Rueda libre, Mecánica, Beneficios, Utiliza, Historia

En la ingeniería mecánica o del automóvil, un embrague de rueda libre o de rueda libre es un dispositivo en una transmisión que se desacopla el eje de transmisión desde el eje accionado cuando el eje accionado gira más rápido que el eje de transmisión. Una saturación es a veces equivocadamente se llama una rueda libre, pero por lo demás no relacionado.

La condición de un eje accionado girando más rápido que su eje de transmisión existe en la mayoría de las bicicletas cuando el ciclista tiene sus pies aún, ya no empuja los pedales. En una bicicleta de piñón fijo, sin rueda libre, la rueda trasera podría impulsar los pedales alrededor.

Una condición análoga existe en un automóvil con transmisión manual va cuesta abajo o en cualquier situación en la que el conductor levanta el pie del pedal del gas, cerrando el acelerador, las ruedas quieren manejar el motor, posiblemente en una RPM más alta. En un motor de dos tiempos esto puede ser una situación catastrófica: como muchos motores de dos tiempos dependen de una mezcla de combustible/aceite para la lubricación, una escasez de combustible al motor se traduciría en una escasez de aceite en los cilindros, los pistones y haría aprovechar después de un breve periodo de tiempo causando grandes daños en el motor. Saab utiliza un sistema de rueda libre en sus modelos de dos tiempos, por esta razón y lo mantuvo en el Saab 96 V4 y principios del Saab 99 para una mejor eficiencia de combustible.

Mecánica

El dispositivo de rueda libre más simple consiste en dos dientes de sierra, discos de muelle presionando contra uno al otro con los lados con dientes juntos, algo así como un trinquete. En rotación en una dirección, los dientes de sierra de la cerradura del disco de accionamiento con los dientes del disco impulsado, haciéndolo girar a la misma velocidad. Si el disco de accionamiento se ralentiza o detiene la rotación, los dientes de la hoja de disco impulsado sobre los dientes del disco de accionamiento y continuar girando, produciendo un sonido de clic característica proporcional a la diferencia de velocidad del engranaje movido con relación a la del engranaje de accionamiento.

Un diseño más sofisticado y robusto con rodillos de acero de resorte dentro de un cilindro accionado. En rotación en una dirección, los rodillos de bloqueo con el cilindro haciéndolo girar al unísono. Rotación más lenta, o en la otra dirección, los rodillos de acero apenas se deslizan en el interior del cilindro.

La mayoría de las ruedas libres de bicicleta utilizan un tambor internamente paso de dientes con dos o más trinquetes, de acero endurecido de resorte para transmitir la carga. Más trinquetes ayudan a difundir el desgaste y dan una mayor fiabilidad a pesar de que, a menos que se hace el dispositivo a las tolerancias no se encuentran normalmente en componentes de la bicicleta, el compromiso simultánea de más de dos trinquetes se rara vez se logra.

Beneficios

Por su naturaleza, un mecanismo de rueda libre actúa como un embrague automático, por lo que es posible cambiar de marcha en una caja de cambios manual, ya sea hacia arriba-o cambios descendentes, sin presionar el pedal del embrague, lo que limita el uso del embrague manual a partir de punto muerto o la parada. El Saab rueda libre puede ser activado o desactivado por el conductor tirando o empujando una palanca. Esto bloquear o desbloquear el eje principal con el cubo de rueda libre.

Una rueda libre también produce un poco mejor economía de combustible en los motores con carburador y menos desgaste en el embrague manual, sino que conduce a un mayor desgaste en los frenos, ya que ya no hay ninguna capacidad para realizar frenado del motor. Esto puede hacer que las transmisiones de rueda libre peligroso para su uso en camiones y automóviles impulsados en las regiones montañosas, como la aplicación prolongada y continua de los frenos para limitar la velocidad del vehículo pronto conduce a un sobrecalentamiento del sistema de frenos seguido poco después por el fracaso total.

Utiliza

Maquinaria agrícola

En equipos agrícolas un embrague de rueda libre se utiliza típicamente en las empacadoras de heno y otros equipos con una alta carga de inercia, particularmente cuando se usa en conjunción con un tractor sin un poder vivo de despegue. Sin una toma de fuerza en vivo, una alta carga de inercia puede hacer que el tractor para seguir avanzando incluso cuando se pisa el embrague de pie, creando una situación de inseguridad. Por desconectar la carga de la toma de fuerza en estas condiciones, el embrague de rueda libre mejora la seguridad. Del mismo modo, cortacéspedes del cilindro muchos sin motor 'empuje' utilizan una rueda libre para conducir las hojas: se orientan o cadena impulsada para girar a alta velocidad y la rueda libre impide que su impulso de ser trasladado en la dirección inversa a través de la unidad cuando la máquina se detiene.

Arrancadores de motor

Un conjunto de rueda libre es también ampliamente utilizado en arrancadores de motor como una especie de dispositivo de protección. Motores de arranque, por lo general es necesario girar a 3000 RPM para conseguir que el motor gire más. Cuando se gira la llave a la posición inicial para cualquier cantidad de tiempo después de que el motor ya se ha entregado, el motor de arranque no puede girar lo suficientemente rápido para mantenerse al día con el volante. Debido a la relación de transmisión entre el extremo de arranque de engranajes y volante que haría girar la armadura titular en peligrosamente altas velocidades, causando una explosión cuando la fuerza centrípeta que actúa sobre las bobinas de cobre enrollado en la armadura ya no puede resistir la fuerza externa que actúa sobre ellos. En los arrancadores sin embrague de rueda libre o rebasamiento esto sería un gran problema, ya que, con el volante gira a unas 1.000 RPM en ralentí, el motor de arranque, si se conecta con el volante, se vería obligado a girar entre 15.000 y 20.000 RPM. Una vez que el motor se haya entregado y está en funcionamiento, el embrague invadido dará a conocer el arranque del volante y evitar que los engranajes de la re-mallado mientras el motor está en marcha. Un embrague de rueda libre se utiliza actualmente en muchas motocicletas con motor de arranque eléctrico. Se utiliza como un reemplazo para la unidad Bendix utilizado en la mayoría de los arrancadores de automóviles, ya que reduce las necesidades eléctricas del sistema de arranque.

Transmisiones de vehículos

Además de los usos mencionados anteriormente automóvil, ruedas libres se utilizaron en algunos coches de lujo o convencionales de alta gama a partir de la década de 1930 en la década de 1960. La rueda libre significa que el motor vuelve a su velocidad de ralentí en el rebasamiento, lo que reduce considerablemente el ruido de tanto el motor y la caja de cambios. El mecanismo por lo general podría ser bloqueado para proporcionar el frenado del motor si es necesario. Una rueda libre se utilizó también en el original del vehículo Land Rover 1948-1951 - La unidad de control de rueda libre en la caja de cambios en el eje delantero, que desacopla el rebasamiento. Esto permitió que el vehículo tiene un sistema de tracción permanente 4 por fuerzas evitando 'wind-up "en la transmisión. Este sistema funcionó, pero produjo un manejo impredecible, sobre todo en condiciones resbaladizas o cuando el remolque, y fue reemplazado por un sistema 4WD seleccionable convencional.

Otros fabricantes de automóviles instalados una rueda libre entre el motor y la caja de cambios como una forma de embrague automático. Una vez que el conductor suelta el acelerador y el vehículo estaba en el rebasamiento de la rueda libre se desenganche y un cambio de marcha podría ser hecho sin el uso del pedal de embrague. Esta función apareció principalmente en los coches grandes y de lujo que a menudo tenían garras fuertes y cajas de cambios sincronizada y sin que la rueda libre permite un cambio más suave y silencioso. Citron combinar una rueda libre y un embrague centrífugo para hacer la llamada 'TraffiClutch ", donde se puede arrancar el vehículo se detuvo y las marchas cortas pueden cambiar sin usar el pedal del embrague. Esta era una opción en 2CVs Citron y sus derivados y, como su nombre implica, se comercializó como un beneficio para la conducción en zonas urbanas congestionadas.

Un uso común de los mecanismos de rueda libre es en las transmisiones automáticas. Por ejemplo transmisiones hidráulicas tradicionales, General Motors como el Turbo-Hydramatic 400 proporcionan rueda libre en todas las velocidades inferiores a la velocidad seleccionada. Por ejemplo, si se marca la palanca de cambio en una transmisión de tres velocidades "drive'-'super'-" bajo "y el conductor ha seleccionado' super ', la transmisión de rueda libre si es la primera marcha engranada, pero no en la segunda o tercera engranajes, si en 'drive' se rueda libre en la primera o segunda, por último, en caso de baja, no se rueda libre en cualquier marcha. Esto permite que el conductor seleccione un rango inferior para lograr el frenado del motor a diferentes velocidades, por ejemplo al descender pendientes pronunciadas.

Bicicletas

En el estilo más antiguo de la bicicleta, donde el mecanismo de rueda libre está incluido en el conjunto de engranajes, el sistema se denomina una rueda libre, mientras que el estilo más reciente, en el que el mecanismo de rueda libre está en el centro, se llama un cubo de rueda libre.

Helicópteros

Ruedas libres también se utilizan en helicóptero. Como las ruedas de una bicicleta tienen que ser capaz de girar más rápido que los pedales, también lo hacen las hojas de un giroavión necesitan para ser capaz de girar más rápido que sus motores de accionamiento. Esto es especialmente importante en el caso de un fallo de motor, donde una rueda libre en la transmisión principal permite que los sistemas principal y de cola del rotor para continuar a girar independiente del sistema de accionamiento. Esto proporciona continuo control de vuelo y un aterrizaje autorrotación.

Historia

En 1869, William Van Anden inventó la rueda libre de la bicicleta. Su diseño coloca un dispositivo de trinquete en el eje de la rueda delantera, lo que permitió al piloto para impulsar hacia adelante sin pedalear constantemente. Inicialmente, los entusiastas de la bicicleta rechazaron la idea de una rueda libre porque creían que complicaría las funciones mecánicas de la bicicleta. Entusiastas de la bicicleta creían que la bicicleta se supone que debe permanecer tan sencillos como sea posible sin ningún tipo de mecanismos adicionales, tales como la rueda libre.

Debido a la falta de popularidad de la rueda libre, no fue continuamente rediseñado para ser más útil por varias décadas. En 1899, los fabricantes estadounidenses desarrollaron el "freno de pedal", que permitió a los pilotos de freno al pedalear hacia atrás y se incluye el mecanismo de rueda libre. A la vuelta del siglo, los fabricantes de bicicletas en Europa y América incluyen el mecanismo de rueda libre en la mayoría de sus bicicletas, pero ahora la rueda libre se incorporó en la rueda trasera de una bicicleta a diferencia de Van andenes diseño inicial.

En 1924, la compañía de la bicicleta francesa, Le Cyclo, presentó una bicicleta de cambio de marcha con rueda libre dos piñón, que permitiría a los pilotos a ir cuesta arriba con más facilidad. A finales de la década de 1920, Le Cyclo comenzó a utilizar tanto desviadores traseros en combinación delantera y con doble plato dándole la bicicleta doble de engranajes. A principios de la década de 1930, Le Cyclo inventó una rueda libre de cuatro piñones y varios años después, la compañía combina las cuatro rueda libre rueda dentada con un triple plato dándole la bicicleta doce marchas.

En la década de 1970, los fabricantes japoneses presentaron su propia versión de los cambios de velocidades. La compañía de la bicicleta japonés, sUNtOUr introdujo los desviadores de paralelogramo oblicuas que fueron inclinada hacia atrás permitiendo que la jaula que se encuentra más lejos de la rueda libre de la versión europea. Esto permitió que la cadena de cambiar más fácilmente de marcha a marcha. La versión japonesa del desviador se convirtió en la norma, y sigue siendo hoy en día.