Un taqué o elevador de válvulas es un componente del tren de válvulas que convierte el movimiento rotatorio en movimiento lineal al activar una válvula. Se encuentra más comúnmente en motores de combustión interna , donde convierte el movimiento rotatorio del árbol de levas en movimiento lineal de las válvulas de admisión y escape, ya sea de forma directa o indirecta.
Un uso anterior del término fue para parte del mecanismo de válvulas en motores de viga a partir de 1715. El término también se utiliza para componentes en cilindros neumáticos y telares .
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El primer uso registrado del término taqué es como parte del mecanismo de válvulas en el motor Newcomen de 1715 , una forma temprana de motor de vapor. Las primeras versiones de los motores Newcomen de 1712 tenían válvulas operadas manualmente, pero en 1715 esta tarea repetitiva se había automatizado mediante el uso de taqués. La viga del motor tenía una "varilla de bujía" vertical colgada de ella, junto al cilindro. Se sujetaban bloques ajustables o "taqués" a esta varilla y, a medida que la viga se movía hacia arriba y hacia abajo, los taqués presionaban contra palancas largas o "cuernos" unidos a las válvulas del motor, haciendo funcionar el ciclo de las válvulas de vapor y agua de inyección para operar el motor. [1]
Este funcionamiento mediante taqués sobre una varilla de bujía continuó hasta principios del siglo XX con el motor de Cornualles . [2]
A partir del siglo XIX, la mayoría de las máquinas de vapor utilizan válvulas de corredera o válvulas de pistón , que no requieren el uso de taqués.
En un motor de combustión interna , un taqué (también llamado "elevador de válvulas" o "seguidor de leva") [3] [4] [5] es el componente que convierte la rotación del árbol de levas en movimiento vertical para abrir y cerrar una válvula de admisión o escape .
Los principales tipos de taqués utilizados en los motores de automóviles son los sólidos, los hidráulicos y los de rodillos. [6] [7]
Para reducir el desgaste del árbol de levas giratorio, los taqués suelen ser circulares y se permite, o incluso se fomenta, que giren en su lugar. Esto minimiza el desgaste causado por el contacto del árbol de levas con el mismo punto en la base del taqué en cada ciclo de válvula, lo que puede provocar ranuras. Sin embargo, en algunos motores relativamente pequeños con muchos cilindros (como el motor Daimler '250' V8 ), los taqués eran pequeños y no rotaban. [ cita requerida ]
La base de la mayoría de los taqués simples tiene un perfil ligeramente convexo para suavizar el contacto del borde delantero del lóbulo del árbol de levas.
Una alternativa al taqué es el “seguidor de dedo”, que es una viga pivotante que se utiliza para convertir la rotación del árbol de levas en apertura y cierre de una válvula. Los seguidores de dedo se utilizan en algunos motores de doble árbol de levas en cabeza (DOHC) de alto rendimiento, más comúnmente en motocicletas y automóviles deportivos. [8]
En la mayoría de los motores con válvulas en cabeza (OHV), la holgura adecuada entre el árbol de levas y el taqué se logra girando un tornillo de fijación en el extremo del balancín que hace contacto con el extremo de la varilla de empuje hasta lograr la holgura deseada utilizando un calibrador de espesores . Una holgura demasiado grande produce desgaste debido a piezas desalineadas y afecta el rendimiento del motor, y una holgura demasiado pequeña puede provocar que las varillas de empuje se doblen o quemen las válvulas.
Una contratuerca fija el tornillo de fijación en su lugar. Los tornillos de fijación flojos pueden provocar una falla catastrófica del motor, lo que ha provocado accidentes aéreos fatales. [9]
En algunos motores OHV de la década de 1960, como el motor Ford Taunus V4 y el motor Opel CIH , el ajuste de los taqués se hacía fijando la altura del punto de pivote del balancín (en lugar del método típico de un tornillo de ajuste del extremo del balancín). En las versiones 1965-1970 del motor Opel CIH con taqués sólidos, el ajuste de los taqués se realizaba con el motor en marcha. [10]
Un taqué hidráulico , también conocido como "elevador de válvula hidráulico" y "ajustador de holgura hidráulico", contiene un pequeño pistón hidráulico que se llena con aceite de motor presurizado. [4] [11] El pistón actúa como un resorte hidráulico que ajusta automáticamente la holgura del taqué según la presión del aceite. Aunque los movimientos del pistón son pequeños y poco frecuentes, son suficientes para que el accionamiento de la válvula se ajuste automáticamente, de modo que no sea necesario ajustar manualmente la holgura de los taqués.
Los taqués hidráulicos dependen de un suministro de aceite limpio a la presión adecuada. Al arrancar un motor frío, con baja presión de aceite, los taqués hidráulicos suelen hacer ruido durante unos segundos, hasta que se colocan correctamente.
Los primeros motores de automóviles [ ¿cuándo? ] utilizaban un rodillo en el punto de contacto con el árbol de levas, [12] : 44 sin embargo, a medida que aumentaban las velocidades del motor, los "taqués planos" con extremos lisos se volvieron mucho más comunes que los taqués con rodillos. Sin embargo, en los últimos tiempos, los taqués de rodillos y los balancines con extremos de taqués de rodillos han resurgido debido a la menor fricción que proporciona una mayor eficiencia y reduce la resistencia. [7]
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En un motor de válvulas laterales (un diseño común para los motores de automóviles hasta la década de 1950), las válvulas están montadas a los lados del cilindro y orientadas hacia arriba. Esto significa que el árbol de levas podría colocarse directamente debajo de las válvulas, sin la necesidad de un balancín. Con bloques de cilindros más bajos, los taqués podrían impulsar las válvulas directamente sin necesidad de una varilla de empuje. [4] [13] Los motores de válvulas laterales también requerían un ajuste regular de la holgura de los taqués, y en este caso eran los propios taqués los que se ajustaban directamente. Se proporcionaban pequeñas placas de acceso en los lados del bloque de cilindros, que daban acceso al espacio entre las válvulas y los taqués. Algunos taqués tenían un ajustador roscado, pero los motores más simples podían ajustarse rectificando los extremos del vástago de la válvula directamente. Como el ajuste de los taqués siempre consistía en expandir la holgura (volver a rectificar las válvulas en sus asientos de válvula durante la descoquización hace que se asienten más abajo, lo que reduce la holgura de los taqués), el ajuste acortando los vástagos de las válvulas era un método viable. Con el tiempo, las válvulas se reemplazarían por completo, una operación relativamente común para los motores de esta época.
En un motor de varillas de empuje , los taqués están ubicados abajo en el bloque del motor y operan varillas de empuje largas y delgadas que transfieren el movimiento (a través de los balancines) a las válvulas ubicadas en la parte superior del motor. [14]
En un motor con un solo árbol de levas en cabeza (SOHC), los taqués están integrados en el diseño de los balancines como una sola pieza, ya que el árbol de levas interactúa directamente con el balancín. La producción en masa de motores SOHC para automóviles de pasajeros se hizo más común en la década de 1970, en forma de culatas de flujo cruzado con balancines en cabeza ubicados directamente sobre un solo árbol de levas en cabeza, como un diseño más eficiente que podría fabricarse de manera rentable. El motor Ford Pinto 1970-2001 fue uno de los primeros motores de producción en masa en utilizar un diseño SOHC con una correa de distribución dentada. [15] En esta configuración, los balancines combinan la función de taqué deslizante, balancín y dispositivo de ajuste. El ajuste de la holgura de la válvula generalmente se realizaba mediante un perno roscado en el extremo de la válvula del balancín. El lado del taqué deslizante lineal a menudo tenía una alta tasa de desgaste y exigía una lubricación cuidadosa con aceite que contenía aditivos de zinc. Un diseño relativamente poco común de un árbol de levas SOHC con cuatro válvulas por cilindro se utilizó por primera vez en el motor de cuatro cilindros en línea Triumph Dolomite Sprint de 1973-1980 , que utilizaba un árbol de levas con 8 lóbulos que accionaban las 16 válvulas a través de una inteligente disposición de balancines. [16] [17]
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Los motores con doble árbol de levas en cabeza (DOHC) se desarrollaron inicialmente como motores de alto rendimiento para aviones y carreras, con los árboles de levas montados directamente sobre las válvulas y accionándolas a través de un simple "taqué de cubo". La mayoría de los motores utilizaban una culata de flujo cruzado con las válvulas en dos filas en línea con su árbol de levas correspondiente. El ajuste de la holgura del taqué se establece normalmente utilizando una pequeña cuña , ubicada encima o debajo del taqué. Las cuñas se fabricaban en una gama de espesores estándar y un mecánico las cambiaba para cambiar la holgura del taqué. En los primeros motores DOHC, el motor se ensamblaba primero con una cuña predeterminada de espesor conocido, luego se medía la holgura. Esta medición se utilizaba para calcular el espesor de la cuña que daría como resultado la holgura deseada. Después de la instalación de la nueva cuña, se volvían a medir las holguras para verificar que la holgura fuera correcta. Como había que quitar el árbol de levas para cambiar las cuñas, esta era una operación que requería mucho tiempo (especialmente porque la posición del árbol de levas podía variar ligeramente cada vez que se reinstalaba). Los motores posteriores utilizaron un diseño mejorado en el que las cuñas se ubicaban sobre los taqués, lo que permitía cambiar cada cuña sin quitar ni el taqué ni el árbol de levas. Un inconveniente de este diseño es que la superficie de fricción del taqué se convierte en la superficie de la cuña, lo que es un problema difícil de resolver en la metalurgia de producción en masa. El primer motor de producción en masa que utilizó este sistema fue el motor Fiat Twin Cam de 1966-2000 , seguido por los motores de Volvo y los Volkswagen refrigerados por agua. [18]
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El término "taqué" también se utiliza, de forma oscura, como componente de sistemas de válvulas para otras máquinas, en particular como parte de una válvula de impacto en cilindros neumáticos . Cuando se produce una acción recíproca, como en el caso de un taladro neumático o un martillo neumático , la válvula puede accionarse por inercia o por el movimiento del pistón de trabajo. A medida que el pistón golpea hacia adelante y hacia atrás, impacta en un pequeño taqué, que a su vez mueve la válvula de aire y, por lo tanto, invierte el flujo de aire hacia el pistón. [19]
En los telares, un taqué es un mecanismo que ayuda a formar la calada o abertura en los hilos de urdimbre (dirección larga) del material a través de la cual pasan los hilos de trama (de lado a lado o dirección corta). Los taqués forman los patrones básicos en el material, como el tejido liso, la sarga, el denim o los tejidos de satén. El tweed Harris todavía se teje en telares en los que todavía se utilizan taqués. [ cita requerida ]