Por: Alfonso Perales
En este artículo tratamos sobre el piñón y la corona en los coches RC eléctricos. En primer lugar hablamos de cómo escogerlos para encontrar la relación de transmisión que nos permita una aceleración y velocidad punta adecuadas sin que nos quedemos sin batería o estropeemos el motor. Al final del artículo hablamos de los diferentes tipos de piñones y coronas y de cómo utilizarlos para que nos duren lo más posible. Esperamos que te sea de utilidad.
La relación de desmultiplicación:
El motor es el dispositivo que hace moverse al coche y su movimiento de rotación ha de transmitirse a las ruedas. Esto se consigue mediante la transmisión, que está formada por una serie de engranajes que como mínimo han de incluir un piñón y una corona. El piñón está unido al motor y la corona directa o indirectamente a las ruedas. Si el piñón y la corona tuvieran el mismo número de dientes, la relación de transmisión sería de 1/1, es decir que por cada vuelta que diese el eje del motor las ruedas también darían una, pero esto en la práctica de los coches de radiocontrol no sería conveniente, ya que al motor le costaría mucho vencer la resistencia inicial para hacer que el coche se pusiera en movimiento. Por ello en los coches RC y para vencer la resistencia las ruedas siempre han de dar menos vueltas que el motor. A esta disminución del número de vueltas es a lo que se denomina relación de desmultiplicación o para abreviar simplemente relación ó desmultiplicación. Para conseguir la desmultiplicación se utiliza una corona que tenga mas dientes que el piñón, por ejemplo si utilizamos un piñón de 20 dientes y una corona de 100, al dividir 20 entre 100 obtenemos 1/5, que indica que por cada vuelta que dé el motor las ruedas darán 1/5 de vuelta. En este caso se dice que la relación de desmultiplicación es de 5:1, que son las vueltas que ha de dar el motor para que las ruedas den 1 vuelta. Dicho de otro modo: cada giro del motor se reduce en 5 veces y en la misma proporción aumenta la fuerza. Esta es la forma de calcular la desmultiplicación de los coches de pista eléctricos como los 1/12, 1/10 y Fórmula 1 sin suspensiones independientes, ya que en ellos la corona está unida directamente al eje de las ruedas traseras.
Este aumento de fuerza que hemos puesto en este ejemplo es apropiado para los coches de pista pero no lo es para los todo terreno, que pesan mucho más y necesitan más aceleración. Por ello los TT llevan una serie de engranajes interpuestos entre la corona y las ruedas, estos van situados dentro de una caja de transmisión y proporcionan una desmultiplicación adicional. Por ello esta relación de la caja de transmisión, que se denomina relación interna, ha de multiplicarse por la del piñón/corona que vimos anteriormente para obtener así la desmultiplicación final. El factor de desmultiplicación interna es fijo para cada modelo de coche y depende de los dientes de los piñones que se encuentran en el interior de dicha caja. Por ello la fórmula completa a aplicar es la siguiente:
Desmultiplicación final = (Nº de dientes corona * Nº de dientes piñón) x desmultiplicación de la transmisión.
Vamos a ver un ejemplo de cómo calcular la desmultiplicación final de un todo terreno eléctrico. En primer lugar hemos de saber el número de dientes de la corona y del piñón que lleva el coche. Por ejemplo una corona de 95 dientes y un piñón de 19, dividimos los de la corona por los del piñón 95/19 = 5. Este número lo multiplicamos por la desmultiplicación interna del coche, que por ejemplo para el Schumacher Fireblade es de 2,00, y 5 x 2,00 = 10,00, por lo que la desmultiplicación final será de 10,00:1. Esto significa que las ruedas girarán 10 veces más lentas que el motor, es decir si el motor girase a 30.000 revoluciones por minuto (RPM), las ruedas darían 3.000 RPM, pero las ruedas tendrían también 10 veces más fuerza.
¿Pero cómo sabemos la relación interna de nuestro modelo?. Casi siempre se indica en el manual de instrucciones del coche, pero como no siempre es así en estas páginas ofrecemos una tabla con las desmultiplicaciones internas de la mayoría de los coches eléctricos de todo terreno. También podríamos calcular la relación interna nosotros mismos. Para ello abrimos la caja de transmisión y contamos los dientes de los engranajes internos. Si se tratara de una transmisión por correa, la desmultiplicación será el resultado de dividir el número de dientes de la polea más grande por el de la más pequeña. Para una transmisión de tres piñones, como suele ser la de los 4x2, la desmultiplicación se obtiene dividiendo el número de dientes del piñón superior por el del inferior, el intermedio no tiene efecto en la relación interna de la transmisión.
Factores a tener en cuenta al elegir la relación:
En los coches de escala real se dispone de cambio de marchas para aprovechar al máximo el motor y permitir con las marchas cortas una buena aceleración y con las largas una velocidad apropiada. Aunque existen cambios de marcha en algunos coches radiocontrolados, en los eléctricos de competición están prohibidos, por lo que con una sola relación de desmultiplicación se debe alcanzar el mejor compromiso entre aceleración y velocidad máxima para un determinado circuito, siempre en función del motor del que dispongamos y de la capacidad de las baterías que utilicemos. Para llegar a la relación de desmultiplicación adecuada el piloto puede cambiar el piñón y/o la corona, cambios que se pueden realizar fácilmente en la gran mayoría de los coches modernos.
Si deseamos obtener una mayor aceleración hemos de disponer de una mayor desmultiplicación, de esta forma a igualdad de revoluciones del motor las ruedas girarán menos vueltas y el coche tendrá más fuerza. Por ejemplo una relación de transmisión de 11,18 proporciona más aceleración que una de 10,00, ya que por cada vuelta del motor la rueda se mueve sólo 1/11,18 vueltas en lugar de 1/10. En el lenguaje habitual se dice que la relación de 11,18:1 es más corta que la de 10,00. Para obtener relaciones más cortas hemos de utilizar un piñón de menos diente o una corona de más dientes. Recordemos que para la relación de 10,00 utilizábamos una corona de 95 dientes y un piñón de 19, pues para obtener la de 11,18:1 en el Fireblade hemos de utilizar un piñón de 17 dientes (95/17 = 5,59, x 2,00 de la relación interna = 11,18). Si por el contrario hablamos de la velocidad, en el caso de un motor que girase a 30.000 rpm con la desmultiplicación de 10 las ruedas girarían a 3.000 rpm, mientras que con la de 11,18 girarían a 2.680, por lo que para obtener una mayor velocidad máxima, emplearíamos la relación más larga, en este caso la de 10 y para ello utilizaríamos el piñón de más dientes (o una corona de menos).
A la hora de escoger la relación adecuada, además de tener en cuenta la aceleración y velocidad, no hay que olvidar el consumo, ya que las baterías han de durar en competición al menos cinco minutos más una vuelta. En general una relación larga (valores bajos de desmultiplicación) hará que las baterías duren menos, ya que el coche gastará mas energía mientras acelera hasta llegar a la velocidad máxima. Por ello si las baterías no duran el tiempo necesario, hemos de pasar a una relación más corta (recordar: piñón de menos dientes o corona de más).
Otro factor que influye en la elección de la relación adecuada es el circuito, ya que si hay mucho agarre los consumos serán más elevados y habrá que utilizar una relación más corta para compensar. Por el contrario en los circuitos deslizantes el consumo es mucho menor y se podrán emplear relaciones más largas que además ayudarán a tener aceleraciones más suaves. Si el circuito es muy revirado, con pocas rectas, hay que usar una relación corta para tener más aceleración, por el contrario en un circuito con muchas rectas hay que utilizar relaciones largas para tener más velocidad punta. Otro factor es el estado del circuito, si está mojado habrá más consumo que si está seco.
Cómo se actúa en la práctica:
Los fabricantes de motores o de coches recomiendan unas relaciones finales para los diferentes motores, que pueden servir como punto de partida. En caso de no disponer de ellas podemos utilizar la tabla orientativa para los TT que publicamos en este artículo o basarnos en las relaciones que usan los finalistas de los campeonatos de España de TT eléctricos y que publicamos en nuestra revista. En el caso de los turismos 1/10 ("touring") las relaciones que se emplean son mucho más largas que en el caso de los buggys, ya que el diámetro de sus neumáticos en mucho más pequeño que el de los TT.
Aplicando la fórmula que hemos mostrado anteriormente y sabiendo la relación de transmisión interna de nuestro coche podemos poner el piñón y corona que corresponde a la relación recomendada para el tipo de motor (según su número de vueltas de bobinado). A partir de esa relación inicial hemos de hacer pruebas, ya que no todos los motores del mismo número de vueltas del bobinado consumen lo mismo, ni las baterías son iguales para todos, además influye el tipo de circuito, como dijimos, el variador y la limitación de amperios a la que lo hayamos regulado, el tipo de conducción del piloto, lo libre que sea la transmisión del coche, lo apretado que tengamos el embrague, etc.
Como la finalidad en competición es que el coche dure cinco minutos mas una vuelta, comenzaremos las pruebas cronometrando la duración de las baterías. Es conveniente utilizar al principio una relación un poco más corta que la recomendada y si aguanta la batería más de lo que necesitamos, iremos aumentando la relación, por ejemplo empleando un piñón con un diente más, hasta llegar a una duración próxima a la que deseamos. Si por el contrario la batería durase menos de los 5 minutos más una vuelta, iríamos acortando la relación a base de utilizar piñones con menos dientes. En ambos casos, cuando estemos próximos a la duración que deseamos podremos afinar más exactamente cambiando la corona, pero recordando que es lo contrario a lo que ocurre con los piñones, ya que una corona con más dientes acorta la relación y viceversa. El hecho de aconsejar cambiar primero los piñones y afinar con las coronas, se debe a que la corona tiene más dientes y por ello los cambios son proporcionalmente más pequeños que en el caso de los piñones y así podremos acercarnos lo más posible a ese valor idóneo que necesitamos. Vamos a ilustrar esto con un ejemplo: si tenemos un piñón de 18 y una corona de 89 en un Fireblade, al pasar al piñón de 17 aumentaríamos la desmultiplicación en 0,58 y si en lugar de cambiar el piñón cambiáramos la corona a de 89 a 92, aumentaríamos la desmultiplicación en solo 0,33. Por otra parte también hay que tener en cuenta que se pueden obtener relaciones muy próximas empleando combinaciones diferentes, por ejemplo un piñón/corona de 17/95 da una relación de 11,18 y un 16/89 una de 11,13. Para obtener relaciones similares siempre es útil utilizar el piñón y la corona más pequeños, como es el segundo caso del ejemplo, ya que al tener menos peso tendrán menos inercia y se mejorará algo la aceleración y la frenada.
Los coches con ruedas de gran diámetro y que pesan más, como son las camionetas (trucks), necesitan relaciones más cortas. Las que se recomiendan suelen resultar de multiplicar por 1,3 las sugeridas para los T.T. de 4x2. Esto haría necesario coronas grandes y piñones pequeños, pero para evitarlo estos coches suelen llevar relaciones de transmisión internas mayores a las de los buggys, como se puede observar en nuestra tabla.
Siempre hay que tener en cuenta que si se lleva una relación demasiado larga el motor sufrirá, se calentará mucho y se podrán dañar colector y escobillas. Si es demasiado corta, es menos peligrosa, pero el coche tendrá poca velocidad. Sin embargo una relación excesivamente corta también puede hacer que el motor consuma más y se caliente excesivamente a partir de la mitad de la manga, esto se debe a que llegará demasiado pronto a las máximas revoluciones e irá mucho rato al máximo, por ello se calentará, correrá menos el coche y podrá quedarse sin batería. Para evitar que esto ocurra, hemos de observar a qué altura de la recta principal llega el llega el coche a su máxima velocidad, ya que si es demasiado pronto debemos poner un piñón de más dientes para alargar la relación, si no nos fijáramos y pusiéramos otro de menos dientes, el problema sería aún mayor.
Hay que tener en cuenta que no siempre es conveniente utilizar la relación más larga que permitan las baterías, por ejemplo en un circuito con muchos saltos y curvas lentas puede ser más interesante utilizar una relación más corta, para obtener así más aceleración al abordar los grandes saltos y las curvas, aunque que al final de la manga nos sobre batería.
Por último decir que cuando estrenemos un motor nuevo siempre es recomendable usar una o dos baterías con una relación más corta, por ejemplo un piñón con uno o dos dientes menos que la relación recomendada, para evitar así que sufra el motor.
Las relaciones en los coches de pista con neumáticos de espuma:
Todo lo dicho es válido para los coches de todo terreno y para los coches que corren en circuitos asfaltados utilizando neumáticos de goma. El caso de los coches de pista con neumáticos de espuma, es diferente, ya que las ruedas se gastan apreciablemente y la autonomía suele ser muy justa, por lo que es necesario afinar mucho. En estos coches se aplica el concepto de milímetros por revolución (mm/rev) es decir la distancia en mm que avanza el coche por cada vuelta (revolución) del motor. Para calcularlo debemos saber primero la longitud de la circunferencia de los neumáticos traseros, que será la distancia que recorre el neumático cuando dé una vuelta completa. En lugar de medir la circunferencia, es más fácil medir el diámetro con un calibre y su valor en milímetros multiplicarlo por el valor de **, que es 3,14. Una vez conocida la longitud de la circunferencia hemos de multiplicarla por el número de dientes del piñón y dividirla por el de la corona, así obtendremos directamente los mm/rev, ya que en estos coches, al ir unida la corona directamente al eje trasero no tendremos que tener en cuenta la caja de transmisión. Un ejemplo del cálculo sería el siguiente:
66 mm de diámetro del neumático x 3,14 x 20 dientes de piñón / 100 dientes de corona = 41,45 mm/rev.
Como en el caso de los coches de todo terreno, los fabricantes de motores o coches recomiendan relaciones para cada tipo de motor, por lo que jugaremos con el número de dientes del piñón o la corona para alcanzar el valor recomendado que comprobaríamos sobre el terreno.
Al irse gastando los neumáticos habrá que medir de nuevo el diámetro y ajustar la relación al desgaste, poniendo más dientes de piñón o menos de corona para que el coche tenga la velocidad adecuada. Si nos llevamos una calculadora al circuito los cálculos serán más fáciles.
El concepto de los mm/rev también se aplica a los coches "touring" de pista que usen neumáticos de espuma. En este caso el resultado de la fórmula que hemos dado ha de dividirse por el número correspondiente a la relación interna de la transmisión.
Diferentes tipos de piñón y corona (el paso)
No todos los piñones y coronas son intercambiables, cuando compramos alguno podemos haber notado que, además de especificar el número de dientes, llevan un número y unas letras, por ejemplo 48 DP. El DP procede de la palabra inglesa Diametric Pitch y la traducción literal sería "paso diamétrico" y se refiere a cuantos dientes por pulgada (la famosa medida de longitud anglosajona) de circunferencia tiene el engranaje, sea piñón o corona. Hay tres tamaños: 32, 48 y 64 DP y se conocen como módulos tipo americano. El módulo del engranaje que tiene los dientes más grandes es el 32, ya que sólo "caben" 32 dientes en una pulgada, los 48 son intermedios y los más pequeños son los de 64, de hecho los de 64 son de aproximadamente la mitad de tamaño que los de 32). Para recordarlo: a cifras más elevadas, más pequeño es el diente. Los módulos tipo americano son los más utilizados por la mayoría de los fabricantes, pero también hay otros basados en medidas métricas denominados 0,4, 0,5 y 0,6 y que utilizan algunos fabricantes, sobre todo japoneses. Los dos tipos de módulos no son generalmente compatibles, por lo que no hemos de usar piñones y coronas de distinto tipo de módulo. Entre los de métrica decimal el más utilizado es el de 0,4 que es similar al de 64 DP pero no idéntico, por lo que no lo mezclaremos a no ser que lo autorice el fabricante, como es el caso de Tamiya.
Cada uno de los diferentes módulos tiene sus ventajas e inconvenientes. Así los de paso 32, al ser de dientes más grandes, son más resistentes, además es más fácil ajustar el piñón a la corona, sobre todo cuando nos estamos iniciando al automodelismo. Por ello la principal ventaja es su gran duración. El inconveniente es que su funcionamiento no es tan suave como en el caso de los engranajes de dientes más pequeños, además al haber menos variedad de dientes en el piñón y la corona, es más difícil afinar para llegar a la relación óptima para ajustar el consumo del coche a un determinado circuito. Por todo ello se utilizan sobre todo en coches eléctricos de iniciación y en los coches térmicos, por su mayor resistencia.
Las ventajas e inconvenientes de los engranajes de paso 64 son los opuestos a los de 32. Los de 64 son los disponen del mayor rango de relaciones finales, por lo que son de gran interés cuando el consumo es crítico y hay que afinar para encontrar la relación final óptima. Otra ventaja es la suavidad de funcionamiento y por ello su rendimiento es mayor, ya que a menor ruido menores pérdidas de energía. Su principal inconveniente es la fiabilidad ya que al ser los dientes tan pequeños son más delicados de engranar, a la vez que es muy fácil que se dañen si se introducen entre el piñón y la corona pequeñas piedrecitas. Debido a esto se usan sobre todo en coches de pista de escala 1/10 ó 1/12.
Las de paso 48 son el término medio y son el mejor compromiso para el TT. Engranan bien, ofrecen una gama suficiente de relaciones, son más suaves que las de 32 y duran más que los de paso 64. Son un buen compromiso.
El engranaje correcto
Para que la potencia del motor se transmita adecuadamente es necesario que el piñón y la corona engranen bien y para ello han de estar cerca pero no demasiado, es decir han de tener un pequeño juego. Si están demasiado juntos y por tanto apretados, el motor tendrá que hacer más esfuerzo, por lo que se calentará más y correrá menos, además los dientes metálicos del piñón pueden aplastar a los de plástico de la corona y dañarla. Si están demasiado separados la corona también se podrá estropear rápidamente al chocar sus dientes con los del piñón. Un truco que se recomienda para los que están empezando es colocar un trozo de papel entre el piñón y la corona, se apretarán ambos y luego se atornillarán los tornillos del motor. Al quitar el papel quedará un pequeño juego entre ambos. Esto puede servir de orientación hasta que tengamos la experiencia necesaria para poder percibir la distancia apropiada entre ambos. Al final cogeremos el tacto para que al mover ligeramente la corona, apreciemos un pequeño juego antes de que el piñón empiece a moverse.
Hemos de fijarnos en que el pequeño juego entre el piñón y la corona se mantenga cuando estén los tornillos del motor totalmente apretados, ya que al apretarlos el motor podría moverse y no conservar la distancia apropiada. Los tornillos del motor han de ser apretados con fuerza y no olvidar colocar las arandelas correspondientes, ya que debido a las vibraciones un motor poco apretado podría separarse durante la marcha, lo que estropearía los dientes y nos podría hacer abandonar la carrera.
Para disminuir ruidos y aumentar la eficacia de los engranajes, se recomienda usar ambos del mismo fabricante, ya que aunque ambos sean del mismo paso, las diferentes compañías tienen sus propias máquinas y los perfiles de los dientes no siempre coinciden exactamente. En un correcto ajuste también influye que el número total de dientes de piñón y corona sean lo más cercanos posible, por ejemplo, para una relación final muy similar, es mejor emplear un piñón de 16 con una corona de 89 que uno de 17 con una corona de 95, ya que en el primer caso es más fácil el ajuste del piñón y corona. Sin embargo no hay que utilizar piñones con un número de dientes demasiado bajo, ya que estos tienen un menor diámetro y la distancia entre la parte superior de los dientes es mayor, lo que hace que al estar más separados engranen más difícilmente con los de la corona. Por ello se recomienda que en el caso de los de módulo 48 no se usen piñones con 15 o menos dientes. Como dijimos los "truck" llevan en general una desmultiplicación interna elevada, para no tener que recurrir a piñones demasiado pequeños y coronas demasiado grandes que provocarían un mal engranaje.
Un diente en buenas condiciones debe ser plano en su parte superior y redondeado en sus lados. Si tiene una forma puntiaguda quiere decir que se ha deteriorado y ha de ser reemplazado, porque en caso contrario dañará al engranaje contrario. En general es más fácil que se estropeen las coronas (plástico) que el piñón (metal), pero ambos pueden dañarse, sobre todo si estos últimos son de aluminio.
Una última recomendación para conservar la integridad del piñón y corona en los T.T. de 4x2, es la de utilizar la tapa protectora. Esta evitará que piedrecitas y polvo estropeen los engranajes y el motor. Además en competición su uso es obligatorio para evitar dañar los dedos de los recogecoches.
RELACIONES DE DESMULTIPLICACIÓN DE TT ELÉCTRICOS
BUGGYS
Associated RC 10 antiguo 1,83
Associated RC 10 Stealth 2,25
Associated RC10 B2 y B3 2,40
Losi Junior Two y JRX-Pro 2,18
Losi XX y CR 2,19
Losi XXX 2.43
Losi XX4 2,30
Kyosho Ultima 3,00
Kyosho Triumph y ProX 2,21
Kyosho Optima 3,00
Kyosho Optima Mid 2,64
Kyosho Lazer 2,21
Schumacher Top CAT y Cougar 2,43
Schumacher Cougar 2000 y Fireblade 2,00
Schumacher CAT, ProCAT y BossCAT 2,43
Schumacher CAT 2000 y CAT 3000 2,00
Tamiya Astute, MadCap y DynaStorm 1,76
Tamiya Egress 1,80
Tenth Technology Predator 3,00
Traxxas Bandit 2,72
Traxxas Radicator (48 DP) 3,89
Traxxas TRX-1 y TRX-3 2,14
Yokomo YZ-10 antiguo y Works 2,33
Yokomo YZ-10 y MX-4 2,20
TRUCKS
Associated RC10 Truck 2,25
Associated RC10 T2 2,60
Associated RC10 T3 2,40
Losi XXT 2,61
Schumacher Storm 2000 2,00
Traxxas Hawk 3,75
Traxxas Blue Eagle y SRT 2,72
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