Sistemas de Accionamiento por Banda

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1 Sistemas de Accionamiento por Banda LuK AFTERMARKET SERVICE, S.A. de C.V. Av. Henry Ford No. 145, Col. Bondojito C.P México D.F. Tel.: (55) al 29, al 45 Fax: (55) Servicio Técnico: 01 (800) AFTERMARKET SERVICE

2 Contenido Página 1. Sistemas de accionamiento por banda 1.1 Sistema de distribuición con banda dentada para Circuito Primario (Distribución) 1.2 Componentes del sistema del Circuito Secundario (Accesorio) 1.3 Tensores y poleas guía (locas) para Circuito Primario (Distribución) y Secundario (Accesorio) 2. Diagnóstico de fallas 3. Servicio 4. Periodo de recambio de bandas y poleas

3 1. Sistemas de accionamiento por banda Los componentes de distribución en automóviles con banda tienen dos funciones: El control de las válvulas conocido como circuito primario es efectuado a través de una banda dentada que transmite de forma precisa el movimiento giratorio del cigüeñal al árbol de levas en una relación de 2:1, asegurando que el movimiento de los pistones y el tiempo de apertura y cierre de las válvulas estén perfectamente sincronizados. La función del circuito Secundario (Accesorio) es transmitir el giro del cigüeñal hacia accesorios como: alternador, bomba de agua, bomba de dirección hidráulica o compresor de aire acondicionado. Anteriormente, esta función la cumplía la banda tipo V, cuya desventaja es no transmitir uniformemente el torque del cigüeñal hacia el alternador y la bomba de agua. En los automóviles actuales es más frecuentes el uso de sistemas electrónicos para mejorar el confort del conductor, por lo que una banda tipo V ya no es suficiente para impulsar alternadores más potentes y accesorios como el compresor del aire acondicionado o de la bomba de dirección hidráulica. Para resolver estos problemas, se utiliza una banda poly-v, la cual permite reducir el patinado radial en todo el circuito, y consecuentemente la óptima transmisión del torque a todo el sistema. Ambos lados de la banda poly-v pueden impulsar una serie de componentes y accesorios que se agrupan en un mínimo de espacio. 3

4 1.1 Sistemas de distribución con banda dentada para Circuito Primario (Distribución) La banda dentada está fabricada en su lado impulsor con polímero reforzado y fibra de vidrio (anteriormente llevaba alambre de acero) y en su lado externo está reforzada con un tejido de poliamida. La capa intermedia es resistente a temperaturas extremas que asegura el funcionamiento ideal de los materiales usados. Los dientes de la banda también llevan un refuerzo de poliamida que aumenta su resistencia al desgaste. Debido a que la banda dentada no requiere de lubricación a diferencia de las cadenas de tiempo el espacio en el que trabaja no debe estar sellado. Una simple tapa de plástico es suficiente para evitar que penetren polvo o partículas no deseadas ) Engrane del cigüeñal 2) Tensor 3) Banda dentada 4) Engranes de los árboles de levas 5) Poleas guía (locas) 6) Bomba de agua 1 Funciones del sistema distribución por banda dentada Conectan el cigüeñal con el (los) árbol(es) de levas del motor de combustión interna. Pueden accionar la bomba de dirección y bomba de agua. Pueden impulsar un eje intermedio de balance. Pueden estar configurados en uno, dos o más sistemas separados. Ventajas del sistema de distribución por banda dentada: Alta precisión en el control del tren valvular durante toda la vida del motor. Mayor vida útil. Bajo nivel de ruido en su operación. Fácil instalación, no requiere de mantenimiento frecuente, bajo costo. No requiere de lubricación. Diseño compacto. Fricción mínima. Alto rendimiento. 4

5 Tensores para los sistemas de accionamiento por banda dentada (Distribución) El principal requisito para el óptimo funcionamiento del circuito primario es mantener la correcta tensión en la banda dentada. Esto se logra cuando todos los componentes del sistema están sincronizados durante toda su vida útil. Un solo diente brincado de la banda, provocará graves fallas en la sincronización del motor y puede causar el choque de los pistones con las válvulas, provocando costosos daños, sobre todo en motores con interferencia del tren valvular. Con el uso prolongado, el giro del cigüeñal y las fluctuaciones de temperatura que ocurren durante la operación normal del motor pueden causar que la banda se estire o acorte periódicamente, lo que causa un retraso en la apertura y el cierre de las válvulas debido a que la velocidad de rotación del árbol de levas es menor a la del cigüeñal. Por esta razón, los tensores de última generación vienen equipados con un rango que permite al tensor ajustarse automáticamente a las variaciones de longitud de la banda. Sin embargo, es importante realizar una minuciosa inspección del vehículo verificando el funcionamiento del tensor y la tensión de la banda de tiempo, para reemplazar los componentes si es necesario. Hay dos diferentes tipos de tensores de banda dentada (de tiempo): tensores de ajuste manual y de ajuste automático. Para los tensores de ajuste manual, la tensión de la banda se debe realizar cuando el vehículo se encuentre a temperatura ambiente de acuerdo a las especificaciones del fabricante y debe ser inspeccionado y revisado en los intervalos de servicio especificados y cambiados en caso necesario. Ventajas de los tensores de ajuste manual: Fácil instalación y mantenimiento económico. Diseño compacto. Desventajas de los tensores de ajuste manual: No se ajustan a las fluctuaciones de longitud de la banda debido a cambios de temperatura. Los tensores de ajuste automático aseguran la correcta tensión de la banda durante su instalación. Un mecanismo interno de resortes garantiza que la tensión de la banda sea constante durante su vida útil, gracias a que realiza los ajustes necesarios cuando hay cambios de temperatura o de cargas. Otra ventaja es la amortiguación de vibraciones en la banda en cualquier condición de operación, manteniendo estable la tensión de la banda, reduciendo la emisión de ruidos y alargando la vida útil. Ventajas de los tensores de ajuste automático: Los sistemas de ajuste automático proporciona una función de amortiguación mecánica integral. Ajustan la banda automáticamente durante su instalación. Compensan las tolerancias de fabricación (diámetro, posiciones, longitud de la banda). Proporcionan una fuerza constante, independiente de la temperatura, carga y vida útil. Eliminan casi todas las resonancias del sistema de transmisión bajo cualquier condición de operación. Previenen saltos (brincos) en el dentado de la banda. El sistema de ajuste automático reduce el nivel de ruido generado por la precarga en la banda. Aumentan la vida útil del sistema. El diseño con mecanismo de ajuste excéntrico doble (a) separa la tensión dinámica de la compensación de tolerancias del sistema y puede ser ajustado con precisión a los requerimientos del sistema de accionamiento por banda dentada. El diseño de excéntrico sencillo (b) simplifica el ajuste del sistema de tensión en el del motor y previene errores de calibración. A- Diseño con excéntrico doble. a1) Resorte helicoidal a2) Ajuste excéntrico a3) Plato base a4) Rodamiento a5) Rondana de ajuste a6) Mecanismo excéntrico a7) Rodillo tensor B- Diseño de excéntrico sencillo b1) Resorte helicoidal b2) Rodamiento b3) Cuerpo central b4) Plato base b5) Excéntrico b6) Rondana frontal b7) Rodillo tensor 5

6 1.2 Componentes del sistema del Circuito Secundario (Accesorio) Los sistemas de accionamiento del circuito secundario (Accesorio) pueden estar compuestos de uno, dos o más sistemas separados, normalmente están diseñados como circuito de una banda serpentín. El sistema es accionado por una banda poly-v (f) cuya tensión se ajusta con precisión a las cargas requeridas, a través de sistemas de tensión mecánica o hidráulica (g). Las poleas guía (locas) son usadas para mantener la ruta correcta para el accionamiento de los accesorios del motor y también son usadas como estabilizadores para eliminar vibraciones ciclicas de la banda. Las bandas Poly-V están diseñadas para transmitir el torque del motor hasta los 350 Nm (258 lb-pie) en automóviles modernos, sin perder la tracción desde el cigüeñal (a) hacia los demás accesorios como: b) Alternador c) Bomba de dirección hidráulica d) Bomba de agua e) Compresor de aire acondicionado y otros componentes como el ventilador o el súper cargador mecánico. Ventajas de los sistemas de impulso de los componentes del Circuito Secundario (Accesorio) modernos: Reduce la posibilidad de patinado durante el accionamiento de los accesorios Mayor vida útil (160,000 km o más) Reducción de la emisión de ruidos y vibraciones durante la operación Requiere de poco espacio de instalación Mantenimiento sencillo 6

7 Tensores para los componentes del Circuito Secundario (Accesorio) El ajuste correcto en la tensión tanto de la banda Poly-V (accesorio) como de la banda dentada del circuito primario (distribución) es crucial para evitar el patinado excesivo y vibración. Existen dos diferentes tipos de sistemas tensores: Tensores con sistema de amortiguamiento mecánico integral, por ejemplo: a) Tensores de brazo largo b) Tensores de brazo corto c) Tensores cónicos Tensores con sistema de amortiguamiento hidráulico, por ejemplo: a) Tensores con cubrepolvo sellado de depósito b) Tensores con sello en la barra del pistón 7

8 Los tensores compensan la elongación de la banda por efectos de la temperatura y el desgaste normal. La tensión correcta de la banda se ajusta de manera automática al momento de la instalación o durante el mantenimiento y se mantiene constante en todo el rango de temperatura del motor y durante toda su vida útil. Ventajas adicionales de tensores con unidades auto-ajustables: Eliminación de cargas ciclicas a la banda Reducción de patinado, ruidos y desgaste de la banda Tensores con amortiguación mecánica integral Los tensores con sistema de amortiguación mecánica utilizan un resorte helicoidal o torsional, para generar la precarga de la banda. La amortiguación es efectuada por medio de un sistema de fricción. La amortiguación de los tensores de brazo largo (a) o brazo corto (b) se realiza por medio de una rondana de fricción plana, mientras que los tensores cónicos utilizan un buje de fricción cónico. El tipo de mecanismo tensor que se va a utilizar, esta en función al espacio disponible en el motor para su instalación. a) Tensor de brazo largo b) Tensor de brazo corto 1) Rondana de fricción plana 2) Buje de fricción 3) Brazo/Palanca 4) Resorte helicoidal o torsional 5) Base 6) Polea c) Tensor cónico 1) Buje de fricción cónico 2) Brazo/Palanca 3) Polea 4) Cono interior 5) Resorte helicoidal 6) Base 8

9 Funcionamiento de un tensor con amortiguación mecánica Pre-carga de la banda La pre-carga aplicada a la banda se genera por el torque del resorte helicoidal y el brazo (palanca). Amortiguación La fuerza axial del resorte genera la pre-carga en sistema de amortiguamiento (resorte y rondana de fricción/cono). En cada movimiento relativo entre el brazo y el sistema de fricción, se genera el amortiguamiento La pre-carga de la banda y la amortiguación se ajustan independientemente de las condiciones de operación. Tensores con mecanismo de amortiguación hidráulico Estos tensores utilizan la presión del resorte en el elemento hidráulico para generar la pre-carga de la banda la cual es transmitida a través del brazo hacia la polea tensora. La amortiguación del elemento hidráulico se realiza de forma controlada y proporcional a la velocidad (a través del paso del fluido hidráulico). Debido a esta amortiguación controlada, los sistemas hidráulicos son especialmente apropiados para estabilizar la mayoría de los sistemas dinámicos de transmisión por banda (irregularidades u oscilaciones cíclicas del motor por ejemplo en aplicaciones diesel). Adicionalmente el amortiguamiento controlado permite la optimización de la precarga de la banda. El espacio disponible de instalación y las condiciones de operación son factores cruciales para decidir que sistema de tensión hidráulica se debe usar. 1) Pistón 2) Cámara de aceite de alta presión 3) Depósito de aceite 4) Resorte de presión 5) Válvula de retención A) Con cubrepolvo sellado 6) Cubrepolvo sellado B) Con sello en el pistón 7) Cubrepolvo 8) Sello del pistón 9) Guía del pistón 10) Orificio de montaje inferior 11) Orificio de montaje superior Funcionamiento de tensores hidráulicos Se comprime el fluido hidráulico de tal forma que el aceite de la cámara de presión (2) es forzado a pasar a través de la válvula de retención (5), obteniendo así la amortiguación. La válvula de retención separa la cámara de alta presión del depósito de aceite (3), dirigiéndo el flujo en una solo sentido (amortiguación controlada). Al descomprimir el fluido hidráulico, el aceite es succionado desde el depósito hacia la cámara de alta presión, a través de la válvula de retención. Las fuerzas de tensión y amortiguación pueden ser modificadas seleccionando un resorte de presión (4) diferente o cambiando la relación del brazo (palanca). La amortiguación es ajustada modificando la abertura de escape del fluido: > cuanto más pequeña sea la abertura de escape del fluido, mayor será la amortiguación. 9

10 1.3 Tensores y poleas guía (locas) para Circuito Primario (Distribución) y Secundario (Accesorio) Las poleas guía (locas) y tensoras son usadas tanto en el circuito primario (distribución) como en el circuito secundario (accesorio). Las poleas tensoras transmiten la fuerza del tensor hacia la banda, asegurando así una constante tensión, mientras que las poleas guía se usan para cambiar la ruta o dirección de la banda de acuerdo a la ubicación de los accesorios, además sirve para estabilizar y eliminar vibraciones cíclicas de la banda. Estas poleas son construidas de acero o poliamida y montadas en un rodamiento sellado de una o dos hileras de bolas, la superficie puede ser plana o dentada. Después de instalar la polea guía (loca) se debe colocar a presión una cubierta de plástico ó según sea el caso, existen también tapas o rondanas de acero las cuales se atornillan a la polea para proteger el rodamiento. A) Rodamiento sellado de una hilera de bolas ECO III Es utilizado un rodamiento serie 6203 que proporciona un giro más silencioso. Su diseño permite un mayor volumen de lubricante. Mayor capacidad de carga comparada con rodamientos similares. Características especiales: El estriado sobre la pista exterior del rodamiento garantiza una mejor sujeción de la polea. B) Rodamientos sellado de doble hilera de bolas Resistentes a altas cargas. Su diseño permite un mayor volumen de lubricante. El estriado sobre la pista exterior del rodamiento garantiza una mejor sujeción de la polea. Soporta condiciones extremas contra el desalineamiento. 10

11 Beneficios de los tensores y las poleas guía (locas): Garantizan una mayor precisión en la ruta de la banda Diseñadas para optimizar el espacio disponible en los circuitos. Se adecuan a cada aplicación, diseño específico Menor pérdida de lubricante. Funcionamiento silencioso. Resistentes a cambios de temperatura y condiciones ambientales extremas. Materiales reciclables. El estriado asegura una mejor fijación entre la pista exterior del rodamiento y la polea. A) Diseños más comunes: a) Polea tensora / polea guía b) Polea tensora / polea guía con pista dentada Polea tensora / polea guía de doble hilera de bolas B) Ejemplos de aplicación: 1) Polea tensora con buje de fricción integrado. 2) Pon polea tensora con mecanismo tensor automático. 3) Ensamble de polea guía 11

12 2. Diagnóstico de fallas: Rotura del soporte de fijación de la polea. Causa: Rondana de fijación inadecuada Nota: Diámetro de la rondana menor (debe ser de 17mm, es 13mm), ocasiona que la presión de la tuerca de fijación con el soporte sea irregular, lo que deforma y destruye el soporte. Instalación incorrecta. Rotura del soporte de fijación de la polea. Nota: Asegúrese de usar la rondana del diámetro adecuado (diámetro requerido: 17mm). Causa: Torque de apriete incorrecto. Instalación incorrecta. Soporte / tope doblado ó roto Causa: La instalación y/o ajuste del tensor fue incorrecto. Instalación incorrecta. 12

13 La pista exterior de la polea tensora o guía con marcas de rozamiento con la banda Causa: Desalineamiento. Nota: La banda no asienta en el centro de la pista, ocasionado por daños en la bomba del agua o algún accesorio. Solución: Verifique que la alineación del eje de la bomba sea perpendicular a la base de montaje, asegúrese que la bomba gire libremente y no tenga fugas. Polea con marcas de color azul / café (sobrecalentamiento en la pista exterior) Causa: Saltos / Brincos de la banda. Nota: Fallas en el circuito secundario, como por ejemplo una bomba de agua defectuosa o falta de tensión de la banda. Solución: Inspeccione el giro libre de todos los componentes del sistema. Daño en la tuerca de fijación del tensor hidráulico Causa: El tensor excede el tiempo de uso recomendado o la tuerca no fue apretada al torque necesario. Pérdida de aceite en el retén del tensor hidráulico Causa: Fisura del retén. Instalación incorrecta, el retén fue dañado durante el ensamble. 13

14 3. Servicio Importante: Considere siempre los intervalos de inspección y reemplazo de los componentes del circuito primario y secundario. Circuito primario (distribución) puntos de inspección 1. Inspeccione las condiciones de la banda dentada 2. Cuándo y en qué kilometraje del vehículo se cambió por última vez la banda dentada? 3. Existe un registro de las últimas inspecciones? Se le ha dado un mantenimiento regular al vehículo? 4. El vehículo es utilizado bajo condiciones extremas que justifiquen acortar los intervalos de recambio? 5. Están en buen estado los demás accesorios que son accionados por la banda? por ejemplo: árbol de levas, bomba de agua, bomba de dirección hidráulica, etc. Estos emiten ruidos extraños? 6. Reajuste para el caso de tensores rígidos con un medidor de tensión. Verifique que la tensión esté correcta. 7. Inspeccione que las poleas de poliamida no muestren señales de desgaste. 8. Verifique que los sellos de los rodamientos estén intactos. 9. Asegúrese que los componentes no muestren señales de corrosión. 10. Si las condiciones de la banda son satisfactorias, se puede descartar una posible falla y programar el reemplazo hasta la siguiente inspección. Nota: La falla de la banda de distribución puede ocasionar considerables daños al motor. Los costos de reemplazar a tiempo la banda son mucho más bajos que los costos de reparación de un motor dañado. Es importante el asegurarse de las condiciones de la banda. En caso de duda se debe recomendar al cliente el reemplazo. Circuito secundario (accesorio) lista de inspección 1. Revisar las condiciones de la banda. 2. Revisar el ajuste de los tensores automáticos. 3. En tensores rígidos en caso de ser necesario reajustar la banda y medir nuevamente la tensión. 4. Revisar las condiciones de los perfiles de las poleas tipo carrete. 5. Asegúrese de usar las tapas protectoras. 6. En el caso de los tensores hidráulicos, revisar el estado de las tuercas de sujeción y asegurarse que no existan fugas de aceite en el retén. 7. Revisar que la polea gire sin obstrucciones. 8. Inspeccionar que todos los componentes no presenten corrosión. Circuito secundario posibles fallas La tensión de la banda es demasiado alta o está floja. Partículas contaminadas en el mecanismo tensor. Desgaste en la banda Poly-V. Fisuras en los costados de la banda. Ruidos por resequedad en los sellos del rodamiento. Pérdida de lubricante del rodamiento. > Falta de la tapa protectora. Daños en el tensor hidráulico. > Pérdida de lubricante del tensor. Polea de giro libre de alternador dañada. > Patinado de la banda Poly-V Polea guía dañada > Chicoteo de la banda. Circuito primario posibles fallas La tensión de la banda es demasiado alta o está floja. Impurezas en el sistema tensor. Desgaste en los costados de la banda. Desgaste de los dientes de la banda. Ruidos por falta de lubricación en los rodamientos. Reducción de la tolerancia del rodamiento a causa de la deformación de la pista interna. > Torque de apriete incorrecto. Daños en las superficies de las poleas. Lubricante del rodamiento degradado. 14

15 4. Periodo de recambio de bandas y poleas AUDI MOTOR CHEVROLET MOTOR CHRYSLER MOTOR 1.8L 120,000Km 2.7L 120,000Km 2.8L 120,000Km 3.0L 120,000Km 3.7L 120,000Km 4.2L 120,000Km 1.4L 45,000Km 1.6L 45,000Km 1.8L 60,000Km 2.0L 60,000Km 2.4L 60,000Km 1.0L 60,000Km 2.0L 60,000Km 2.2L 60,000Km 2.4L 60,000Km 2.5L 80,000Km 3.0L 80,000Km 3.5L 80,000Km HONDA MOTOR MITSUBISHI MOTOR NISSAN MOTOR RENAULT MOTOR 1.6L 90,000Km 1.7L 110,000Km 2.3L 100,000Km 3.0L 100,000Km 3.5L 100,000Km 2.0L 80,000Km 2.4L 80,000Km 3.0L 80,000Km 3.8L 80,000Km 1.6L 60,000Km 3.0L 80,000Km 3.3L 80,000Km 1.6L 60,000Km 2.0L 110,000Km TOYOTA MOTOR VOLKSWAGEN MOTOR VOLVO MOTOR 3.0L 100,000Km 3.3L 100,000Km 4.7L 100,000Km 1.8T 90,000Km 1.8L 60,000Km 2.0L 60,000Km 2.5L 80,000Km 2.8L 80,000Km 1.9L 100,000Km 2.3Lt 80,000Km 2.4L 120,000K 2.8L 120,000Km 2.9L 80,000Km FIAT MOTOR FORD MOTOR 1.6L 100,000Km 1.8L 60,000Km 1.9L 60,000Km 2.0L 100,000Km 2.3L 100,000Km PEUGEOT MOTOR SEAT MOTOR 1.4L 48,000Km 1.6L 60,000Km 1.8T 120,000Km 1.6L 80,000Km 1.8T 90,000Km 15