¿Cómo el embrague resuelve los problemas de ruido en punto muerto en cajas de velocidades rápidas?

La ingeniería automotriz, como rama de la ingeniería, está en una búsqueda continua de formas de mejorar el rendimiento de los autos o la experiencia de conducción de los usuarios. También existe una sección completamente separada del auto, llamada Ruido, Vibración y Dureza (NVH), que tiene un impacto importante en la calidad percibida del vehículo. Los autos de alto rendimiento con cajas de cambios rápidas son notorios por soportar un ruido elevado en punto muerto, lo cual va en contra de la sensación deseada del auto. Con el fin de entender cómo el embrague puede mitigar los problemas de ruido en punto muerto en las cajas de cambios rápidas, este artículo examina los principios operativos de las cajas de cambios rápidas y los embragues, el efecto del ángulo y el par sobre los impulsos vibratorios en los ejes auxiliares, y el uso de amortiguadores de punto muerto del embrague.

El principio de funcionamiento de la caja de cambios rápida se utiliza específicamente en esta parte del trabajo de investigación.

Dice que las cajas de cambios rápidas, éstas se utilizan básicamente para un cambio de velocidades más rápido y una mayor potencia y aceleración, lo cual es vital para el automovilismo y la conducción a alta velocidad. La esencia de una caja de cambios rápida radica en que puede lograr un tiempo de cambio de marcha reducido una y otra vez, lo que se traduce en un mayor control de par del coche. Por lo general, las cajas de cambios rápidas tienen un sistema de cambio secuencial que es diferente al patrón en forma de H de la mayoría de las transmisiones manuales convencionales. Este sistema de cambio secuencial permite al conductor cambiar a segunda velocidad o regresar a la primera de manera suave y rápida para asegurar que la potencia se entregue continuamente.

Los subensamblajes de una caja de cambios rápida incluyen: el eje de entrada, el eje de salida y las engranajes. A medida que el motor aplica potencia al eje de entrada, numerosas relaciones de transmisión en el tren de engranajes cambian esta potencia al eje de salida, que a su vez impulsa las ruedas. Pero cuando el coche está en estado de punto muerto, con el motor funcionando intensamente y el coche sin moverse, las vibraciones y los ruidos en la caja de cambios pueden sentirse y oírse claramente debido a la falta de carga.

Ángulo y Par que Afectan la Vibración del Eje Auxiliar de la Caja de Cambios Rápida

El eje auxiliar utilizado en una caja de cambios rápida ayuda a mantener los ejes de transmisión en términos de rectitud y equilibrio de peso. Es sensible a las vibraciones y más aún cuando la planta motriz está en reposo, por lo que tiene una carga mínima para equilibrar el eje. Con este entendimiento, se sabe que factores como el ángulo y el par influyen en estas vibraciones.

Ángulo: El ángulo de inclinación del eje auxiliar puede influir en la estabilidad. En este caso, es peligroso si el ángulo establecido es demasiado pronunciado o desalineado, ya que esto aumentará las vibraciones. Por ejemplo, una variación de 2 grados con respecto al ángulo preferido de la cabeza incrementa la amplitud de las vibraciones en un 10%, lo que resulta en un ruido elevado en reposo.

Par motor: La carga considerada en el eje auxiliar es resultado del par aplicado a él. En reposo, el par es bajo y no parece suficiente para contrarrestar las vibraciones inherentes dentro de la caja de cambios para el eje auxiliar. Por ejemplo, un eje auxiliar con un par inferior a 20N.m puede vibrar y dichas vibraciones pueden ser audibles como ruido en reposo, mientras que en un rendimiento óptimo, el par elimina dicho ruido.

El Principio de Funcionamiento del Amortiguador de Reposo del Embrague

Un amortiguador de embrague en punto muerto está desarrollado específicamente para manejar dos problemas: las vibraciones y el ruido durante el ralentí. El papel del amortiguador es absorber y atenuar las vibraciones torsionales que pasan del motor al cambio. De esta manera, puede reducir la variación y minimizar el ruido causado por dicha variación.

Tiene muelles y materiales de fricción como parte de la unidad de embrague de las ruedas dentadas. Cuando el motor está funcionando a ralentí y el embrague está acoplado, los muelles se adaptan para absorber las vibraciones torsionales mediante expansiones y contracciones, y los materiales de fricción también contribuyen a amortiguar las vibraciones convirtiendo esa energía en calor.

¿Cómo resolver el ruido anormal a velocidad de ralentí mediante el embrague?

Al lidiar con preocupaciones de ruido de sombra en las cajas de velocidades rápidas con el uso de embrague, es necesario ser un ingeniero inflexible en cuanto a la configuración de los parámetros de ángulo y par. Es posible reducir las vibraciones del eje auxiliar instalando un amortiguador de embrague en reposo, lo que disminuye el ruido.

Ángulo Óptimo: Se logra un ajuste de ángulo del eje auxiliar dentro del rango angular de hasta 0,5 grados para evitar y reducir las posibilidades de desviaciones y ruidos durante la operación.

Par Adecuado: Se recomienda un par en reposo superior a 25 Nm, ya que aumenta la estabilidad de los ejes auxiliares contra las vibraciones. Este valor máximo también asegura que, con el amortiguador de embrague en reposo instalado, todas menos las más pequeñas perturbaciones torsionales serán tan amortiguadas que no serán audibles.

En conclusión, resolver los problemas de ruido en reposo en cajas de velocidades de alta velocidad implica conocer cómo los ángulos y el par motor, junto con la acción amortiguadora de las embragues, poleas y los elementos del cubrimiento superior, interactúan entre sí. Con un ajuste adecuado de estos parámetros y la aplicación de amortiguadores adecuados, será posible mejorar el rendimiento NVH en vehículos de alta potencia, proporcionando características de NVH mucho mejores en reposo.