Embrague Cota 310

(Paso a utilizar una letra más grande, alguien me lo agradecerá.)

En la entrada Embrague Cota 349 y 350 hicimos un análisis teórico del embrague con el objeto de ablandarlo, llegando a calcular la presión mínima que tienen que hacer los muelles necesaria para que los discos cumplan su misión, que es trasmitir el par encomendado y no patinen.

En esta entrada no vamos a volver a calcular un embrague, simplemente vamos a hacer algunos ajustes en el de una Cota 310 para hacerlo todavía más suave de accionar si se puede, no llegando a permitir que en marchas cortas, éste patine. Por supuesto que siempre tenemos la forma de ablandar el embrague jugando con la palanca o fulcro de la maneta como ya conté en otras entradas (Ablandar el embrague en cota 349 1ª parte y 2ª parte), pero en este caso vamos a incidir en el propio mecanismo del embrague y en los elementos que vencemos al accionar la maneta, que son los muelles que presionan los discos conductores y conducidos y que liberamos al desembragar.

Cualquiera de los análisis mencionados, incluso el presente, son válidos para cualquier Cota, solo habrá que adaptarlo a la configuración particular de cada embrague.

Vaya por delante que este interruptor progresivo de potencia de un motor a la caja de cambios, que podría ser la definición de embrague, lo que transmite es par o lo que es lo mismo torque en inglés, que últimamente parece que es otra cosa o que no existe termino en español. Con esto quiero decir que puede transmitir el mismo par independiente de la velocidad a la que este girando. Como quiera que la potencia es el producto de la velocidad angular por el par, afirmamos que los embragues transmiten par. Es por ello que desde un punto de vista de diseñador de máquinas, si lo montamos en una máquina, moto o lo que sea, y si pudieramos elegir entre dos árboles engranados entre sí, deberemos hacerlo en aquel que gire a mayor velocidad, el del piñón del engranaje más pequeño.ya que tendrá que transmitir menor par.

Por ejemplo, tenemos el eje de cigüeñal de una Cota 310 con un piñón de transmisión primaria de 19 dientes y una rueda de 65 en embrague. Supongamos que el motor gira a 2.000 r.p.m. y está desarrollando una potencia de 6 CV. En unidades métricas equivalen a unos 206 rad /s. y a  unos 8 kW. Esto, en el eje del cigüeñal, supone un par de 8.000 /  206 = 38,8 Nm

Por conservación de la energía y despreciando la que se pierde en el fantástico engranaje helicoidal de las Montesa (si fuera cadena se pierde mucha más potencia), en el árbol del embrague tendríamos los mismos 8 kW, pero en este caso girando a una velocidad mucho más baja, precisamente tantas veces más baja como relación de transmisión del engranaje 65/19 = 3,42 en el caso de la Cota 310.

A 2.000 r.p.m. de régimen del motor, el eje del embrague gira a 60,2 rad/seg., lo cual supone un par 3,42 veces mayor; 133 Nm. Es decir, 206 x 38,8 = 60,2 x 133 = 8.000 Watios

Por tanto, el embrague situado en el eje lento tiene que transmitir más par. A priori, puestos a elegir para el motor de una Cota en general, ubicaríamos el embrague en el cigüeñal en lugar de en el eje primario de la caja de cambios, ya que tendría que transmitir mucho menos par y, por tanto, podría ser más pequeño y ligero. Ligereza no solo en cuanto a que ayuda a que el conjunto de la moto sea menos pesada, si no que ligereza en elementos rotantes significa además menos inercias o dicho de otra forma para un masa dada, colocada en un eje que gira a mayor velocidad supone mucha más inercia, concretamente el cuadrado.

A mi entender, los ingenieros de Montesa y de muchas otras marcas, no montan el embrague en el eje del cigüeñal por los condicionantes de anchura máxima del motor en esta parte, amen de otras razones que desconozco que bien podría ser el tema de inercias en este caso serían no deseadas. Si que cayó en mis manos una foto del motor de una Cappra con el embrague en el cigüeñal y que no he conseguido localizar por la red.

Vamos a fijarnos en los tres elementos fundamentales que intervienen en el comportamiento del embrague: los discos conductores y conducidos (3963.02315), los vástagos (3963.01612) y los muelles (3973.02712).

Desde la primera Cota 310 los tres componentes han estado inalterados (que no inalterables como varemos más adelante).

Despiece embrague Cota 310

También disponemos del mismo conjunto de embrague en la Montesa Evasión. Si vamos hacia su primera antecesora, la Cota 309 vemos que de los tres elementos han cambiado los discos, que en esta moto la referencia es la misma pero terminada en 12 y no en 15. Ahora si vamos hacia su sucesora, la Cota 311, el embrague no tiene nada que ver pues solo el diámetro de los discos es mucho mayor.

Por aclarar ideas, el mando del embrague tiene que vencer la fuerza de los muelles que aprisionan los discos, según hemos dicho. Por tanto la fuerza que debemos hacer en la maneta dependerá de la dureza de los muelles, del número de muelles y de la precompresión de éstos. Puestos a jugar con el embrague y empezando por lo más simple, vamos a probar lo siguiente: quitamos 3 de los 9 muelles que viene equipada la Cota 310.

Es importante trabajar cómodo.

 Colocamos la moto en posición horizontal para trabajar con comodidad. Además puede que nos interese conservar el aceite y de esta manera tumbando la moto hacia el lado izquierdo el aceite se quedará en el motor. Tenemos que tener la precaución de tapar el agujero respiradero que hay en la semicarter izquierdo, si no queremos perderlo todo por ahí. Este agujero se encuentra detrás de la rejilla del piñón de salida, en la parte superior y cercana al tornillo de la tapa volante inercia. Si no localizáis el agujero puede que sea que no existe ya que hay motores de Cota 310 que no tienen este respiradero. 

Embrague con los 9 muelles

Algún consejo se puede dar al quitar y poner la tapa de embrague:

• No romper la junta de la tapa y así poder reutilizarla.
• Cuidado con el empujador de bronce ya que se puede caer de su alojamiento, cosa bastante normal y colarse por el interior de la caja de cambios.
• La arandela 0265.118 se suele quedar pegada por el aceite en la superficie donde apoya de la tapa. Al girar la tapa una vez suelta (yo no quito el cable del embrague) se puede caer también.

• Para el montaje de la tapa se recomienda poner la arandela en el eje, pegar el empujador de bronce con grasa en su alojamiento para que al ponerlo vertical no se caiga y aceitar toda la junta, la hayamos aprovechado o la hayamos puesto nueva. 
• Adicionalmente los 6 tornillos de la tapa como sus respectivas roscas en el semicarter, los lavo con gasolina y, seco y soplo con aire comprimido a muy alta presión, para que ninguna partícula de arena pueda entrar en la rosca. Hay que tener en cuenta que las roscas hembra están talladas en aleación blanda y el quitar y poner los tornillos con el esmeril de aceite y arena va erosionando rápidamente la rosca.  

Antes de aflojar la tuerca del eje del embrague que, por cierto, en la Cota 310 rosca a derechas, es conveniente tomar nota de la distancia entre el frente del eje y tuerca. A la hora del montaje de la maza de embrague en su eje, por un lado el núcleo suele quedar descentrado, los tres rodillos de arrastre del cubo de embrague deben entrar en su estrías correspondientes en ele eje, los dientes de la rueda del embrague deben engranar con el piñon del cigüeñal y, por ultimo, la maza debe entrar en el piñón almenado 3965.14101 del sistema de arranque. Hasta que este último paso no ocurra no debemos apretar la tuerca. Para estar seguro que la maza de embrague ha entrado hasta su posición correcta en ele eje, podemos comprobar la distancia anotada.

Una vez el conjunto maza de embrague fuera, para extraer el anillo flexible de retención y liberar los discos, comprimimos los muelles con un extractor por ejemplo, hundiendo la araña de tres patas hasta el fondo. El anillo flexible de retención debe salir con los dedos sin problemas y olvidaros de utilizar un destornillador plano para apalancar u os podréis cargar las pestañas de la jaula de embrague

Extraemos el anillo de retención comprimiendo los muelles y liberando los discos.

Con anillo de retención fuera y discos liberados.

Una vez quitado el paquete de discos es muy conveniente que se vuelvan a montar en la misma posición y orden en el que estaban, tanto en la jaula exterior como en el núcleo interior. Yo marco  los discos con granete y numero con marcador. También compruebo espesores, simplemente anotando los valores para futuras comparativas e, importante, verifico que los discos no estén alabeados en encimera de granito, rechazando los discos en el momento que se detecte cualquier alabeo.

Disco 3 conductor marcado en la almena correspondiente que en el montaje ira en esa posición y orden.

También en este caso he obtenido los croquis de los discos, por si tuviéramos que localizar unos equivalentes no originales y que comparto con vosotros.

Disco conductor de material fricción y aluminio

Disco conducido en chapa de acero cepillada en espiral

Quitar los muelles se puede hacer incluso con la mano, apretándolo y quitando el pasador de retención. Si no, se puede trabajar más cómodo con un plato, un husillo y tuerca en la disposición que muestro.

Gateando con la turca el plato inferior va comprimiendo los muelles

Con 6 muelles montados.

Esta operación tan simple va a suponer un ablandamiento del mando quedándose en un 67% de fuerza o un 33% más blando. La operación es de lo más sencilla, pero veamos qué resultado da. Salimos a dar unas vueltas y a marcar unas zonas de trial clásico y vemos que incluso en 1ª velocidad, patina el embrague cuando se le exige a la transmisión puntas de par. Por ejemplo, subiendo un escalón cuando damos ese golpecito de gas y ayudamos con el cuerpo, se nota el mismo efecto que si la moto perdiera tracción, aunque es este caso lo que pierde es la transmisión del embrague. No vale. El embrague eso sí, es pura mantequilla, mucho más blando que el de cualquier moto de trial actual. Esto que he hecho de quitar muelles, ya lo hizo Montesa con la Cota 242, pasando de 9 muelles en la versión blanca a 6 en la roja como se muestra en los despieces.

Comparativa de configuraciones embragues Cota 242

Como ablandar tanto a base de muelles no es posible, vamos a marcarnos el objetivo de ablandarlo un 20% es decir dejarlo con una fuerza del 80% en lugar del 66% exagerado. Para ello y manteniendo siempre los muelles originales, podemos hacer dos cosas también sencillas. El porqué queremos mantener los muelles originales es porque buscar unos muelles más blandos o duros (y montar menos) es bastante complicado y costoso.

1. Montar los 9 muelles pero con menor precarga.
2. Montar los 6 muelles pero con mayor precarga.

Si vamos hacia la 1ª solución con 9 muelles, la forma de darle menor precarga es fabricando unos vástagos más largos de tal forma que al embragar los discos no queden tan presionados, un 20% menos. Justo al contrario tendremos que hacer si queremos ir a la 2ª opción, en este caso darle más precarga para compensar la eliminación de 3 muelles.También, por supuesto, podemos ir a una combinación de vástagos largos y cortos.

Vamos a ver qué largo hemos de dejar en los vástagos para 6 muelles más comprimidos y que el embrague se nos quede a un 80%..

Según el esquema, en la configuración original tenemos una precompresión l del muelle con el embrague en reposo (no accionado). La longitud libre de los muelles medida es de 41,6 mm.

Supongamos que el muelle ejerce una fuerza lineal a la deformación (compresión) según la ley:

F = k * l

donde F = fuerza del muelle ; k = constante del muelle ; l = deformación (precompresión en nuestro caso)

Lineal quiere decir que si si se deforma 2 mm. ejercerá la mitad de fuerza que si se deforma 4.

Con 9 muelles en configuración estándar tendremos: 

F9 = 9 * k * l

Para la configuración de 6 muelles y más precompresión:

F6 = 6 * k * m, siendo m>l

Como nuestro objetivo es que la fuerza de los 6 muelles se quede a un 80% de la configuración estándar de 9 muelles:

F6 = 80% F9

6 * k * m = 0,8 * 9 * k * l 

por tanto despejando m,

m = 1,2 * l

Vamos con números ahora.

Medimos la precarga original de los muelles según estándar cosa que no es fácil de hacer, y obtenemos que l = 11,05 mm.

Podríamos medir la constante k de los muelles pero de momento nos conformamos con la teórica que da la página web Acxess Spring que es 9,244 N/mm. ya que para nuestro cálculo la k no vale para nada al mantener el muelle e irse al despejar la nueva precompresión m.

F9 = 9 * 9,244 * 11,05 = 919 N,  es decir, en la Cota 310 original los muelles comprimen los discos unos 94 kgf.

Con los 6 muelles lo que pretendemos es un 80% de esta fuerza, que se consigue con una precarga de:

m = 1,2 * l ; m = 13,26 mm

El vástago tendría que ser 13,26 - 11,05 = 2,21 mm más corto.

 Por tanto, la longitud efectiva del vástago de 37,8 mm. ha de pasar a ser de 35,6 mm

Vamos a fabricar 6 vástagos de 35,6 mm. de longitud efectiva.Para su fabricación en el torno parto de tornillos allen de M8 de largo suficiente para que la parte no roscada tenga unos 4 cm. de largo. El diámetro de los vástagos originales es de 7,5 mm y el de la parte no roscada de los tornillos de 8 mm. Esto es válido para el muelle aunque no para el plato portamuelles, por lo que tendré que tornear los tornillos en esta parte.

Vástago a medio hacer, torrillo en bruto y vástago piloto terminado.

El proceso de fabricación en torno es sencillo siempre que cuidemos el orden de los mecanizados par disponer siempre de superficie de referencia donde insertar el vástago en el plato de garras. La distancia de los 35,6 mm. muy importante ya que es la que nos da la precarga del muelle y, por tanto, la dureza. Se consigue con una precisión muy alta con el nonius del carro auxiliar longitudinal.

Vástago piloto y resto con 35,6 mm marcados. Notesé que hasta el final no quito la rosca ya que es el único sitio por donde sujetar el vástago en el plato de garras.

Creo que es importante, aunque sea para una serie tan corta de 6 elementos, hacer primero uno hasta el final y luego los 5 restantes. Con el primero de piloto aprendemos lo que haremos y lo que no en el resto.

Los 6 vástagos terminados más cortos que los 9 originales.

Montamos el embrague con solo 6 muelles pero más comprimidos y a trialear. ¿Que mejor sitio que en el trial social de Sotobike?

Celebrado en el pueblo de siempre, Venturada aunque en otra zona distinta, más pequeña pero muy divertida. Las zonas muy bien marcadas incluso para las clásicas. No se quien es la mano que mece la cuna, pero los de Sotobike saben. Preciosa la zona 6 que además me la hice a cero en verdes, eso sí, después de 18 intentonas.

El comportamiento del embrague muy aceptable, blandito y sin patinar apenas, solo en marchas largas y frenando al mismo tiempo. Con estas sencillas operaciones hemos conseguido ajustar el embrague sin tener que cambiar muelles, lo cual es bastante difícil de conseguir a un precio razonable y para las características concretas que se requieren.

En la próxima entrada vamos a fabricar y probar montando 9 vástagos más largos (menos precompresión de muelles).