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Notas del editor
- #2 1. Descripción del motor de arranque Puesto que el motor no puede arrancarse por sí mismo, necesita potencia externa par generar la primera combustión que lo ponga en marcha. Para arrancar el motor, el motor de arranque gira el cigüeñal mediante la corona dentada. El motor de arranque tiene que generar un par extraordinariamente grande a partir de la potencia limitada de la batería; asimismo, debe ser compacto y ligero. Por esta razón, el motor de arranque usa un motor de serie de DC (direct current) *. Para arrancar el motor, el cigüeñal tiene que girar más rápidamente que la velocidad de arranque mínima. La velocidad de arranque mínima necesaria para arrancar el motor difiere según la construcción del motor y de las condiciones de funcionamiento, aunque suele ser de 40 a 60 rpm en los motores de gasolina y de 80 a 100 rpm en los motores diésel. *Motor en serie de DC (direct current) El motor en serie DC (direct current) consta de una bobina de campo y una bobina de inducido conectadas en serie; se usa para generar el par máximo cuando el motor de arranque comienza a girar. © 2003 TOYOTA MOTOR CORPORATION Todos los derechos reservados.
- #3 (2) De tipo convencional El engranaje del piñón está situado en el mismo eje que el inducido, y gira a la misma velocidad. La palanca de impulsión conectada con el émbolo del interruptor magnético empuja el piñón del engranaje y hace que se engrane con la corona dentada.
- #4 2. Tipo de motor de arranque (1) De tipo de reducción El motor de tipo de reducción usa un motor compacto de alta velocidad. El motor de arranque de reducción aumenta el par reduciendo la velocidad rotatoria del inducido con el engranaje reductor. El émbolo del interruptor magnético empuja directamente el engranaje del piñón situado en el mismo eje y hace que se engrane con la corona dentada.
- #5 (3) De tipo planetario El motor de arranque de tipo planetario usa un engranaje planetario para reducir la velocidad rotatoria del inducido. El engranaje del piñón engrana con la corona dentada mediante la palanca de impulsión, al igual que en el motor de arranque convencional.
- #6 (4) De tipo de conductor de reducción-segmento planetario (PS) El motor de arranque de tipo de motor de conductor de reducción-segmento planetario (PS) usa imanes permanentes en la bobina de campo. El mecanismo de engrane/desengrane funciona del mismo modo que en los motores de tipo planetario.
- #7 1. Características del motor en serie de DC (direct current) (1) Relación entre la velocidad del motor de arranque, el par y la corriente El circuito de un motor consta básicamente de bobinas. El valor de resistencia dentro del circuito es muy pequeña debido a que solamente existe la resistencia de la bobina. Según la ley de Ohm, el valor de la corriente aumenta extraordinariamente cuando la tensión de la batería (12 V) es constante y la resistencia es pequeña. Por consiguiente, una gran cantidad de corriente fluye hacia el motor de arranque y se produce el par máximo justo después de que el motor de arranque comienza a girar. Puesto que el motor y el generador están construidos de forma similar, se genera una tensión de dirección inversa (fuerza contraelectromotriz) cuando gira el motor, lo que interfiere en el flujo uniforme de la corriente. Debido a que la fuerza contraelectromotriz aumenta paralelamente al aumento de la velocidad del motor de arranque, la corriente que fluye a través del motor disminuye, así como el par y el valor de la corriente. REFERENCIA: La relación de engranaje de la corona dentada respecto al engranaje del piñón del motor de arranque es de aproximadamente 1:10 a 1:15. El rendimiento es bajo justo después de que el motor de arranque comienza a girar debido al elevado par y a la baja velocidad del motor de arranque; sin embargo, el rendimiento aumenta hasta el máximo de acuerdo con el cambio del par y de la velocidad del motor de arranque para disminuir a continuación. El rendimiento describe la línea curva que se muestra en la figura de acuerdo con el cambio de par y de velocidad del motor de arranque. (2) Relación entre corriente y tensión Cuando arranca el motor de arranque se reduce la tensión del terminal de la batería debido a la gran cantidad de flujo de corriente. En esta circunstancia, no se debe dejar de aprovechar la resistencia interna de la batería. De acuerdo la ley de Ohm, la caída de tensión es mayor cuando el valor de la corriente es mayor. La caída de tensión disminuye con la reducción de la cantidad de corriente que fluye y la tensión de la batería regresa al valor normal.
- #8 El motor de arranque consta de los siguientes componentes. 1. Interruptor magnético 2. Inducido 3. Subconjunto de horquilla 4. Escobilla y portaescobillas 5. Engranaje reductor 6. Embrague de rueda libre 7. Engranaje del piñón y husillo helicoidal
- #9 1. Interruptor magnético El interruptor magnético actúa como interruptor principal de la corriente que fluye al motor y empuja y estira el engranaje del piñón para controlarlo. La bobina de tiro está enrollada con un cable más grueso que la bobina de retención, por lo que la fuerza magnetomotriz de la primera es mayor que la de la segunda.
- #10 2. Inducido y rodamiento de bolas El inducido genera una fuerza de rotación motriz y el rodamiento de bolas soporta la rotación a alta velocidad del inducido.
- #11 3. Subconjunto de horquilla El subconjunto de horquilla produce el campo magnético necesario para que pueda funcionar el motor. Asimismo, funciona como carcasa de la bobina de campo, núcleo y paso de las líneas de fuerzas magnéticas. La bobina de campo está conectada al inducido en serie.
- #12 4. Escobilla y portaescobillas Los muelles de las escobillas presionan las escobillas contra el conmutador, lo que permite que la corriente fluya desde la bobina al inducido con una dirección fija. Las escobillas son de cobre-carbono, que tiene una excelente conductividad y resistencia contra la abrasión. Los muelles de las escobillas contrarrestan el exceso de revolución del inducido y, al presiona las escobillas, detienen la revolución del inducido justo después de que se pare el motor de arranque. OBSERVACIÓN: Los muelles debilitados o las escobillas desgastadas pueden reducir el contacto eléctrico entre las escobillas y los segmentos del conmutador. El exceso de resistencia resultante en los puntos de contacto reduce el suministro de corriente al motor, impidiendo así la acumulación de par.
- #13 5. Engranaje reductor El engranaje reductor transmite la fuerza de revolución del motor al engranaje del piñón al mismo tiempo que aumenta el par y reduce la velocidad del motor. El engranaje reductor reduce la revolución del motor en una proporción de 1/3-1/4 y tiene incorporado un embrague de rueda libre.
- #14 6. Embrague de rueda libre El embrague de rueda libre transmite la rotación del motor al motor a través del engranaje del piñón. A fin de evitar que se rompa el motor de arranque debido a la revolución a alta velocidad resultante del arranque del motor, el embrague de rueda libre es de tipo unidireccional provisto de rodillos.
- #15 7. Engranaje del piñón y husillo helicoidal El engranaje del piñón y la corona dentada se engranan firmemente entre sí y, de este modo, transmiten la fuerza de revolución del motor de arranque al motor. El engranaje del piñón es ahusado para que el engranaje sea perfecto. El husillo helicoidal convierte la fuerza de revolución del motor en la fuerza motriz del piñón y también soporta el engrane y desengrane del engranaje del piñón.
- #16 1. Interruptor magnético
- #17 (1) Generalidades El interruptor magnético tiene dos funciones. ON/OFF del motor Engrane y desengrane del engranaje del piñón Asimismo, el interruptor magnético efectúa tres pasos cuando se acciona el motor de arranque. Atrae hacia dentro Mantiene dentro Retorno La figura de la izquierda ilustra el funcionamiento del interruptor magnético.
- #18 CONSEJO PARA EL MANTENIMIENTO: Si hay un cortocircuito en la bobina de tiro, ésta no podrá estirar el émbolo, por lo que aparecerá el síntoma de que no se puede arrancar el motor de arranque (ausencia de sonido de funcionamiento del interruptor magnético). Si el contacto principal es deficiente, la corriente tendrá dificultades para fluir hacia la bobina de campo y hacia la bobina del inducido, con lo que se ralentizará la revolución del motor de arranque. Si hay un circuito abierto en la bobina de retención, ésta no podrá retener el émbolo, causando así la entrada y salida reiterada del émbolo.
- #19 (2) Funcionamiento <1> Tiro Cuando se pone el interruptor de encendido en la posición START, la corriente de la batería fluye hacia las bobinas de tiro y de retención. A continuación la corriente fluye desde la bobina de tiro hacia la bobina del inducido, a través de la bobina de campo, haciendo girar la bobina del inducido a baja velocidad. La generación de fuerza magnetomotriz en la bobina de retención y en la bobina de tiro magnetiza el núcleo, con lo que se atrae el émbolo del interruptor magnético hacia el interior del núcleo. Mediante esta operación de tiro, el engranaje del piñón es empujado hacia afuera y se engrana con la corona dentada y la placa de contacto activa el contacto principal. La figura de la izquierda representa el flujo de corriente en el paso de tiro. CONSEJO PARA EL MANTENIMIENTO: Con el fin de mantener una tensión suficiente para accionar el interruptor magnético, algunos modelos incorporan un relé de motor de arranque entre el interruptor de encendido y el interruptor magnético.
- #21 <2> Retención Cuando se activa el contacto principal no hay flujo de corriente a través de la bobina de tiro y tanto la bobina de campo como la bobina de inducido reciben corriente directamente de la batería. Entonces la bobina del inducido inicia una revolución a alta velocidad y se pone en marcha el motor. En este momento el émbolo se mantiene en posición únicamente por la fuerza magnética ejercida por la bobina de retención, puesto que no pasa corriente por la bobina de tiro. La figura de la izquierda representa el flujo de corriente en el paso de retención.
- #23 <3> Retorno Cuando se pone el interruptor de encendido desde la posición START a la posición ON, la corriente fluye desde el lado del contacto principal hasta la bobina de retención a través de la bobina de tiro. En este momento, debido a que la fuerza magnética creada por las bobinas de tiro y de retención se cancelan entre sí, las bobinas pierden la capacidad de retener el émbolo. Por tanto, el muelle de retorno tira del émbolo desactivando así el contacto principal y deteniendo la revolución del motor de arranque. La figura de la izquierda representa el flujo de corriente en el paso de retorno.
- #25 2. Embrague de rueda libre
- #26 (1) Funcionamiento <1> Mientras arranca el motor Cuando el engranaje del embrague (exterior) gira más rápidamente que el eje de empalme (interior), se fuerza la entrada de los rodillos del embrague en la sección más estrecha, con lo que se transmite la fuerza de giro del engranaje del embrague al eje de empalme.
- #27 <2> Después de arrancar el motor Cuando el eje de empalme (interior) gira más rápidamente que el engranaje del embrague, se fuerza la entrada de los rodillos del embrague en la sección más ancha, con lo que el engranaje del embrague girará desembragado. CONSEJO PARA EL MANTENIMIENTO: Si el embrague unidireccional que funciona como embrague de rueda libre desliza, el motor no podrá arrancarse incluso si gira el motor de arranque.
- #28 3. Mecanismo de engrane/desengrane (1) Generalidades El mecanismo de engrane/desengrane tiene dos funciones. Engrana el engranaje del piñón con la corona dentada. Desengrana el engranaje del piñón de la corona dentada.
- #29 (2) Mecanismo de engrane El muelle impulsor se comprime cuando las caras del extremo del engranaje del piñón y de la corona dentada entran en contacto mediante la acción de tiro del interruptor magnético. A continuación se activa el contacto principal y aumenta la fuerza de giro del inducido. Además, el husillo helicoidal convierte la fuerza de giro en impulso a fin de empujar hacia fuera el engranaje del piñón. En otras palabras, el engranaje del piñón se engrana con la corona dentada mediante la fuerza de tiro del interruptor magnético, la fuerza de giro del inducido y el impulso del husillo helicoidal.
- #32 CONSEJO: El engranaje del piñón y la corona dentada son ahusadas para que se engranen fácilmente.
- #33 (3) Mecanismo de desengrane Cuando el engranaje del piñón hace girar la corona dentada, se aplica una elevada presión en las superficies dentadas de ambos engranajes. Puesto que la velocidad de giro del motor (corona dentada) es mayor que la del engranaje del piñón cuando se arranca el motor, la corona dentada comienza a hacer girar el engranaje del piñón. Además, el husillo helicoidal convierte la fuerza de giro en impulso a fin de desengranar el engranaje del piñón. El mecanismo del embrague de rueda libre impide que la fuerza de giro del motor de arranque sea transmitida al engranaje del piñón haciendo que la corona dentada haga girar el engranaje del piñón. Por consiguiente, las presiones aplicadas sobre ambos engranajes disminuyen lo que facilita el desengrane del piñón. Debido a la liberación de la fuerza de tiro del interruptor magnético, el muelle de retorno comprimido empuja hacia atrás el engranaje del piñón y lo desengrana de la corona dentada.
- #36 De tipo convencional 1. Diferencias de construcción entre el tipo convencional y el tipo reductor (figura de la izquierda)
- #37 2. Engrane/Desengrane del engranaje del piñón (1) Interruptor magnético La construcción de un interruptor magnético de tipo convencional es esencialmente la misma que la de tipo reductor. Sin embargo, este tipo estira el émbolo para engranar y desengranar el engranaje del piñón, mientras que el de tipo reductor lo empuja. (2) Palanca de impulsión La palanca de impulsión transmite el movimiento del interruptor magnético al engranaje del piñón. Mediante este movimiento, el engranje del piñón engrana y desengrana con la corona dentada. (3) Muelle de impulsión El muelle de impulsión está incorporado en la palanca de impulsión del interruptor magnético. El muelle de impulsión del tipo convencional funciona del mismo modo que el muelle de retorno del tipo reductor. 3. Mecanismo reductor de velocidad Puesto que el tipo convencional es capaz de obtener suficiente par para arrancar el motor gracias al inducido de gran tamaño, no es necesario un mecanismo reductor de velocidad para este tipo. Por esta razón, el inducido está conectado directamente con el engranaje del piñón.
- #38 4. Mecanismo de freno (1) Generalidades Ciertos tipos convencionales están dotados de un mecanismo de freno, que detiene el giro del motor cuando éste no consigue arrancar. El mecanismo de freno también controla la alta velocidad del motor justo después de que el motor haya arrancado. REFERENCIA: Aparte de los motores de arranque de tipo convencional y de tipo reductor, los de otros tipos no están provistos de un mecanismo de freno por las siguientes razones: El escaso peso del inducido y la baja fuerza de inercia. Gran presión de la escobilla. El engranaje reductor de velocidad causa fricción. No obstante, existen ciertos motores de arranque de gran tamaño (tipo 24 V) que están provistos de un mecanismo de freno eléctrico. (2) Funcionamiento El muelle del freno y la placa de bloqueo empujan el inducido contra el bastidor del extremo del conmutador para producir el efecto de freno.
- #39 De tipo planetario 1. Diferencias de construcción entre el tipo planetario, el tipo reductor y el tipo convencional (figura de la izquierda)
- #40 2. Engrane/Desengrane del engranaje del piñón (1) Muelle de impulsión El muelle de impulsión está incorporado en el interruptor magnético. El muelle de impulsión funciona del mismo modo que el de tipo reductor y el de tipo convencional. OBSERVACIÓN: El interruptor magnético y la palanca de impulsión funcionan del mismo modo que los de tipo convencional.
- #41 3. Mecanismo reductor de velocidad (1) Construcción El transportador planetario tiene tres engranajes planetarios. Los engranajes planetarios se engranan con el engranaje solar en su parte interior y con el engranaje interior por su parte exterior. Normalmente, el engranaje interno está fijo y no gira. (2) Características La relación de reducción del tipo planetario es de 1:5 y el inducido es más pequeño y su velocidad es mayor que los de tipo reductor. Para conseguir un funcionamiento silencioso, el engranaje interno usa materiales plásticos. El tipo planetario incorpora un dispositivo de amortiguación que absorbe el exceso de par para evitar la rotura del engranaje interno.
- #42 (3) Funcionamiento Cuando el inducido impulsa el engranaje solar, el engranaje planetario gira junto con el engranaje interno y luego gira el transportador planetario. Por consiguiente, la velocidad del transportador planetario con el engranaje planetario disminuye, con lo que aumenta el par aplicado sobre el engranaje del piñón.
- #45 REFERENCIA: Dispositivo de amortiguación: Al girar el engranaje interno se desliza la placa del embrague engranada con el engranaje interno, con lo que se absorbe el exceso de par.
- #47 1. Bobina de campo En lugar de las bobinas de campo de los motores de arranque convencionales, el motor de arranque PS (Planetary reduction-Segment conductor motor) usa dos tipos de imanes permanentes: los imanes principales y los imanes interpolares. Los imanes principales e interpolares están dispuestos alternadamente dentro de la horquilla. Esto permite añadir el flujo magnético generado entre los imanes principales e interpolares al flujo magnético generado por los imanes principales. Además de aumentar la cantidad de flujo magnético, esta construcción reduce la longitud total de la horquilla.
- #48 2. Inducido En lugar de los cables conductores de forma redonda usados en los motores de arranque convencionales, el motor de arranque PS (Planetary reduction-Segment conductor motor) usa conductores de forma cuadrada. En este tipo de construcción, los conductores de forma cuadrada logran las mismas condiciones que las que se consiguen bobinando muchos cables conductores de forma redonda, aunque sin aumentar la masa. Por consiguiente se aumenta el par de rendimiento, lo que hace que el inducido sea más compacto. La longitud total del motor de arranque PS se reduce gracias a la superficie cuadrada de los conductores que se usan en la bobina del inducido como conmutador.
- #49 Cuando arranca el motor de arranque se reduce considerablemente la tensión del terminal de la batería debido a la gran cantidad de flujo de corriente. Aun cuando la tensión de la batería sea normal antes de arrancar el motor, el motor de arranque no puede girar normalmente salvo que exista una cantidad determinada de tensión de batería en el momento de arrancar el motor. Así pues, se tienen que medir las siguientes tensiones de terminal en el momento que se arranca el motor. 1. Verifique la tensión del terminal de la batería Ponga el interruptor de encendido en la posición START y mida la tensión en los terminales de la batería. Estándar: 9,6 V o superior Si la tensión es inferior a 9,6 V, sustituya la batería. OBSERVACIÓN: Si el motor de arranque no funciona, o si gira lentamente, asegúrese de comprobar en primer lugar si la batería está o no normal. Incluso si la tensión de terminal medida tiene un nivel normal, puede ser que los terminales estén manchados u oxidados, lo que afecta al encendido debido a una resistencia mayor y conduce a una disminución de la tensión que aplica directamente la batería al motor de arranque cuando se pone el interruptor de encendido en la posición START.
- #50 2. Verifique la tensión del terminal 30 Ponga el interruptor de encendido en la posición START y mida la tensión entre el terminal 30 del motor de arranque y la masa de carrocería. Estándar: 8,0 V o superior Si la tensión es menor que 8,0 V, repare o sustituya el cable del motor de arranque. OBSERVACIÓN: Puesto que la ubicación y aspecto del terminal 30 puede diferir de un tipo a otro de motor de arranque, asegúrese de consultar antes el Manual de reparación. 3. Verifique la tensión del terminal 50 Ponga el interruptor de encendido en la posición START y mida la tensión entre el terminal 50 del motor de arranque y la masa de carrocería. Estándar: 8,0 V o superior Si la tensión es menor que 8,0 V, verifique individualmente el eslabón fusible, el interruptor de encendido, el interruptor de arranque en punto muerto, el relé del motor de arranque, el relé de arranque del embrague, haciendo referencia al diagrama de cableado. Repare o sustituya los componentes averiados. OBSERVACIÓN: El motor de arranque de un vehículo está provisto de un interruptor de arranque de embrague que no se activa hasta que se pisa el pedal del embrague a fondo. En algunos vehículos dotados de sistema antirrobo, si se activa éste, el motor de arranque no arranca porque el relé del motor de arranque permanece abierto aun cuando el interruptor de encendido esté en la posición START.