. Cuando la suspensión soporta ruedas motrices, debe ser
construida en forma robusta. De esta forma puede transmitir convenientemente el
empuje o la tracción de las ruedas al chasis además de resistir los golpes del camino.
La suspensión delantera debe permitir también el giro de las ruedas directrices, lo que
requiere la adición de otros elementos.
Los principales elementos de la suspensión independiente son: brazo de control
inferior; brazo de control superior; portamangueta; rotulas; resorte y
amortiguador.
Dispositivo para ajustar la posición del brazo de control inferior
Brazo de control inferior
Este es generalmente fabricado de acero. Su forma se obtiene por un proceso de
prensado o vaciado. La mayor parte de estos brazos tienen una forma triangular o
en “I”. Los de forma triangular se unen por medio de dos puntos de anclaje al
chasis, mientras que los en forma de “I”, solo tienen un punto de anclaje. En los dos
casos el extremo cerca de la rueda tiene una rotula.
Al agregar un vástago llamado tirante, aumenta la resistencia a la tracción del brazo
inferior en el de forma “I”, asegurándole una posición mas precisa.
Los bloques elásticos situados en el extremo del tirante, unido a la carrocería tienen
una función importante: Amortiguan las sacudidas transmitidas a la carrocería y
dan posición al extremo del brazo inferior. Para cumplir eficazmente sus funciones,
deben estar en buen estado y apretados al torque especificado, sino afectaran la
alineación del vehículo.
La masa del vehículo o la presencia de una rueda motriz determinan la selección de
los materiales así como la resistencia del brazo de control inferior. Para este tipo de
suspensión el brazo inferior soporta la masa del vehículo cuando el resorte se
coloca entre este y el chasis. Una rotula permite la articulación entre el
portamangueta y el brazo de control inferior.
Como el brazo de control inferior asegura en parte la posición de la rueda con el
chasis, algunos vehículos poseen partes destinadas para el ajuste en la alineación.
Estas partes generalmente son calces de espesor o pernos excéntricos.
Brazo de control superior
El brazo superior es normalmente fabricado de acero prensado. Su función consiste en
guiar la rueda. No soporta el vehículo. Se une al chasis por medio de un árbol o por
pernos excéntricos y con anillos de caucho que amortiguan las vibraciones transmitidas a
la carrocería.
La sujeción entre el brazo superior y el chasis sirve a menudo para el ajuste en la
alineación. Se utilizan diferentes arreglos. Estas técnicas ofrecen todas las posibilidades
de avanzar, regresarse o de aproximarse al extremo del brazo que contiene a la rótula. Los
calces de espesor, los pernos excéntricos o los orificios alargados son las formas usadas
por los fabricantes.
Ilustración de dos formas de sujetar el brazo superior
Ejemplos de diferentes arreglos para la sujeción del brazo superior
.
Para una suspensión de brazos desiguales es una rotula la que permite la articulación
entre el portamangueta y el brazo superior.
Elementos de una suspensión de brazos desiguales
Rótulas
Las rótulas permiten un enlace articulado entre el portamangueta y los brazos de la
suspensión. Éstas se desplazan en varias direcciones siguiendo las oscilaciones verticales
o el pivoteo de las ruedas. A causa de su posición de montaje, las rótulas no soportan las
mismas cargas.
La rótula alojada en el brazo inferior se denomina rótula sustentadora. Ésta soporta la
carga aplicada a esta rueda. La segunda está montada en el brazo superior y sólo sirve
para posicionar correctamente la parte alta del portamangueta. Está identificada con el
nombre de rotula seguidora.
Las rótulas están fabricadas con una cubierta sólida de metal prensado sobre una esfera.
Un vástago roscado y unido a la esfera la sujeta al portamangueta. Un dispositivo interno
ejerce una presión constante sobre la esfera con el fin de ajustar el desgaste provocado
por los movimientos.
Vista en corte de la construcción de dos rótulas sustentadoras
Algunas rótulas son selladas y lubricadas de por vida; otras tienen conexiones con el
fin de efectuar el engrase periódico. Muchas rótulas sustentadoras tienen un
indicador de desgaste. Observando la parte visible, podemos determinar el nivel de
desgaste de la esfera puesto que la fricción reduce gradualmente su tamaño.
Ilustración de indicadores de desgaste de las rotulas
Diferentes métodos de montaje son empleados para fijar las rótulas a los brazos de la
suspensión. Los más conocidos son: rótulas prensadas, roscadas, con perno y
remachadas.
Ilustración de diferentes métodos de montaje de las rótulas
Las rótulas cumplen una función importante y difícil, que la mayor parte del tiempo se
realiza en malas condiciones. La rotura de los guardapolvos permite al agua y a las
partículas abrasivas introducirse en la rótula. Esto acelera el desgaste de los componentes
internos y provoca un juego excesivo que afecta la dirección y la suspensión.
Ilustración de un guardapolvos en buenas condiciones
Verificar las rótulas es una acción anticipada importante para la alineación. Esta verificación
comprende: el control visual del guardapolvo y de la conexión de engrase; el control de los
indicadores de desgaste y la verificación del juego axial y radial.
Un guardapolvo agrietado, roto o fallante, al igual que una conexión de engrase deforme son
indicadores que revelan una rótula deteriorada.
Para identificar las rótulas «sustentadoras», éstas deben anticipadamente ser liberadas de su
carga. Es imposible detectar un juego excesivo cuando una rótula soporta una parte de la
masa del vehículo. Esta verificación requiere que el automóvil sea elevado con la ayuda de
un gato para descargar la rótula. La posición del gato durante la verificación depende de la
forma en que fue diseñada la suspensión. Cuando el resorte está montado en el brazo
inferior, el gato debe situarse bajo éste y tan cerca como sea posible de la rótula.
Identificación de las rótulas y de la
posición del gato
Una vez que la rótula es liberada de su carga, es suficiente sujetar sólidamente la rueda en
las partes alta y baja, sacudirla y observar si existe un juego axial y radial entre el
portamangueta y el brazo.
Durante esta verificación, hay que evitar confundir el juego que proviene de las rótulas y el
de los cojinetes de las ruedas. Los manuales de reparación dan las especificaciones axiales y
radiales tolerables así como las indicaciones para cada una de las rótulas. Algunos
procedimientos requerirán la utilización de un comparador de cuadrante, otros se limitarán
a la observación de los indicadores de desgaste. En todos los casos, lo importante es seguir
bien las instrucciones del fabricante del vehículo.
Suspensión independiente de brazos desiguales para vehículos de carrocería
autoportátil
La carrocería autoportátil, también llamada de cascarón, es utilizada por un gran número de
modelos. La falta de chasis como punto de apoyo superior del resorte, provocó ciertas
modificaciones del arreglo de la suspensión original. Para estos vehículos, el apoyo superior
es ahora una parte reforzada de la carrocería que se le llama generalmente la torreta del
amortiguador. Los fabricantes adoptaron dos soluciones: montar el resorte en el brazo
superior y montar el resorte en una pierna de fuerza.
Suspensión independiente con resorte montado sobre el brazo superior
Los elementos de este tipo de suspensión son similares a los de las suspensiones estudiadas
anteriormente. Este arreglo invierte algunas veces la función de los brazos. La carga reposa
ahora sobre el brazo de arriba y el inferior absorbe los golpes y ayuda a guiar la rueda.
Suspensión con resorte montado sobre el brazo superior
Aunque su principio de funcionamiento sea comparable, la verificación de las rótulas
requiere que se siga un procedimiento diferente. El gato debe ahora situarse bajo el
travesaño central. Durante esta operación, es importante asegurarse que el brazo superior
se apoya contra su tope para evitar que la presión del resorte no continué a aplicarse sobre
la rótula.
Posición del gato para la verificación de las rótulas
Suspensión independiente con el resorte montado sobre una pierna de fuerza
Este arreglo remplaza el resorte de una suspensión convencional de brazos desiguales por
una pierna de fuerza. El término suspensión de brazos múltiples sirve algunas veces para
designar este arreglo. El amortiguador y el resorte forman el conjunto llamado pierna de
fuerza y se coloca entre el brazo inferior y una sección reforzada de la carrocería.
Suspensión de brazos desiguales de un vehículo con ruedas motrices traseras y
carrocería autoportátil.
Versiones modificadas de esta suspensión se encuentran también en las partes
delantera y trasera de vehículos de ruedas motrices traseras y de tracción delantera. La
presencia de ruedas motrices requiere ciertas modificaciones de la pierna de fuerza con
el fin de dejar un espacio al semiárbol o flecha.. Es aquí cuando el brazo inferior soporta
la carga y absorbe los golpes transmitidos por la rueda.
La verificación de los elementos de este tipo de suspensión se efectúa de una manera
similar a la del resorte montado en el brazo inferior. Por favor consulte los manuales de
reparación para los procedimientos que deben seguirse.
Suspensión delantera de brazos
desiguales para un vehículo
de tracción delantera
Suspensión independiente de brazo oscilante transversal con pierna de fuerza
Los primeros vehículos con este tipo de suspensión fueron producidos por Ford en
Inglaterra a principios de los años cincuenta. El término pierna MacPherson sirve también
para designar este conjunto diseñado por el ingeniero de este nombre que entonces era
empleado de la compañía Ford.
Esta categoría de suspensión es utilizada en la parte delantera y trasera de los vehículos,
ya sean de tracción delantera o de ruedas motrices traseras. El arreglo original se readaptó
y muchos modelos se encuentran actualmente en el mercado. Todos poseen sin embargo
un punto común: un brazo transversal y una pierna de fuerza. La gran popularidad de este
tipo de suspensión es debida sobretodo a su bajo costo de fabricación, poco volumen y a
su fiabilidad que resulta de un número reducido de componentes.
Este tipo de suspensión proviene del de doble brazo transversal. La principal diferencia es
el reemplazo del brazo superior con un conjunto llamado pierna de fuerza. Esta última está
constituida de un amortiguador telescópico al extremo del cual está fijo el portamangueta y
aproximadamente a media altura, la base del resorte.
Suspensión delantera con ruedas independientes y pierna de fuerza
Elementos de una pierna de fuerza típica
El tubo del amortiguador está reforzado porque está sometido a esfuerzos de carga. Según
el tipo de vehiculo los fabricantes utilizan amortiguadores de uno o de dos tubos.
En unos casos, los amortiguadores forman parte de la pierna de fuerza y en otros casos
pueden remplazarse como una unidad separada. En el primer caso, cuando el
amortiguador está defectuoso, la reparación necesita el reemplazo de toda la pierna de
fuerza.
Una rótula une el brazo inferior triangular o en «I» al portamangueta. El otro extremo de la
pierna de fuerza se une al chasis por medio de anillos y de pernos. Un tirante conecta el
extremo exterior del brazo en «I» al chasis para asegurar su solidez y para dar su posición
precisa. El brazo inferior debe ser robusto porque soporta todas las reacciones de la rueda.
Para el caso de los amortiguadores reemplazables, éstos deben ser desmontados de la
pierna de fuerza para ser completamente remplazados por unos nuevos.
Distribución de la carga sobre tas rotulas
La parte superior de la pierna de fuerza está fija a la carrocería por medio de dos platos. El
primero sirve de base superior al resorte y el segundo está fijo con pernos al vástago del
amortiguador y a la carrocería.
Un rodamiento colocado entre los platos soporta la carga, y permite el pivoteo de las
piernas de fuerza durante el giro de las ruedas directrices.
Vista en corte de la sujeción superior de una pierna de fuerza
Como la pierna de fuerza da posición a la rueda, algunos fabricantes proveen algunas
partes para el ajuste durante la alineación. Estos ajustes se efectúan en uno de los
puntos siguientes: entre el brazo inferior y el chasis, en la sujeción del portamangueta
con respecto al amortiguador, o en la conexión de la parte superior con respecto a la
carrocería.
El procedimiento de verificación de los elementos de estas suspensiones se compara al de
las suspensiones de brazos desiguales. Es importante antes de iniciar la alineación asegurarse del buen estado de los amortiguadores, de las rótulas, de los resortes, de los anillos,
de los bloques elásticos, de los rodamientos. El juego excesivo o la deformación de uno
sólo de estos elementos anulan las correcciones efectuadas durante la alineación. Los
manuales de reparación describen los procedimientos de verificación específicos de cada
una de estas suspensiones.
Ilustración de una suspensión trasera con pierna de fuerza
Suspensión de brazos oscilantes laterales
El elemento principal de este tipo de suspensión está compuesto de un sistema de doble
brazo longitudinal. Este arreglo permite un gran abatimiento vertical de la rueda sin
modificación de la vía ni desplazamiento de su eje vertical. Este tipo de suspensión se
encuentra normalmente en las ruedas no motrices, en la parte delantera o trasera de
los vehículos. El resorte utilizado para este tipo de suspensión es una barra de torsión.
Ilustración del comportamiento de la rueda en una suspensión de brazos
laterales
Como para todas las suspensiones, su función consiste además de absorber los impactos,
de mantener las ruedas en una posición precisa con respecto a la carrocería. Entonces la
verificación debe hacerse sobre los elementos que hacen cumplir esta función. Usted
debe asegurarse que los elementos estén en buen estado y que trabajen correctamente.
El manual de reparación del vehículo describe el procedimiento a seguir para verificar
todos los puntos de estas suspensiones.
Suspensión de brazos oscilantes oblicuos
Esta suspensión se utiliza sobre todo para los ejes motrices (vehículos con ruedas
traseras motrices). Ofrece las mismas ventajas que la del tipo de brazos oscilantes
longitudinales pero sin las desventajas. Los brazos oblicuos tienen la forma de un
triángulo (ver figura 1.84) y poseen una rigidez suficiente para resistir fuerzas elevadas.
Dos soportes provistos de anillos de caucho unen los brazos triangulares oblicuos a un
cuadro intermedio. El eje de rotación de los dos apoyos está orientado oblicuamente (a)
con respecto al eje transversal del vehículo y horizontalmente o ligeramente inclinado (b)
con respecto al eje horizontal. El extremo opuesto del brazo contiene un rodamiento que
soporta y posiciona la rueda.
Figura
Ilustración
1.83 de una
Ilustración
suspensión
de una
de
suspensión
doble brazo longitudinal
de doble brazo
longitudinal
.
Moog Automotive Inc.
Ilustración de la posición de los brazos oblicuos
Cuando éstas oscilan, el comportamiento de las ruedas depende de la posición oblicua (a)
y de la inclinación (b) del brazo. Según el tipo de vehículo, los fabricantes escogen la
orientación de los ejes para obtener la posición deseada de las ruedas en diferentes
condiciones de utilización.
Este tipo de suspensión sólo provoca una pequeña variación de la vía así como un ligero
desplazamiento lateral del eje vertical de la rueda.
Ilustración de una suspensión de brazos oblicuos
.
Los apoyos que unen los brazos oblicuos al cuadro intermedio así como los bloques
elásticos que lo aíslan de la carrocería requieren una verificación visual minuciosa. El
deterioro o el desplazamiento de uno de estos elementos pueden modificar la posición del
cuadro o de un brazo y afectar el comportamiento en carretera del vehículo
RESUMEN
La suspensión une las ruedas al vehículo y la mayor parte de los ajustes durante la
alineación se efectúan en esta parte. Además, amortigua las sacudidas provocadas por
las irregularidades del camino y permite un contacto permanente entre los neumáticos y
la carretera.
Las irregularidades del camino, el viento, la aceleración, el frenado y la fuerza centrifuga
son los factores que contribuyen a sacudir la carrocería.
La masa no suspendida es el conjunto de componentes no apoyados en resortes y la
suspendida es el conjunto de elementos soportados por los resortes.
Las dos grandes categorías de suspensiones son: eje rígido y de ruedas independientes.
Un desplazamiento lateral del eje vertical del vehículo sucede cuando una rueda de una
sus pensión de eje rígido cruza un obstáculo.
Los resortes sostienen la masa del vehículo, absorben las oscilaciones de las ruedas y en
algunos casos, dan posición a las ruedas y transmiten el empuje.
Los principales tipos de resorte son: de ballesta(s): de hoja única u hojas múltiples,
helicoidal o de espiral, de barra de torsión y neumático.
Las ballestas de una hoja están montadas longitudinal o transversalmente.
Los resortes helicoidales tienen flexibilidad constante y variable.
Los resortes helicoidales robustos mantienen la altura entre el vehículo y el suelo en el
límite superior dado por las especificaciones.
La barra de torsión ocupa poco espacio y ofrece la posibilidad de ajustar la distancia entre
el chasis y el suelo.
Los amortiguadores frenan la expansión y la compresión de los resortes y pueden ser: de
simple y doble efecto.
Los amortiguadores de doble efecto frenan las oscilaciones en las dos direcciones:
expansión y compresión del resorte.
La resistencia al flujo de aceite determina la fuerza de amortiguamiento y la velocidad del
pistón en el cilindro del amortiguador.
Las verificaciones a efectuar en los amortiguadores son: control visual y rebote.
La barra estabilizadora reduce la tendencia a la oscilación.
Un poste de lámina estampada o un tubo sirve de eje rígido trasero para los vehículos de
tracción delantera.
Los dos tipos principales de suspensión de eje rígido para vehículos de tracción delantera
son: de brazos oscilantes y de brazos oscilantes gemelos.
La barra Panhard posiciona lateralmente el eje respecto a la carrocería.
Las suspensiones de ruedas independientes son de dos brazos transversales, de brazo
oscilante transversal y de brazos longitudinales u oblicuos.
La sujeción entre el brazo superior y el chasis sirve con frecuencia como ajusté en la
alineación.
Las rótulas permiten una unión flexible entre el portamangueta y los brazos de la
suspensión.
Según su posición, las rótulas no soportan las mismas cargas.
La verificación de las rótulas incluye el control visual del guardapolvos, de la conexión de
engrásele los indicadores de desgaste y del juego axial y radial.
La suspensión de brazo oscilante transversal MacPherson cuenta con una pierna de
fuerza compuesta de un amortiguador telescópico al extremo del cual está fijo el
portamangueta y a media altura, la base del resorte.
Un rodamiento colocado entre los dos platos permite el pivoteo de las piernas de fuerza
durante el giro de las ruedas directrices.
Los principales elementos de la suspensión de brazos laterales oscilantes son dos brazos
longitudinales.
La suspensión de brazos oscilantes oblicuos es utilizada sobretodo para los ejes motrices.
Los brazos oblicuos tienen la forma de un triángulo y tienen una rigidez suficiente para
resistir grandes fuerzas.
UNIDAD # V: FRENOS DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICES
FUNCION
El sistema de frenos en un vehículo tiene la misión de reducir la velocidad, hasta llegar a
detenerlo si fuera preciso. El efecto de frenado consiste en absorber la energía cinética producida
por el vehículo en movimiento, energía que es transformada en calor por el rozamiento mutuo
entre los elementos de frenado, tales como zapatas de freno y tambor, pastillas de freno con su
disco, etc., y disipado a la atmósfera.
En la acción de frenado intervienen otras fuerzas, además del sistema de frenos. De ellas
destacan los rozamientos de los órganos de la transmisión, la resistencia opuesta por el aire al
desplazamiento del vehículo y el mismo motor cuando actúa como freno por girar más rápido las
ruedas que el propio motor.
Además de disminuir la velocidad o detener el vehículo, el sistema de frenos también es utilizado
para mantener el vehículo sin movimiento. El sistema de frenos hace esto convirtiendo la energía
de movimiento, que generalmente utiliza fricción en energía calorífica. El freno de tipo de fricción
es capaz de realizar sus funciones liberando esta energía calorífica.
El sistema de frenos debe incluir las siguientes características.
• La operación debe ser totalmente efectiva.
• El sistema debe tener una amplia confiabilidad y durabilidad.
• La inspección y el ajuste deben ser fáciles
Hay muchos tipos diferentes de sistemas de frenado, pero el sistema básico incluye
articulaciones y mecanismos hidráulicos para mejorar la confiabilidad de la estructura y poder
transferir potencia de frenado, así como la del mecanismo de frenado que reacciona cuando
recibe la potencia.
Los tipos de freno son el freno principal (freno de pié), que es utilizado cuando el vehículo se
encuentra en movimiento, •y el freno de estacionamiento que se utiliza para mantener el
vehículo estático en una posición. El freno principal es operado por el pié y el freno de
estacionamiento (freno de mano) es operado manualmente. Los dos tipos de sistemas de frenos
son mecánicos y utilizan barras, cables y sistemas hidráulicos que a su vez utilizan otros
mecanismos hidráulicos. El freno de pié generalmente es hidráulico y el de estacionamiento
generalmente es mecánico.
Disposiciones legales para la instalación de frenos en los vehículos
1. Todo vehículo debe tener dos sistemas de frenos, independientes uno del otro, de forma
que pueda funcionar uno de ellos cuando falle el otro.
2. Uno de los sistemas debe actuar mecánicamente y poderse fijar cuando el vehículo quede
estacionado.
3. Los frenos de servicio deben actuar enérgicamente sobre el vehículo en movimiento,
debiendo producir una deceleración mínima de 2,4 m/s2.
4. De tener que utilizar el freno auxiliar de estacionamiento como freno de emergencia, éste
debe ser capaz de producir una deceleración mínima de 1,5 m/s2.
5. Los remolques con dos o más ejes deben disponer de una instalación propia de frenado
capaz de producir una deceleración mínima de 2,5 m/s2 y, al desconectarse del vehículo
de arrastre, sus ruedas deben de quedar bloqueadas automáticamente.
6. Los remolques de un solo eje, no necesitan instalación de frenos propia cuando la carga
por eje remolcado sea inferior a la mitad del peso en vacío del vehículo tractor.
7. Los vehículos cuyo peso total sea superior a las 5,5 t, deben ir equipados con un tercer
freno de servicio.
Todos los frenos de servicio deben llevar, tanto en el vehículo tractor como en el remolque, una
señalización luminosa de color rojo situada en la parte trasera de los mismos, de forma que
indique a los demás conductores que está realizando esta maniobra.
CLASIFICACION DE LOS FRENOS AUTOMOTRICES:
Según su cometido:
Freno de servicio, de estacionamiento, auxiliar y contínuo.
Según el tipo de accionamiento:
Freno de fuerza muscular: Freno mecánico e hidráulico.
Frenos asistidos: Por fuerza de apoyo mecánica y servofreno.
Frenos de fuera externa: Freno de are comprimido y aire de admisión.
Según la fuerza de frenado: Freno de fricción (de tambor o de disco), freno motor, de corrientes
parasitas y freno hidrodinámico.
Según los circuitos: Freno de un circuito y de doble circuito.
Según la construcción:
Freno de tambor: De zapatas interiores y zapatas exteriores, tipo primario-secundario, primario
doble, uní servo y dúo servo.
Freno de disco: Disco completo y pastillas (tacos), tipo caliper anclado (pistón puesto) los cuales
pueden ser de dos y cuatro pistones, tipo caliper flotante (de pistón sencillo o de doble pistón).
FRENO DE SERVICIO:
Es el sistema principal de freno que es utilizado cuando el vehiculo se encuentra en movimiento
y es operado hidráulicamente. Este es operado generalmente por el pie y utiliza barras, cables y
sistema hidráulico. Se usa para disminuir la velocidad o detener completamente al vehículo.
FRENO DE EMERGENCIA O PARQUEO
Este freno opera mecánicamente y está diseñado para mantener el vehículo estacionado sobre
una pendiente con 30% de inclinación (16.7). El freno de emergencia también debe ser capaz
de detener al vehículo en caso de fallo del freno de principal.
El freno de estacionamiento de rueda trasera, funciona por medio de la expansión mecánica de
la zapata en el tambor.
Las partes principales de este tipo de frenos son: palanca de freno, varilla y cable. Por otro lado
las palancas usadas puedes ser: tipo bastón, de piso y tipo pedal. La ventaja de la palanca tipo
pedal es que el freno puede operarse con el pie lo que hace el frenado más seguro. También, al
liberar el freno, no es necesario que el conductor cambie posiciones.
ABATIMIENTO DEL FRENO
Bajo un uso severo, los frenos pueden alcanzar temperaturas de 600 F (316C). A esta
temperatura el coeficiente de fricción entre las superficies de frenado y el revestimiento
disminuye, por lo tanto el frenado necesita de una mayor fuerza del pedal. Hay un punto en que
el coeficiente de fricción disminuye tanto que se produce poco efecto de frenado; a este fenómeno
se le llama abatimiento del frenado.
Los frenos de tambor se abaten más rápidamente que los frenos de disco; ya que estos tienen
poco espacio para su enfriamiento.
Las zapatas del freno de disco, cubren solo una porción pequeño del rotor, por tanto hay gran
cantidad de espacio para enfriamiento a medida que gira el rotor. Además algunos frenos de
disco tienen aletas de enfriamiento.
Cuando son aplicados los frenos, el tambor o rotor tratan de hacer girar las zapatas o su soporte
a esta acción se le llama “fuerza de torsión del freno”. Esta fuerza de torsión es absorbida por
las articulaciones y los brazos de control de la suspensión en el caso las ruedas delantera;
mientras que en el caso de las ruedas traseras esta fuerza de torsión es absorbida por el
compartimiento del eje trasero y el resorte de hojas o brazos de control.
FRENOS DE DISCO.
Estos absorben la energía del vehículo por medio de tacos de fricción los cuales se oprimen
contra un disco giratorio, denominado rotor.
Los tacos se mantienen dentro de un
compartimiento que se denomina soporte. El soporte está apoyado sobre la articulación de la
dirección o en el compartimiento del eje. El rotor está conectado al empalme de la rueda que es
parte de él. La presión hidráulica dentro del cilindro de la rueda oprime el revestimiento contra
la superficie de frenado sobre el rotor. Los frenos de disco requieren de 4 a 5 veces mayor
fuerza de aplicación que los frenos de tambor servo dual. Por consiguiente se usa potencia
hidráulica de impulsión de los frenos para proporcionar la fuerza de aplicación requerida. Los
frenos hidráulicas se usan en vehículos de peso ligero y en aviones.
La presión hidráulica sobre la cabeza del pistón lo empuja hacia la superficie interior del rotor y
la presión de la cabeza del cilindro hala al soporte hacia la superficie externa del rotor, aplicando
de esta forma el freno.
Debido a que el disco es expuesto a medida que rota, este tipo de freno resiste mas el calor,
muestra poco deterioro durante su utilización repetida a altas velocidades y brinda una potencia
de frenado estable.
TIPOS DE FRENOS DE DISCO.
Los discos de freno pueden ser:
 Clásicos (macizos)
 Ventilados
 Taladrados o perforados
 Estriados
 Cerámicos
Como se muestra en la figura, los tipos de frenos de disco incluyen al de tipo cáliper anclado
(también denominado pistón opuesto) con un cilindro que oprime ambos lados del disco y el de
tipo de cáliper flotante (uno ó dos pistones) con un cilindro a un lado).
Los tipos de frenos de discos usados en los vehículos son los siguientes: Tipo caliper anclado
(pistón opuesto), el cual puede ser de dos y cuatro pistones. El tipo caliper flotante, el que a su
vez puede ser de pistón sencillo (usado en vehículos en general) y el de pistón doble (usado en
automóviles pequeños de pasajeros).
El de caliper anclado, lleva el mismo anclado al disco que gira con la rueda. Este tiene cilindros
en ambos lados del caliper. Los pistones o mecanismos autoajustables se instalan dentro del
cilindro para recibir la presion del cilindro maestro y a su vez oprimir las almohadillas o tacos de
ambos lados del disco para aplicar la potencia de frenado. El disco es instalado en la masa o
cubo y gira con la rueda. El caliper esta hecho de hierro fundido y esta instalado en la parte de
anclaje del eje (muñón delantero). Un buje de hule suave es colocado alrededor del borde del
cilindro para evitar la infiltración de agua o impurezas entre el pistón y el cilindro. También hay
un sello de hule asegurado dentro de un marco en la pared interna del cilindro el cual además
de mantener la presión hidráulica actúa como un mecanismo de ajuste inmediato.
Una almohadilla semimetalica (balata), de aproximadamente 10mm de espesor se instala en el
extremo del pistón. Las marcas de desgaste en ambos lados de la almohadilla muestran el límite
de desgaste permitido con lo cual el freno puede ser inspeccionado sin removerlo. Conforme la
almohadilla se desgasta, el pistón automáticamente se mueve hacia adelante para que se
mantenga una holgura constante con el disco. El ajuste es realizado por el sello de hule. El lado
trasero de la almohadilla tiene una grapa metálica, la cual roza el disco cuando el desgaste es
excesivo lo cual produce un sonido que indica que los tacos deben cambiarse.
Por otro lado el de caliper flotante, el mismo se mantiene en una posición flotante. En un lado
esta un cilindro y un pistón interno, mientras que en el otro está una almohadilla que utiliza la
reacción para aplicar la fuerza. La estructura de este tipo de freno incluye un disco que gira con
la rueda, en donde el pistón y la almohadilla van instalados en el caliper.
FRENOS DE TAMBOR
La estructura general del freno hidráulico tipo tambor, contiene los siguientes componentes:
Las zapatas de frenos la cuales se expanden dentro del tambor. Cuando el pedal es
presionado, el pistón que está dentro del cilindro maestro es activado para incrementar la
presion del fluido del freno. La presión viaja atraves de la tubería y mangueras al cilindro de
la rueda. El cual utiliza la presion hidráulica para ejercer presion en ambos lados del
pistón, para forzar a la zapata y hacer que ésta se presione en contra del tambor, creando así
la fuerza de frenado. Cuando el pedal es liberado, disminuye la presion dentro del cilindro
maestro, lo cual a su vez baja la presion el bombillo de cada rueda. Entonces un resorte de
retorno hala la zapata hacia atrás separándose esta del tambor con lo que la acción de
frenado finalice.
Componentes del sistema de frenos hidráulicos tipo tambor
Los componentes del freno son los siguientes: bombillo de la rueda, zapata, plato trasero
para la instalación del tambor.
Cuando el tambor del freno gira desde el brazo saliente hacia el tobillo de la zapata, se le
llama “zapata de conducción”.
Cuando la rotación es desde el tobillo hacia el brazo saliente se le llama “zapata de
seguimiento”. Hay diseños de frenos que usan 2 zapata de conducción, 2 zapatas de
seguimiento o una zapata de conducción y una zapata de seguimiento.
El ancla de la zapata de conducción permite que la zapata se encaje sobre la superficie del
tambor a medida que este gira. Esto causa que la zapata se auto energice y se empuje a sí
misma con más fuerza hacia el tambor, aumentando de este modo la fricción y deteniendo al
vehículo más rápidamente con el mismo esfuerzo de aplicación de los fresnos. Este tipo de
acción auto energizante en los frenos se llama “acción de servo”
El tambor de freno en los vehículos modernos de tracción trasera usa un arreglo de zapatas
de freno de servo dual con 2 zapatas de acción en dirección normal. El freno de tambor del
tipo servo dual fue fabricado por la compañía Bendix Corporación 1928 y se usa en la
mayoría de vehículo de fracción trasera.
El diseño de los frenos de tambor del tipo conducción-seguimiento no tiene acción de servo,
ya que solo la zapata frontal se autoenergetizará a medida que el vehículo se mueva en
dirección normal. Por eso la zapata frontal se gasta muchos más rápido que la zapata
trasera.
Estos frenos requieren de una mayor presión de frenado que los frenos del tipo servo dual
para la misma acción de frenado. Los frenos con zapatas de conducción-seguimiento se
usan como frenos traseros en los sistemas de freno del tipo disco-tambor en el caso de los
vehículos con tracción delantera.
Tipos de frenos de tambor
Según la forma de acoplamiento de las zapatas al tambor para ejercer el frenado, los frenos
de tambor se clasifican en los siguientes tipos:
Freno de tambor Simplex
En este tipo de freno las zapatas van montadas en el plato, fijas por un lado al soporte de
articulación y accionadas por medio de un solo bombín de doble pistón. Este tipo de frenos
de tambor es de los más utilizados sobre todo en las ruedas
Freno de tambor Dúplex
En este freno, y con el fin de obtener una mayor fuerza de frenado, se disponen las zapatas
en forma que ambas resulten primarias. Para ello se acopla un doble bombín de pistón único
e independiente para cada zapata, los cuales reparten por igual las presiones en ambos
lados del tambor. Estos frenos provistos de bastidores con efecto unilateral son muy eficaces
pero sensibles a las variaciones del coeficiente de rozamiento. Presentan la ventaja de que,
con su empleo, no se ponen de manifiesto reacciones sobre los rodamientos de los bujes
traseros.
Freno de tambor Twinplex
Este tipo de freno de tambor es muy similar al Duplex salvo que los puntos de apoyo de las
zapatas en vez de ir fijos se montan flotantes. En este freno las dos zapatas son secundarias,
pero por un sistema de articulaciones, trabajando en posición flotante, se acoplan al tambor
en toda su superficie, evitando el acuñamiento y ejerciendo una presión uniforme sobre el
tambor. En un sentido de giro las dos zapatas actuarían como zapatas primarias y en el otro
sentido como zapatas secundarias.
Freno de tambor Duo-servo
Está constituido por dos zapatas primarias en serie, con lo cual se aumenta el efecto de
autobloqueo. En este freno, una zapata empuja a la otra mediante una biela de
acoplamiento. Es un freno altamente eficaz, pero muy sensible a las variaciones del
coeficiente de rozamiento. Se consiguen esfuerzos más elevados de frenado y las zapatas
ejercen en cada sentido de giro igual esfuerzo. Este tipo de freno se emplea mucho en frenos
americanos.
Tipo primario doble (tipo de doble acción que es utilizado en ruedas delanteras de camiones
grandes y autobuses.
Freno uniservo (utilizado para freno de rueda delantera pero que está siendo reemplazado
por los frenos de disco).
Material del revestimiento de frenos
Para cumplir con la normativa vigente de la fabricación de vehículos, la composición de las
pastillas cambia dependiendo de cada fabricante. Aproximadamente 250 materiales
diferentes son utilizados, y pastillas de calidad utilizan entre 16 a 18 componentes. En
general es una fibra resistente al calor la cual se moldea a una alta temperatura y se les
agrega materiales tales como: plomo, zinc, latón, cobre, grafito y cerámica para darle el
coeficiente de fricción deseado y aumentarle la resistencia al calor.
Ejemplo de composición:
20% aglomerantes: Resina fenólica, caucho.
10% metales: Lana de acero, virutas de cobre, virutas de zinc, virutas de latón, polvo de
aluminio
10% fibras: Fibras de carbón, fibras orgánicas, lana mineral, fibras químicas.
25% material de relleno: Óxido de aluminio, óxido de hierro, sulfato sódico.
35% deslizantes: Grafito, sulfuro de cobre, sulfuro de antimonio.
El material del revestimiento de los frenos puede soportar temperatura de hasta 600F
(316C).
La tasa de desgaste del material del revestimiento de los frenos aumenta a medida que se
incrementa la temperatura. Los vehículos de pasajeros tienen aproximadamente una
pulgada del grosor de revestimiento en los frenos por cada 25 libras de peso bruto del
vehículo.
La mayoría de los revestimientos automotrices tienen un coeficiente de fricción a
temperatura normal de 0.25 a 0.45 y a alta temperatura el coeficiente de fricción es de 0.15
a 0.45.
Los sistemas de frenos de servicio están diseñados de modo que el cilindro de la de la rueda
pueda hacer contacto con una fuerza de aplicación de 100 lbs sobre el pedal del freno.
Los frenos se aplican por medio de la presión hidráulica que actúa sobre el cilindro de la
rueda. Este cilindro tiene un pistón sobre cada extremo. Dentro de cada pistón hay 2 sellos
de hule de tipo copa, uno a cada lado de la toma, los cuales evitan la fuga del líquido de
frenos. Cuando hay suficiente presión en el cilindro de la rueda el fluido empujará los
pistones, los acoples de conexión y las zapatas hacia afuera hasta que los revestimientos
toquen el tambor. En posición libre, los revestimientos están entre 0.010-0.015 pulgadas
(0.25 a 0.38 mm) del tambor, por lo que hay poco espacio de movimiento de las zapatas. Por
esta razón cualquier presión adicional; aplicará los frenos. Los resortes de retorno de los
frenos vuelven a halar las zapatas lejos del tambor cuando la presión del fluido es liberada al
momento de soltar el pedal de freno.
Las zapatas al retornar vuelven a empujar a los pistones del cilindro a su posición original
de frenos liberados.
Esta acción retorna una pequeña cantidad de fluido al tanque de reserva del cilindro
maestro.
Los tambores de los frenos están diseñados para que tengan suficiente fuerza y un peso
mínimo. Deben absorber rápidamente el calor que proviene de la fricción y debe poseer
buena resistencia al desgaste. El hierro fundido funciona bien como superficie de fricción
del tambor y algunas veces se le agrega aletas de enfriamiento. Los tambores más
avanzados son construidos de aluminio fundido con aletas bimetálicas.
FRENOS HIDRAULICOS DEL VEHICULO
Los frenos se aplican a través de un sistema que usa los principios hidráulica para
multiplicar la fuerza del pedal. En los sistemas de frenos hidráulica se tiene un cilindro
maestro así como un cilindro en cada rueda, además líneas y mangueras de interconexión.
El fluido del sistema de frenos es un líquido especial que no contiene petróleo, es
hidroscópico (absorbe agua), es resistente a alta temperatura (no se vaporiza), su viscosidad
cambia poco al variar la temperatura, no es corrosivo, ni daña los sellos de hule. El fluido
lubrica las partes internas del cilindro maestro y las partes interna de los cilindros de cada
rueda. El fluido de frenos que no contiene petróleo absorberá fácilmente la humedad.
La contaminación del fluido de frenos con petróleo, agua y otros líquidos puede dar como
resultado una falla de los frenos y una reparación costosa.
El liquido de frenos llena por completo los conductos, las mangueras y los cilindros del
sistema hidráulico y se guarda fluido adicional en un tanque de reserva que se localiza en la
parte superior del cilindro maestro.
COMPONENTES DEL SISTEMA DE FRENOS HIDRAULICOS
Los elementos principales de un sistema de accionamiento hidráulico de frenos son:
 Depósito de líquido de frenos
 Cilindro principal o bomba
 Conmutador de la luz de freno
 Tuberías de conducción de líquidos
 Líquido de frenos



Cilindros o bombines de freno
Pedal de freno y sus articulaciones
Servofreno
Cilindro maestro o bomba de frenos
Generalmente hay dos tipos de cilindros maestros. El sencillo que usa un pistón para
suministrar la presion hidráulica a los bombillos de cada rueda, éste generalmente se usa en
algunos camiones o autobuses de tamaño mediano que cuentan con frenos de tipo servo
asistidos por vacío o compresión, no obstante, tiene el problema que no tolera fugas ya que
cuenta con un circuito único y el tipo tándem, el cual usa dos pistones para entregar
presión hidráulica por separado a los cilindros de las ruedas.
Este tolera fugas, ya que tiene dos circuitos independientes, los cuales pueden tener la
configuración: circuito ruedas delanteras- traseras y circuito en diagonal (rueda delantera
derecha y trasera izquierda o delantera izquierda y trasera derecha).
Este tiene un cuerpo de hierro fundido que contiene la cavidad de un cilindro y pasajes de
fluido. También tiene un tanque reserva de fluido, que se construye como parte del cuerpo o
es una parte plástica separada. Se perforan orificios o compuertas entre el tanque de
reserva y la cavidad del cilindro, para permitir que el fluido acumulado ingrese al sistema y
para que el fluido expandido regrese al tanque de reserva al desaplicar los frenos.
El tandém del cilindro maestro se diseña con un pistón primario y uno secundario. La
fuerza aplicada sobre la varilla de impulsión (desde la articulación del pedal del freno)
empuja el pistón primario; el pistón secundario se mueve por medio de la fuerza hidráulica
acumulada en el fluido entre el pistón primario y secundario. Cada mitad del cilindro
maestro incluye una reserva separada de fluido, una compuerta de compensación, una de
respiración, una de salida y una válvula de verificación residual ubicada en la compuerta de
salida (excepto cuando se usan frenos de Disco).
El bombeo ocurre cuando el pedal del freno es comprimido rápidamente. Las fuerzas de
bombeo hacer que fluya el liquido hacia los conductos de los frenos y hacia los cilindros de
las ruedas más rápido de lo que pueden regresar al cilindro maestro. El fluido adicional que
va hacia los conductos del freno causa un aumento en la altura del pedal del freno. Este
fluido adicional absorberá cualquier espaciamiento excesivo entre el pistón y el cilindro de la
rueda, el revestimiento y la superficie de frenado. El funcionamiento cíclico del pedal del
freno por consiguiente creara un pedal temporalmente alto para proporcionar un cierto
frenado. El bombeo es posible porque los pistones del cilindro maestro regresan más rápido
por la acción de los resortes del cilindro maestro los cuales son más rápidos que los resortes
de las zapatas del freno.
Válvula residual
La válvula de verificación residual ubicada en la compuerta salida que va hacia los frenos de
tambor, se usa para de mantener una presión estática de 6-18psi con el pedal de freno
liberado. Esta presión estática evita que el aire entre al sistema de frenos a través de los
cilindros de las ruedas.
Si la mitad del sistema hidráulico de los frenos falla; la otra mitad del cilindro maestro del
tandem continuará operando. Esto evitará una pérdida total del frenado. Los vehículos de
tracción delantera tienen el circuito de frenos en forma diagonal. Una falla de cualquier
mitad del sistema dará como resultado una reducción en la altura del pedal y una diferencia
de presión entre las dos mitades del sistema dará como resultado una reducción en la altura
del pedal y una diferencia de presión entre las 2 mitades de los sistemas. Esta diferencia de
presión encenderá la luz de aviso de baja presión de los frenos para avisar al conductor de la
falla del sistema. También existe en el sistema de freno el caso en el cual el circuito frontal
del freno es independiente del circuito del freno trasero. La presión de los frenos hidráulicos
es aproximadamente igual a 1500 PSI. La tubería del sistema de frenos es de acero y va
desde el cilindro maestro hasta el fondo de la estructura del chasis del vehículo y en ciertas
partes del circuito se usan también mangueras flexibles.
Válvula de medición
La válvula de medición se localiza en el conducto del freno delantero. Esta válvula evita que
la presión hidráulica vaya a los frenos de disco (delantero) mientras no se haya alcanzado
una presión mínima de 120 PSI.
Esta es aproximadamente la presión que se requiere para superar la fuerza de los resortes
de retorno del freno de tambor. Esta válvula empieza abrirse cuando se alcanza esta presión
mínima, permitiendo que los frenos de Disco (delanteros) empiecen a aplicarse al mismo
tiempo que los frenos de tambor (traseros).
Válvula de dosificación.
Sirve para equilibrar el efecto de frenado sobre el disco de la rueda delantera y los frenos de
tambor de la rueda trasera. Esto es necesario ya que el freno de Disco requiere mucha
mayor presión que el freno de tambor para la misma fuerza de frenado; durante una
aplicación que vaya desde moderada a dura especialmente en frenos servo dual traseros.
Esto también es necesario ya que el peso efectivo del frenado es más pesado adelante y más
liviano atrás. Esta válvula se localiza en los conductos de frenos traseros. Esta válvula hace
proporcional las presiones de los frenos traseros como un porcentaje de la presión del freno
delantero; después de que se alcanza un mínimo del presión en los frenos. Esto permite una
presión igual del conducto en las ruedas tanto frontales como traseras durante un frenado
normal.
Circuitos de los frenos automotrices.

Distribución "II"
Distribución eje delantero/eje trasero: un circuito de freno (1) actúa en el eje
delantero y el otro circuito (2) actúa en el eje trasero.

Distribución "X"
Distribución diagonal: cada circuito de freno actúa en una rueda delantera y en la
rueda trasera diagonalmente opuesta

Distribución "HI"
Distribución ejes delantero y trasero/eje delantero: un circuito de freno actúa en los
ejes delanteros y trasero, el otro sólo en el eje delantero.

Distribución "LL"
Distribución eje delantero y rueda trasera/eje delantero y rueda trasera. Cada circuito
de freno actúa en el eje delantero y en una rueda trasera.

Distribución "HH"
Distribución ejes delantero y trasero/ejes delantero y trasero. Cada circuito de freno
actúa en el eje delantero y en el eje trasero.
Modos de funcionar del sistema de freno
Si un sistema de freno se acciona por completo o parcialmente por la fuerza muscular del
conductor o absolutamente sin ésta, podemos distinguir entre tres modalidades:
 Sistema de freno por fuerza muscular
 Sistema de freno por fuerza auxiliar
 Sistema de freno por fuerza ajena
Sistema de freno por fuerza muscular
En este sistema de freno utilizado en turismos y motocicletas, la fuerza muscular aplicada al
pedal de freno o a la palanca de freno de mano se transmite mecánicamente (por varillaje o
cable de accionamiento) o de modo hidráulico a los frenos de rueda. La energía para generar
la fuerza de frenado procede exclusivamente de la fuerza física del conductor
Sistema de freno por fuerza auxiliar
Este sistema es el más utilizado actualmente en automóviles y vehículos industriales ligeros.
Se incrementa la fuerza muscular del conductor mediante la fuerza auxiliar de un
servofreno. La fuerza muscular amplificada se transmite hidráulicamente a los frenos de
rueda.
Sistema de freno por fuerza ajena
El sistema de freno por fuerza ajena utilizado generalmente en vehículos industriales se
emplea aisladamente en turismos grandes con ABS integrado. El freno de servicio de este
sistema es accionado exclusivamente por fuerza ajena. El sistema trabaja con energía
hidráulica (se basa en la presión de un liquido) y con transmisión hidráulica. El líquido de
freno se almacena en acumuladores de energía (acumuladores hidráulicos). Una bomba
hidráulica genera la presión hidráulica, que en el acumulador de energía se encuentra
continuamente en equilibrio con la presión del gas. Un regulador de presión conmuta la
bomba hidráulica a marcha en vacío tan pronto como se alcanza la presión máxima. Por ser
el líquido de freno prácticamente incomprensible, pequeñas cantidades de liquido de freno
pueden transmitir altas presiones de frenado.
AVERIAS DE LOS FRENOS AUTOMOTRICES
1. En un alto al estar frenando, el pedal se desliza suavemente hasta el piso.
Causas posibles:
Aire en el sistema o falla de los sellos del cilindro maestro.
2. Pulsaciones en el pedal del freno.
Causas posibles:
Tambor deformado, rodajes de las ruedas defectuosas, tuercas flojas, caliper mal
ajustado.
3. El vehiculo se hala a un lado al frenar.
Causas posibles:
Incorrecta presion de las llantas, ruedas mal alineadas, pastillas de freno gastadas, grasa
en el tambor.
4. Se pisa el pedal hasta el fondo y el vehiculo no frena.
Causas posibles:
Falla del cilindro maestro ya por daño interno o por poco fluido, aire en el sistema.
5. Bajo nivel del liquido de freno, pero no se ve goteo.
Causas posibles:
Falla interna del cilindro maestro, el fluido de freno se esta pasando al booster de vacío,
fuga interna.
6. Los frenos se quedan pegados.
Causas posibles:
Falla del freno de mano (parqueo), falla del booster de vacío.
7. Las zapatas hacen un sonido tipo “clic” al soltar el pedal.
Causas posibles:
Los frenos están gastados.
8. El pedal de los frenos esta duro.
Causas posibles:
Falla del booster de vacío.
9. El pedal de frenos se siente esponjoso.
Causas posibles:
Aire en el sistema, falla del cilindro maestro o booster de vacío flojo, fluido de frenos
contaminado.
10. Ruido metálico al frenar.
Causas posibles:
Forros o pastillas de frenos gastadas.
11. Recorrido excesivo del pedal, pero el vehiculo frena.
Causas posibles:
Aire en el sistema, balatas desgastadas, bajo nivel de liquido de frenos.
12. Recorrido excesivo del pedal y el vehiculo no frena.
Causas posibles:
Falla del cilindro maestro, fuga de líquido de frenos.
13. El pedal se siente duro, pero el vehiculo frena y el motor cambia de revoluciones al
frenar.
Causas posibles:
Falla del booster de vacío.
14. Al frenar se produce un sonido como mugido y el frenado es pobre.
Causas posibles:
Una o dos ruedas no frenan debido a que las fricciones o pastillas se cristalizaron.
FRENOS NUEMATICOS DEL VEHICULO
Se usan desde hace mucho tiempo en los vehículos pesados. Su popularidad se debe a lo
siguiente:
Un esfuerzo moderado del conductor puede multiplicarse en forma casi ilimitada para
aplicarla a los frenos.
Puede utilizarse en cualquier vehículo de motor
Ilimitado factor de seguridad.
Fuente inagotable de energía (aire)
Tolera fugas y fallas pequeñas sin reducir notablemente su eficiencia.
Los componentes que forman un sistema de frenos básico de aire son:
Compresor, regulador, tanque, válvula de aplicación, válvula reveladora, cámara de aire y
tuberías.
El sistema de los frenos de aire tiene como fuente de energía el motor del vehículo, el cual
mueve directa o indirectamente el compresor. El compresor está conectado al tanque.
Cuando el motor esta funcionando, el compresor carga aire dentro del tanque aumentando
su presión. Cuando la presión del aire dentro del tanque. llega a la presión de corte, (la
cual puede ser de 105-130 psi), el regulador envía una señal al compresor y el bombeo se
detiene. Al bajar la presión en el tanque (debido a la aplicación del freno), a la presión.
inferior ( que es  20 PSI menor que la presión máxima del tanque), el regulador responde
enviando una señal al compresor, el cual empieza a funcionar de nuevo.
El aire almacenado a presión se convierte en la energía potencial del sistema de frenos de
aire. Sin embargo, el volumen de aire almacenado (capacidad del tanque) no es tan
importante como su presión, ya que es la presión del aire la que crea la fuerza de frenado
inicial.
La capacidad del tanque asegura que la caída de presión después de la aplicación del freno
sea la mínima, y por tanto, pueden hacerse varias aplicaciones del freno antes de que la
presión llegue a la presión mínima de corte. Debido a esto el periodo de descanso del
compresor es mas largo, lo que aumenta su vida útil.
La válvula de aplicación esta colocada entre el tanque y la válvula reveladora. Esta
proporciona al conductor un dispositivo del control que mide la presión del aire que va hacia
la válvula reveladora y produce la sensación de la fuerza de frenado cuando el conductor
reduce o aumenta la presión del aire.
La válvula relevadora, como su nombre lo indica, es una válvula que revela la aplicación del
freno de la válvula de aplicación.
La cámara de aire convierte la presión del aire en fuerza lineal, la cual se aplica a los
mecanismos de accionamiento de los frenos, estos mecanismos pueden ser tipo cuña o tipo
leva. Cuando son del tipo cuña la cuña aumenta la fuerza de empuje. En los del tipo leva,
el ajustador de separación convierte la fuerza lineal en movimiento giratorio (torque) y la leva
convierte el torque en fuerza.
La formas más sencilla de aumentar o disminuir la fuerza de frenado es variando el área de
la cámara de aire o el brazo de palanca del ajustador de separación.
COMPRESOR
Son de acción sencilla (2 tiempos) de pistón que se mueve con movimiento alternativo.
Estos pueden ser según su capacidad de 7.5 hasta 42 pies cúbicos. por rpm. Los
compresores pueden ser sencillos, dobles o de 4 cilindros en “V”. Son lubricados por el
sistema de lubricación del motor. Además son enfriados por aire o por el sistema de
enfriamiento del motor. La abertura de la admisión esta cubierta con un filtro de entrada
(coladera) o con un adaptador de admisión de manera que la entrada puede conectarse por
medio de una manguera al sistema de admisión de aire del motor. El compresor tiene 2 o 3
anillos de compresión y 1 o 2 anillos de barrido de aceite.
Las causas mas comunes por las que el compresor deja de mantener suficiente presión en el
tanque o no alcanza la presión máxima son: Mal alineamiento entre la polea impulsora e
impulsada (la correa resbala), correa propulsora dañada o floja, fugas excesivas en el
sistema de frenos obstrucción en la admisión del sistema y frenos mal ajustados, además
problemas de anillos o válvulas desajustadas.
Cuando el compresor es ruidoso, no es fácil localizar la causa, pero síntomas como:
Descarga excesiva de aceite del compresor al sistema
Polea que bambolea
Sello del cigüeñal con fugas
Mucha vibración etc.
Todo esto indica que el compresor esta gastado y debe repararse.
Nota: El compresor debe ser capaz de aumentar la presión en los tanques de 85-100 PSI en
25 segundos a las rpm recomendadas.
REGULADOR DE PRESION DEL COMPRESOR
Este puede montarse a la superficie de montaje del compresor o puede tener un montaje
independiente. Cuando se monta en el compresor, una de las 3 lumbreras que descargan el
regulador se alinea con la lumbrera de descarga del compresor. Cuando el regulador tiene
montaje independiente se usa una tubería de aire (con diámetro interior de 3/16 de
pulgadas) para conectar las lumbreras del descargador entre si. Se usa una tubería del
mismo diámetro para conectar el tanque de abastecimiento (tanque mojado) a la lumbrera
del tanque del regulador.
Para comprobar el funcionamiento del regulador, instálese un barómetro de control en
cualquier lugar conveniente. Arranque el motor y anote la presión superior de corte. Esta
deberá coincidir con la presión de ajuste según el manual de reparación. Aplíquese los
frenos varias veces y anótese la presión de corte. Si la presión es mas o menos 25 PSI
(respecto a la presión corte) el regulador esta en buen estado. Si la presión de corte excede
los 25 PSI; debe repararse el regulador.
El regulador consta con un tornillo de ajuste para controlar la presión de operación (una
vuelta completa del tornillo cambia la presión en mas o menos 10 PSI.
TANQUE DE AIRE
Están hechos de lamina de acero, con los extremos estampados, luego el casco se enrolla
formando, un cilindro y por ultimo se arma por soldadura eléctrica. Las superficie internas
y externas del tanque están pintadas para protegerlas de la corrosión. Los tanques se
someten durante su construcción a una prueba hidrostática a una P=500 PSI.
VALVULA DE APLICACIÓN ACTUADA POR EL PEDAL DE FRENOS
Es un dispositivo mecánico con el cual el conductor puede medir la presión del aire en la
tubería, sostener la presión de aire aplicada y reducir o suprimir completamente la presión
del aire aplicada. El medio para controlar el embolo de aplicación puede ser una palanca de
pie, un pedal tradicional de freno o una palanca de mano. Si la fuerza del embolo de
aplicación se suprime completamente la válvula de escape permanece abierta, entonces todo
el aire de la tubería de descarga se escapa y esto libera los frenos.
Existe también la válvula de aplicación doble en la cual toda la secuencia de cierre de la
válvula primaria de escape y apertura de la válvula primaria de admisión, así como el cierre
de la secundaria de escape y la apertura de la secundaria de admisión se produce de forma
casi simultánea. Esta válvula doble se usa en el caso de frenos de aire con 2 tanques los
cuales constan de un circuito primario y un circuito secundario.
Para mantener en buenas condiciones de operación una válvula de aplicación “de pie” y
prolongar su vida útil, deben realizarse varias comprobaciones a cada cambio de aceite del
motor.
La causa mas común de falla de la válvula de aplicación doble es el mal asiento de la válvula
de admisión y escape debido a daño o suciedad en la válvula o en los asientos o debido a la
contaminación lo cual reduce la acción de la válvula o del pistón.
NOTA: La presión del circuito primario es más o menos 2 PSI mayor que la presión de
descarga del circuito secundario.
VALVULA AUXILIAR
Es una válvula de aplicación de control remoto. Reduce el tiempo que transcurre entre la
aplicación y la operación de soltar los frenos. Puede estar ubicada en cualquier lugar cerca
de los ejes delanteros y traseros, pero siempre tan cerca como sea posible de las cámaras de
freno. Cuanto mas cerca este la válvula auxiliar de la cámara de freno, menor será el
volumen de aire necesario para aplicar los frenos.
VALVULA RAPIDA PARA SOLTAR LOS FRENOS
Se usan cuando la distancia de la tubería de aire de la válvula de aplicación hasta la cámara
de aire es relativamente corta y, por lo tanto, el tiempo de retraso no aumenta cuando se
aplican los frenos. Estas válvulas tienen la facultad de vaciar el aire de la cámara de frenos
luego que se reduce la presión en la tubería de trabajo por liberación de la válvula de
aplicación.
CÁMARA DE AIRE O CHAMBER
Sirve para convertir la presión del aire de descarga en fuerza lineal que hace funcionar los
frenos. En los vehículos se usan tres tipos de cámaras de frenos. Si la carrera es de mas de
2.5 pulgada se usan “cámaras de frenos giratorias” o “cilindros de aire con pistón” y si la
carrera máxima necesaria es menor a 2.5 pulgada se usa la “cámara de freno con abrazadera
de anillos”. La cámara de frenos se clasifican por el área efectiva del diafragma y por la
carrera. Ejemplo el área del diafragma de la cámara con abrazadera de anillo varia de 6-36
pulgadas cuadradas y la carrera varia de 1 5/8 a 3 pulgadas. Cuando la válvula de
aplicación dirige el aire hacia las cámaras de los frenos, la presión actúa sobre el diafragma
empujando a este y al conjunto de la varilla de empuje hacia la derecha; aplicando los
frenos. Cuando disminuye la presión del aire de la cámara de presión, el resorte del
diafragma en conjunto con los resortes de retorno de las zapatas del freno empujan al
conjunto hacia la izquierda, hacia su posición inicial (libre).
VALVULA PARA VACIAR EL TANQUE
Es un grifo sencillo, el cual, cuando se gira de la posición de cerrado (horizontal) a la
posición abierto (vertical), deja escapar el aire del tanque. Un buen procedimiento es abrir
todas las válvulas para vaciar después que el vehículo se detiene (se apaga) y se mantienen
abiertas hasta que el vehículo se pone de nuevo a trabajar.
Para sacar automáticamente los contaminantes, algunos tanques tienen válvulas de
descarga automática (extractoras de lodo) conectadas a los tanques alimentadores (tanque
mojado), o tienen un secador de aire en la tubería del aire entre el compresor y el tanque de
alimentación.
SECADOR DE AIRE
Sirve para eliminar automáticamente los contaminantes. Es una caja cilíndrica formada por
2 mitades soldadas. El secador funciona por medio de unas bolas desecantes, las cuales
son partículas porosas con elevada capacidad de absorción de agua. El secador tiene un
calentador de 60 watts y un termostato que mantiene la temperatura entre 10-32C. Al
funcionar el compresor, el aire entra primero al secador donde se seca y limpia, saliendo
luego hacia el tanque de alimentación.
Las moléculas de agua y aceite, son separadas del aire (cuando éste con gran velocidad) pega
en la pared del secador y en el casco del cartucho del secador. Esto ocurre porque la carga
de velocidad se convierte en carga de presión, haciendo que las moléculas se junten en
gotitas que se pegan a las paredes y luego poco a poco se acumulan en el fondo del secador.
La mayoría de las moléculas del aceite se separan del aire cuando pasa por filtros de aceite.
Cuando el aire húmedo y caliente penetra y pasa a través del desecante, se absorbe el agua
y el aire seco entra al área del volumen purgado.
NOTA: La misma presión de aire que existe dentro del motor del vehículo es la que hay
dentro del secador.
En condiciones de funcionamiento normal, el deshacedor funciona satisfactoriamente
cuando menos durante un año, después de ese tiempo el secador de aire debe repararse por
completo.
VALVULA DE SEGURIDAD POR SOBRE PRESION
Sirve para proteger el sistema de presión excesiva del aire, en caso de falla del regulador.
Generalmente es una válvula de bola cargada por un resorte; al funcionar la válvula deja
escapar el aire hacia la atmósfera. Esta válvula va instalada en el tanque alimentador. La
válvula esta ajustada para abrir a una P=150 PSI.
VALVULA DE RETENCION DE UN SENTIDO
Sirve para proteger la presión de aire en el tanque contra flujo inverso. Estas válvulas se
instalan en la conexión de entrada al tanque. Estas válvulas pueden ser tipo vaivén, tipo
bola o tipo disco. Cuando la presión en el lado izquierdo es igual a la presión del lado
derecho de la válvula, la fuerza del resorte es la que cierra la válvula.
VALVULA DE RETENCION DE DOS SENTIDOS
Se usan como válvulas de seguridad y también como válvulas direccionales. Su objetivo es
dirigir el aire de las dos fuentes (lumbreras de alimentación) hacia la lumbrera de salida
común y sellar automáticamente la lumbrera de alimentación que tenga menor presión.
MANOMETRO DE PRESION DE AIRE
Para mantener al conductor alerta sobre la presión existente en los tanques se usan
manómetros dobles que mira con facilidad el conductor. Los manómetros son calibrados
con precisión inferior al 7%.
INDICADOR DE BAJA PRESION DE AIRE
Para indicar visual y acústicamente al conductor que la presión bajó de 60 PSI; se usan dos
dispositivos independientes, una luz de aviso y un zumbador.
Los indicadores de baja presión son interruptores que encienden o apagan, que cierran o
abren el circuito de la luz de aviso y del zumbador. Se conectan en paralelo con el tanque
primario y secundario.
La válvula indicadora de baja presión. puede ser del tipo diafragma o tipo pistón.
INTERRUPTOR QUE ENCIENDE LA LUZ DE “STOP”
Este cierra el circuito eléctrico cuando la presión en la tubería de trabajo es inferior a 6psi.
Cuando el conductor aplica los frenos, la presión del aire al actuar sobre el diafragma lo
empuja hacia arriba, y los dos contactos se juntan entre sí, cerrando el circuito eléctrico. La
luz de stop se enciende. Si los frenos están sueltos, el resorte empuja el diafragma hacia
bajo, eliminando el contacto y abriendo, por tanto, el circuito eléctrico, y la luz se apaga.
FRENO DE PARQUEO.
Todos los autobuses, camiones, y otros vehículos que usan frenos de aire deben tener un
freno de estacionamiento que actúe en uno o en ambos ejes, que sea capaz de mantener
estacionado al vehículo cargado, cuando se estaciona en una pendiente de 20%. Los frenos
de parqueo deben aplicarse automáticamente cuando la presión en el tanque baja a 40 PSI
pero es no menor de 20 PSI
El freno de parqueo tiene su propia válvula de control, la cual es operada por el conductor
por medio de un botón y se abastece desde el tanque de trabajo. Todos los frenos de
parqueo (freno tipo resorte) son de construcción similar en los vehículos; tienen su propia
cámara de aire, y sus propias válvulas y tuberías.
UNIDAD # 6: LLANTAS, RUEDAS Y COJINETES DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICES
FUNCION
La dirección, la aceleración y los frenos del vehículo se controlan por medio de las llantas las
cuales ruedan sobre la superficie del camino.
Las llantas deben ser lo suficientemente grandes y fuertes para que puedan soportar la
carga del peso del vehículo; y además deben absorber por deflexión los golpes que se
producen al pasar por sitios ásperos del camino. Por otro lado las llantas deben desarrollar
las fuerzas de fricción que permitan acelerar, frenar y desplazarse lateralmente. Se estima
que las llantas de vehículos de pasajeros giran 800 revoluciones o más por cada milla
viajada.
CLASIFICACION DE LAS LLANTAS DE LOS VEHICULOS
Las llantas que se utilizan en los vehículos pasajeros se clasifican de la siguiente manera:
Por su función: llanta de servicio y de repuesto.
Según el perfil: Llanta de invierno, verano y para nieve.
Por los ángulos de las cerdas: Llantas convencionales (cubiertas diagonales, pliegue oblicuo,
oblicuo con cinturón) y llantas radiales.
Según la cámara de aire: Con cámara y sin cámara.
Por la forma de la sección transversal: Superbalón (H/B=0.95), sección transversal baja
(H/B=0.88), sección transversal superbaja (H/B=0.80), serie 70 ((H/B=0.70).
Según la velocidad: Llantas normales, deportivas, de alta velocidad y máxima velocidad.
PARTES DE LA LLANTA DE LOS VEHICULOS
Banda de rodadura formada por varias capas de tejidos, talón con núcleo de alambre (donde
se fija con el ring), pared lateral (deriva el calor generado por el rodamiento), y superficie de
rodaje (lleva el grabado de la llanta).
MATERIALES DE CONSTRUCCION DE LA LLANTA
Las llantas están hechas de pliegues de material mezclado con hule desplegado a lo largo de
un alineador de hule. Los filos de los pliegues se envuelven alrededor de una colección de
tiras de alambre (cejas), las cuales mantienen el borde de la llanta orientado hacia el ring de
la rueda.
Para fabricarla la llanta se coloca en un molde a presión y a alta temperatura con el objeto
de mantener las partes como una sola unidad y luego de formar el diseño del grabado la
llanta se somete a vulcanizado.
Para la construcción de las llantas se usan diferentes materiales entre ellos están los
siguientes: tiras textiles, fibra de vidrio, acero, hules naturales y sintéticos. La elección de
los materiales a usar en la construcción de las llantas se basa en el costo, tipo de vehículo y
requisitos del operador.
Además las llantas tienen varios tipos de materiales de hilos tales como: Dycanor, Tirex,
Nylon, Acero, Fibra de vidrio y Poliéster (más usado).
El hule que se usa en la construcción de la llanta es un compuesto elastométrico que mezcla
hules naturales y sintéticos, más químicos y rellenos para obtener las características
deseadas.
El hule del grabado de la llanta debe ser capaz de resistir el desgaste y a la vez debe
transmitir tracción. Se le añade carbón negro de hule al grabado de la llanta con el objetivo
de aumentar su resistencia.
La tracción de la llanta es el resultado de la dureza del hule del grabado de la llanta, del
compuesto y diseño del grabado de la llanta.
El hule de la pared lateral de la llanta es un compuesto más flexible que el del grabado, ya
que éste debe deflextarse para absorber los golpes del camino. Además, debe ser fuerte para
transferir la aceleración, la fuerza de los frenos entre el ring y el grabado de la llanta y
transferir también los movimientos laterales del vehículo.
El hule de las llantas se deteriora con el tiempo y por la temperatura. Por lo tanto se puede
esperar que una llanta de tractor dure 20 años, una llanta de camión 120,000 kms y una de
carro de pasajeros dure 80,00 kms y una llanta de un auto de carreras 805 kms (500 millas).
La profundidad promedio de la superficie de rodamiento de una llanta es de
aproximadamente 3/8”. El desgaste permisible de una llanta es de aprox. 1/16” y se
identifica por una marca en el grabado de la llanta ubicado a esa profundidad.
ESPECIFICACIONES DE LAS LLANTAS AUTOMOTICES
Se usan una serie de números y letras para identificar, el tamaño de la llanta, su capacidad
de carga, su límite de inflado y el servicio en que se usará la misma.
A continuación se muestran algunos ejemplos de especificaciones de llantas de automóviles:
Designación americana.
FR 78 - 15
Diámetro del ring
Rango de la carga Tipo de
Razón de aspecto
= Baja capacidad construcción
(serie)
(N) = Alta
R = radial
60
(F) = Media
U = oblicua con
70
Cinturón
78
Sin letra = oblicua
Razón de aspecto = H/W= Alto/Ancho
Designación métrica.
P
Tipo
P = pasajeros
T= temporal
C= comercial
155 / 70 R 14
Amplitud de
sección en mm
Razón
aspecto
(serie)
70
75
80
Diámetro del ring (pulgadas)
Tipo construcción
R = radial
B = oblicua con cinturón
D = oblicua
Designación Japonesa
Llanta convencional
1
6.00 - 13 - 6P Ancho
( pulg)
2
Diam. int
(pulg)
R - LT - S - H - V
# de
R = Rating / calidad
pliegues
LT = para camión ligero
de la llanta S= para alta velocidad.
H = Alta velocidad
V = Muy alta velocidad.
Llanta radial
165
Ancho en mm
R -
13
-
radial Dia. Int.
(pulg)
4P
# de pliegues
Los ángulos altos de las cuerdas en los pliegues radiales, generalmente le dan mayor fuerza
a la llanta, aumentan su resistencia a la fatiga, reducen su resistencia de rodamiento y
mejoran el grabado de la llanta y prolongan su duración. El ángulo oblicuo del material de la
cuerda le da mayor fuerza y por lo tanto la pared lateral de la llanta es más dura.
En la mayoría de las llantas con pliegues radiales se usan cuerdas de acero en los
cinturones de las mismas. Las llantas pueden usar de 2 – 10 pliegues de tela para cuerdas.
Los diseños de los grabados de las llantas son un punto intermedio entre los requisitos de
conducción, impulsión, frenado y de los costos.
El balanceo de la rueda y de la llanta prolongará su kilometraje de recorrido de la vida útil
de la suspensión, a la vez que proporcionará un desplazamiento suave del vehículo. La falta
de balanceo de la rueda da lugar a vibraciones en el sistema de suspensión que sacuden al
vehículo. Para que ruede suavemente, la llanta no solamente deberá balancearse, si no que
también deberá chequear su redondez.
Una llanta con problemas se puede detectar de la siguiente manera:
Cambiando de posición la llanta y la rueda del mismo vehículo.
Reemplazando la rueda y la llanta sospechosa con otra que se está redonda y balanceada.
Usando el detector de llantas problemáticas (balanceador estático y dinámico)
La falta de equilibrio estático y dinámico de la rueda se corrige agregando contrapesos al
ring en el lado opuesto al punto pesado.
Diferentes tipos de llantas afectan de diferente manera el manejo del vehículo. Ciertas
combinaciones de diferentes tipos de llantas en el mismo vehículo pueden afectar
peligrosamente su rodabilidad.
Si se va a utilizar distintos tipos de llantas en el mismo vehiculo, se aconseja seguir las
siguientes reglas:
Usar llantas radiales o convencionales en las cuatro ruedas.
De ser posible no combinar llantas radiales y convencionales.
Si las combina, use las llantas radiales atrás (nunca adelante) y las convencionales adelante.
Si combina llantas de diferentes números de serie, use las de mayor serie adelante y las de
menor atrás. Ej. Serie 78 adelante y serie 70 atrás.
ROTACION DE POSICION DE LAS LLANTAS
La mayoría de los fabricantes de vehículos recomiendan rotar de posición las llantas del
vehículo cada 5000 a 10000 millas. La rotación de posición de las llantas iguala su desgaste
y minimiza el ruido que éstas producen. Las llantas deben rotarse según un patrón definido
y deberá seguirse el mismo patrón cada vez que se roten.
PRESION DE INFLADO CORRECTO DE LLANTAS
Muchos problemas de la dirección y suspensión se deben al inflado incorrecto de las llantas.
La presión de inflado varía para cada tipo y tamaño de vehículo y también según la carga
que soportan. Un inflado correcto proporciona un buen contacto entre el peso y el grabado
de la llanta. La presión correcta de inflado la recomienda el fabricante, estos datos aparecen
en el manual de mantenimiento, manual del usuario o en una calcomanía que trae el
vehículo.
El no mantener la presión adecuada en las llantas puede provocar problemas en la dirección
y en la suspensión.
Las llantas subinfladas provocan los siguientes problemas:
Mayor esfuerzo en la dirección y poca respuesta de ésta.
Tendencia a patinar en las curvas y control deficiente.
Estabilidad direccional deficiente.
Desgaste anormal en los hombros del grabado de la llanta.
Falla prematura de las llantas por aumento del calor debido a aumento flexión.
Aumenta la probabilidad de daño de la llanta y del ring al pasar por los baches.
Acción errática de los frenos.
Aumento del consumo específico de combustible debido al aumento de la fricción de la
llanta.
El inflado excesivo de las llantas (menor frecuentemente) puede provocar los siguientes
problemas:
Disminución del contacto entre la llanta y el camino.
Transmisión excesiva de los golpes del camino a la dirección y la suspensión.
Menos confort para las personas (mucho rebota).
Desgaste anormal del centro del grabado de la llanta.
CHEQUEO DE LA PRESION DE INFLADO DE LAS LLANTAS
La presión de las llantas se debe chequear estando estas frías, la lectura es más exacta
cuando el vehículo ha estado parqueado por tres horas o antes de haber recorrido 5 kms.
Las cargas pesadas, las altas temperaturas de la superficie del camino y el manejo a alta
velocidad pueden aumentar la presión en las llantas hasta en 10 Psi lo cual es normal.
Siempre antes de inflar la llanta con aire verifique cual es la presión que recomienda el
fabricante para ese vehículo en particular ya sea en el manual de mantenimiento o en la
calcomanía que trae el vehículo.
CARACTERISTICAS DE ALGUNOS TIPOS DE LLANTAS
Llantas sin cámara:
Montaje sencillo, poco calentamiento, no se escapa el aire aunque tenga cuerpos extraños
clavados, y se escapa lentamente al retirar estos cuerpos.
Llantas con cinturón:
Larga duración, baja resistencia de rodadura, mayores fuerzas laterales, mejor adherencia al
suelo, y menor deformación de la superficie de rodadura.
Llantas de sección baja:
Mayor adherencia al suelo, mejor guiado lateral, menor resistencia a la rodadura y mayor
capacidad de carga.
RINES DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICES
La mayoría de los rines para vehículo se fabrican de acero estampado, aluminio u otros
materiales incluyendo el plástico. El ring de acero estampado está hecho de dos piezas, las
cuáles después se sueldan o remachan para formar todo el conjunto.
El deterioro del ring se debe entre otras cosas a: mantenimiento inadecuado, accidentes,
sobrecarga y al tiempo de uso.
CLASIFICACION DE RINES USADOS EN LOS VEHICULOS
Los rines que se utilizan en los vehículos se clasifican de la siguiente manera:
Por su construcción: Rines normales o de lujo.
Según su diseño: Ring de garganta profunda, espalda oblicua, de seguridad y dividido.
PARTES DEL RING DE LOS VEHICULOS
Las partes del ring sin las siguientes: garganta o fondo, espalda y pestaña.
Asimismo las medidas más importantes de este son: la anchura del ring “a” y el diámetro del
ring “d1”.
CARACTERISTICAS DE LOS DISTINTOS RINES USADOS EN LOS VEHICULOS
Ring de garganta profunda.
Generalmente se fabrican de chapa de acero prensada, son simétricos y no están divididos.
La espalda esta inclinada hacia adentro cinco grados para lograr un mejor asiento del talón
o pestaña. Se usa en vehículos de turismo, furgonetas, camiones ligeros, tractores y
maquinas agrícolas.
Ring de espalda oblicua.
La espalda esta inclinada hacia adentro cinco grados y la pestaña se desmonta hacia un
lado. Se usan en camiones, autobuses, remolques y maquinas de obras.
Ring de seguridad.
Estos pueden ser: Hump, flat hump y special ledge. Estos mejoran el asiento de los
neumáticos sin cámara sobre la espalda del ring, para evitar fugas de aire al rodar en curvas
cerradas y con baja presion de aire.
Ring dividido.
Este consta de tres piezas que son: Ring principal, anillo lateral (cerrado) y anillo de cierre
(abierto). También en algunos casos puede constar de dos piezas: Ring principal y anillo de
combinación (abierto).
ESPECIFICACIONES DE LOS RINES AUTOMOTRICES
4
1
J x 13
W 8 x 24
2
Anchura “a” = 4.5 pulgadas.
J = Forma de la pestaña.
Diámetro del ring “d1”= 13 pulgadas.
W = ring ancho (garganta profunda)
Anchura “a” = 8 pulgadas,
Diámetro del ring “d1”= 24 pulgadas.
RUEDAS DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICES
El ring y el disco de rueda soldados o remachados entre si constituyen la rueda. El disco de
rueda consta de una chapa de acero prensada con levas, sujetadores o tacos, para la fijación
de tapacubos y agujeros para los pernos con avellanado cónico o esférico.
El cuerpo o centro de la rueda junto con el cubo son de una sola pieza fundida.
RODAMIENTOS USADOS EN LAS MAQUINAS AUTOMOTRICES
Los cojinetes no impulsores de las ruedas se denominan “cojinetes antifricción de las
ruedas”. En general se usan cojinetes de bolas o cojinetes de rodillos cónicos, los cuales
siempre se utilizan en pares.
Los rodamientos de las ruedas están diseñados para soportar tanto cargas radiales como
cargas axiales o de empuje. Debe darse servicio a los rodamientos de las ruedas
aproximadamente c 32000 kms como parte del mantenimiento de rutina del vehículo.
Para diagnosticar cualquier problema de la suspensión y dirección del vehículo primero se
debe verificar el ajuste correcto de los rodamientos ya que si los rodamientos están
desgastados pueden provocar que el vehículo se jale hacia un lado o pueden provocar
vibración en la suspensión del vehículo.
BALANCEO DE LAS RUEDAS DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICES
BALANCEO ESTATICO
Significa balanceado estando en reposo. El desbalanceo puede deberse a falta de
uniformidad en la fabricación o sea falta de redondez de la llanta. Para llevar al conjunto de
la rueda y la llanta a la condición de balanceo, tiene que agregarse contrapesos al ring en
posición opuesta al punto desbalanceado.
Un conjunto de rueda y llanta que no está en balanceo estático ocasiona un movimiento
vertical al eje de la rueda, esto provoca vibración y desgaste prematuro en la parte de la
dirección y la suspensión. El balanceo estático se obtiene fácilmente por medio de un
“Balanceador de Burbuja”.
BALANCEO DINAMICO
Es el balanceo en movimiento. Este requiere que la rueda ya esté balanceada estáticamente
y que el peso esté distribuido uniformemente.
Cuando se balancea la rueda y la llanta en un balanceador de burbuja, tiene que suponerse
que la región pesada de la llanta esta bajo el centro del peso. Pero en muchos casos se
encuentra realmente bajo una de las paredes laterales. Esto significa que un conjunto de
rueda y llanta puede estar en balanceo estático pero fuera de balanceo dinámico. Una rueda
sin balanceo dinámico ocasiona movimiento oscilante del eje de la rueda por acción de la
fuerza centrífuga.
A ciertas velocidades del vehículo (72 km/h) este movimiento oscilante puede causar una
vibración que provoca sacudimiento brusco del volante y desgaste rápido de las partes de la
dirección y la suspensión.
El desbalanceo dinámico se corrige también con contrapesos, sin embargo la cantidad de
peso que se usa y la posición de ellos se determina mientras está girando la rueda. El
balanceo dinámico se realiza con un aparato llamado “Balanceador Dinámico”. Los
fabricantes aconsejan que se balanceen las ruedas instaladas en los vehículos ya también se
corrige el desbalance en tambor o rotor de frenos.
ALINEACION DE LAS RUEDAS DE LAS MAQUINAS AUTOMOTRICES
La alineación correcta de las ruedas requiere entre otras cosas, que: el auto siga
adecuadamente su trayectoria y que el auto tenga la altura de suspensión correcta. El
seguimiento correcto y la adecuada altura de suspensión dependen de las siguientes
medidas básicas:
SEGUIMIENTO DE LA TRAYECTORIA
Un vehículo sigue correctamente su trayectoria cuando al moverse hacia delante en línea
recta sus ruedas traseras: 1) siguen a las ruedas delanteras, 2) dejan huellas que están a la
misma distancia de la línea de centros del vehículo.
Cuando el vehículo no sigue correctamente su trayectoria la causa puede ser la distancia
entre ejes o la huella.
a) DISTANCIA ENTRE EJES
Se mide cuando las ruedas delanteras están alineadas con las traseras. Esta distancia debe
ser igual en ambos lados del vehículo.
Cualquier diferencia que halla en esta distancia de un lado a otro del vehículo indica que
hay partes dobladas o desplazadas de la suspensión o que el chasis está deformado.
Un vehículo que no tiene la misma distancia entre ejes en ambos lados no sigue
correctamente su trayectoria.
b) ANCHO DE VIA
Es la distancia que existe entre las llantas de un mismo eje. Algunos vehículos tienen un
ancho de vía más grande en el eje trasero que en el eje delantero y otros tienen ancho de vía
más grande en el frente. El centro de cada ancho de vía debe coincidir con la línea de centro
del chasis del vehículo para que éste siga su trayectoria correctamente.
ALTURA DE SUSPENSION
Es la distancia del chasis del vehículo hasta la superficie del camino. Esta distancia se mide
en puntos establecidos por el fabricante. A veces a esta distancia se le llama altura de
marcha del vehículo. Por lo general esta altura se mide mientras el vehículo está soportando
su propio peso, el peso del refrigerante, el combustible y el aceite del motor, pero sin
pasajeros ni equipaje. Esta distancia debe medirse con las llantas infladas correctamente y
el vehículo debe estar sobre un piso nivelado y liso o sobre un estante de alineación. Para
cada vehículo en particular varían las especificaciones de altura y los procedimientos de
medirla.
Si la altura de suspensión de un vehículo es menor que la especificada generalmente se
cambian los resortes de suspensión. En algunos casos se corrige la altura con calzas en los
resortes; en vehículos con barra de torsión se ajusta la altura por medio de un tornillo.
“Las especificaciones para alineación de ruedas que dan los fabricantes de vehículos son
correctas solo cuando el vehículo está dentro de las tolerancias para la altura de
suspensión. Todas las medidas de alineación que se tomen o ajustes que se hagan en un
vehículo que tenga incorrecta su altura de suspensión serán inexactas.”
Todo vehículo que se incline hacia un lado debe inspeccionarse cuidadosamente buscando
un resorte débil o roto. Todas las operaciones o los ajustes que se hagan a los sistemas de
dirección y suspensión de un vehículo chocado, deben ser precedidas por una verificación
del ancho de vía, trayectoria de los ejes y altura de la suspensión.
CAMBER
Es la inclinación de la rueda que la aleja de la posición vertical real. Se mide en grados. Una
rueda que está inclinada hacia afuera en su parte superior tiene un camber positivo y la que
está inclinada hacia adentro en su parte superior tiene camber negativo. La carga de
pasajeros, las fuerzas del camino y ciertos factores de alineación tienen la tendencia de
empujar una rueda hacia un camber negativo. Por esta razón la mayoría de los fabricantes
de vehículos preajustan un cierto camber positivo en las ruedas delanteras. Este camber
positivo preajustado compensa la tendencia hacia el camber negativo. Teniendo un cierto
camber positivo en reposo, las ruedas tienen un camber cero cuando rotan en movimiento.
El camber positivo en exceso hace que la parte externa de la llanta cargue mayor peso, por
lo cual esta parte se desgasta más. Mientras que el camber negativo en exceso provoca
desgaste rápido en la parte interna de la llanta.
Cuando hay igual camber en las ruedas se equilibran las fuerzas directrices lo que permite
que el vehículo se desplace en línea recta.
CASTER
Es la inclinación de la línea de centros del eje de la dirección hacia adelante o hacia atrás. El
caster no afecta el desgaste de los neumáticos pero afecta la conducción del vehículo.
Si el vehículo tiene la línea de centros del eje de la dirección inclinada hacia atrás tiene
caster positivo; éste es un ángulo estabilizador, que proporciona estabilidad direccional o sea
tiene que hacer que una rueda avance en línea recta hacia adelante. El caster positivo
también proporciona la “retornabilidad del volante”.
Demasiado caster positivo dificulta dirigir el vehículo. También puede ocasionar que el
volante se regrese demasiado rápido cuando se le suelta después de una vuelta. Además
puede causar “Bamboleo” en las ruedas delanteras.
Un vehículo que tiene la línea de centros del eje de la dirección inclinada hacia el frente
tiene “caster negativo”. Esto es lo contrario del positivo, tiende a disminuir la estabilidad
direccional y también decrece la retornabilidad del volante.
Si el caster de las ruedas es diferente, el vehículo se arrastrará hacia el lado que tiene el
caster positivo menor. El caster negativo facilita la dirección por lo que algunos vehículos
traen especificado un caster negativo.
CONVERGENCIA
Es la diferencia que hay en la distancia medida entre la parte de frente de las ruedas
delanteras del vehículo y la distancia medida en la parte posterior de esas mismas ruedas.
El promedio de convergencia que se necesita para la mayoría de vehículos es de 1/8” (3.2
mm). Se necesita la convergencia cuando un vehículo está en reposo para que las ruedas
delanteras estén paralelas cuando el vehículo está en movimiento, esto se logra por el juego
de las articulaciones de la dirección.
La convergencia incorrecta es una de las causas más comunes de desgaste de las llantas
debido a que las ruedas no están paralelas entre sí cuando el vehículo está en movimiento
por tanto las llantas giran en cierto ángulo lo que arranca el hule de la misma. El desgaste
por convergencia incorrecta se identifica por la forma de dientes de sierra, el cual puede
detectarse pasando la mano en la llanta hacia delante o hacia atrás transversalmente al
piso.
La convergencia se ajusta por medio de pequeños cilindros roscados sobre los tirantes de la
dirección individualmente para cada rueda.
La convergencia debe medirse y ajustarse solo después de que se haya hecho todas las
demás correcciones.
DIVERGENCIA EN LAS VUELTAS
También llamado ángulo de giro o ángulo de dirección. Cuando un vehículo da vuelta en una
esquina, la rueda del lado dentro de la curva debe girar siempre más que la rueda del lado
de afuera; esto aumenta la distancia entre las ruedas en el frente, por lo que ellas están en
realidad en divergencia una con otra.
Al girar la rueda interior está siempre delante de la rueda exterior, de no ser así en las
ruedas delanteras se arrastrarían al dar vuelta. Por tanto, la divergencia en las vueltas
previene el desgaste excesivo de las llantas delanteras; también evita el rechinar de las
llantas al dar vueltas.
La magnitud correcta de la divergencia en las vueltas depende de muchos factores entre
ellos, la distancia entre ejes, el ancho de vía del vehículo y los ángulos de deslizamiento de
las llantas. Estos valores angulares vienen dados por el fabricante. Cuando se encuentra que
hay divergencia incorrecta en las vueltas, generalmente se debe a un brazo de la dirección
doblado; para corregir el problema hay que cambiar el brazo de la dirección.
INCLINACION DEL EJE DE LA DIRECCION
Es el ángulo formado por la línea de centros de las rótulas y la vertical verdadera, vista
desde el frente del vehículo. A esta inclinación también se le llama KPI ( King Pin Inclination
) o inclinación del perno rey o maestro. La inclinación del eje de la dirección acerca la línea
de centro de las rótulas y en consecuencia el eje de la dirección al centro del área de
contacto entre la llanta y el camino, lo cual promueve la dirección eficaz; o sea ayuda a
mantener las ruedas en una posición de marcha en línea recta hacia adelante y también
ayuda a fortalecer la retornabilidad del volante. Otra ventaja es que evita el cabeceo lateral
de la llanta al pasar por los baches, del camino, esto reduce los golpes en el sistema de
dirección minimiza el desgaste y hace el viaje más confortable. Esta inclinación no puede
ajustarse y solo se le tomará en cuenta si el vehículo no se conduce bien después de haber
ajustado el camber, el caster y la convergencia.