Rueda libre

En la maquinaria agrícola, el embrague de rueda libre se utiliza normalmente en empacadoras de heno y otros equipos con una alta carga inercial , especialmente cuando se usan con un tractor sin toma de fuerza (TDF) activa. Sin una TDF activa, una alta carga inercial puede provocar que el tractor siga avanzando incluso cuando se presiona el embrague de pie, creando una situación de riesgo. Al desconectar la carga de la TDF en estas condiciones, el embrague de rueda libre mejora la seguridad. Del mismo modo, muchas segadoras de cilindros sin motor utilizan una rueda libre para accionar las cuchillas: estas giran a alta velocidad mediante engranajes o cadenas, y la rueda libre impide que su impulso se transfiera en sentido inverso a través de la transmisión cuando la máquina se detiene.

También se utiliza un mecanismo de rueda libre en los motores de arranque. Los motores de arranque suelen necesitar girar a 3000 RPM para que el motor arranque. Si se mantiene la llave en la posición de arranque durante un tiempo después de que el motor haya arrancado, el motor de arranque no puede girar lo suficientemente rápido como para seguir el ritmo del volante. Debido a la extrema relación de transmisión entre el engranaje del motor de arranque y el volante (aproximadamente 15 o 20:1), la armadura del motor de arranque giraría a velocidades peligrosamente altas, provocando una explosión cuando la fuerza centrípeta que actúa sobre las bobinas de cobre enrolladas en la armadura ya no pueda resistir la fuerza externa que actúa sobre ellas. En los motores de arranque sin rueda libre, embrague de rueda libre u otro dispositivo de desacoplamiento, esto sería un problema grave porque, con el volante girando a unas 1000 RPM en ralentí, el motor de arranque, si está acoplado al volante , se vería obligado a girar entre 15 000 y 20 000 RPM. Una vez que el motor arranca y está en marcha, el embrague de rueda libre libera el motor de arranque del volante y evita que los engranajes se vuelvan a acoplar (como en el caso de un giro accidental de la llave de encendido) mientras el motor está en marcha. Actualmente, se utiliza un embrague de rueda libre en muchas motocicletas con motor de arranque eléctrico. También se utiliza en muchas cortadoras de césped con motor de combustión. Se utiliza como sustituto del solenoide de arranque (o del antiguo sistema de transmisión Bendix ) que se usa en la mayoría de los motores de arranque de automóviles, ya que reduce las necesidades eléctricas del sistema de arranque y simplifica su funcionamiento.

En un automóvil, la marcha libre pura consiste en pisar el embrague y soltar el acelerador, desconectando así el motor de la transmisión y permitiendo que el motor funcione al ralentí mientras las ruedas giran al ritmo que les imponen la gravedad y el impulso.

Una situación opuesta a la de la rueda libre se da en un automóvil con transmisión manual que desciende una pendiente, o en cualquier situación en la que el conductor quita el pie del pedal del acelerador (cerrando la mariposa ) pero deja el embrague suelto (y la transmisión permanece acoplada). En lugar de que el motor impulse las ruedas (a través de la transmisión), las ruedas impulsarán el motor, posiblemente a un mayor número de revoluciones por minuto (RPM). En un motor de dos tiempos , esto puede ser catastrófico, ya que muchos motores de dos tiempos dependen de una mezcla de combustible y aceite para la lubricación ; una escasez de combustible en el motor priva de aceite a los cilindros , y los pistones pueden griparse rápidamente, causando daños extensos. Saab utilizó un sistema de rueda libre en sus modelos de dos tiempos por esta razón y lo mantuvo en el Saab 96 V4 y en los primeros Saab 99 para una mayor eficiencia de combustible .

Históricamente, las ruedas libres se utilizaron en algunos automóviles convencionales de lujo o de gama alta (como Packard , Rover y Cord ) desde la década de 1930 hasta la de 1960. Algunos motores de la época también tendían a dejar pasar aceite a través de los anillos del pistón en condiciones de acelerador cerrado y alta velocidad del motor, cuando el ligero vacío en la cámara de combustión, combinado con la alta presión del aceite y un alto grado de lubricación por salpicadura del cigüeñal que giraba rápidamente, provocaba que el aceite entrara en la cámara de combustión.

El sistema de rueda libre permitía que el motor volviera a su velocidad de ralentí al desacelerar, reduciendo así considerablemente el ruido tanto del motor como de la caja de cambios y disminuyendo el consumo de aceite. El mecanismo podía bloquearse para proporcionar frenado motor si era necesario. El Land Rover original, fabricado entre 1948 y 1951, también utilizaba una rueda libre. Esta controlaba la transmisión desde la caja de cambios al eje delantero , que se desacoplaba al desacelerar. Esto permitía que el vehículo contara con un sistema de tracción integral permanente , evitando así las fuerzas de torsión en la transmisión. Si bien este sistema funcionaba, producía un manejo impredecible, especialmente en superficies resbaladizas o al remolcar, por lo que fue reemplazado por un sistema de tracción integral seleccionable convencional.

Durante la Segunda Guerra Mundial, los vehículos militares Volkswagen producidos por KdF ( Kübelwagen , Schwimmwagen ) estaban equipados con un sistema de diferencial de deslizamiento limitado ZF compuesto por dos ruedas libres, que enviaba toda la potencia del motor a las dos ruedas que giraban más lentamente. ^{[ 1 ]}

Otros fabricantes de automóviles instalaron una rueda libre entre el motor y la caja de cambios como una especie de embrague automático . Una vez que el conductor soltaba el acelerador y el vehículo estaba en deceleración, la rueda libre se desacoplaba y el conductor podía cambiar de marcha sin usar el pedal del embrague. Esta característica apareció principalmente en automóviles grandes y de lujo con embragues pesados ​​y cajas de cambios sin sincronización , ya que la rueda libre permitía un cambio más suave y silencioso. Citroën combinó una rueda libre y un embrague centrífugo para crear el llamado "TraffiClutch", que permitía al conductor arrancar, detener y cambiar las marchas bajas sin usar el embrague. Esta era una opción en los Citroën 2CV y sus derivados y, como su nombre indicaba, se comercializaba como una ventaja para la conducción en zonas urbanas congestionadas. De manera similar, el Saab 93 estaba disponible con un embrague Saxomat opcional .

Un uso común de los mecanismos de rueda libre se encuentra en las transmisiones automáticas. Por ejemplo, las transmisiones hidráulicas tradicionales de General Motors, como la Turbo-Hydramatic 400, ofrecen rueda libre en todas las marchas inferiores a la seleccionada. Por ejemplo, si el selector de marchas de una transmisión de tres velocidades está etiquetado como "Drive" (3), "Super" (2) y "Low" (1), y el conductor ha seleccionado "Super", la transmisión gira libremente si se engrana la primera marcha, pero no en la segunda ni en la tercera; si está en "Drive", gira libremente en primera o segunda; y, finalmente, si está en "Low", no gira libremente en ninguna marcha. Esto permite al conductor seleccionar una gama de marchas más baja para proporcionar frenado del motor a diferentes velocidades, por ejemplo, al descender una pendiente pronunciada.

Las unidades de sobremarcha fabricadas por Laycock de Normanville utilizaban una rueda libre para facilitar un cambio de marchas suave entre el modo bloqueado (1:1) y el modo de sobremarcha sin necesidad del pedal de embrague convencional . La rueda libre bloqueaba el eje de salida con el eje de salida durante el breve período de transición entre el embrague cónico para el desacoplamiento del modo bloqueado y el embrague para el acoplamiento del modo de sobremarcha. ^{[ 2 ]}

Aparte del uso habitual de una rueda libre donde hay un solo piñón en la rueda, y el estilo antiguo de engranajes de cambio donde el mecanismo de rueda libre está incluido en el conjunto engranaje/piñón y el sistema se llama rueda libre , el estilo más nuevo en el que el mecanismo de rueda libre está en el buje se llama buje libre .

Los sistemas de rueda libre también se utilizan en helicópteros . Al igual que las ruedas de una bicicleta deben girar más rápido que los pedales, las palas de un helicóptero deben girar más rápido que sus motores. Esto es especialmente importante en caso de fallo del motor, ya que la rueda libre en la transmisión principal permite que los rotores principal y de cola sigan girando independientemente del sistema de propulsión. Esto garantiza el control continuo del vuelo y un aterrizaje por autorrotación .