Eje rígido

Un eje rígido , también conocido como eje de viga , es un diseño de suspensión dependiente en el que un conjunto de ruedas está conectado lateralmente por una sola viga o eje. Los ejes rígidos se usaban comúnmente en las ruedas traseras de los vehículos, pero históricamente también se han utilizado como ejes delanteros. En la mayoría de los automóviles, los ejes rígidos han sido reemplazados por suspensiones independientes delanteras (IFS) y traseras (IRS).

En un eje rígido, el ángulo de caída entre las ruedas es el mismo independientemente de su posición en el recorrido de la suspensión.

La posición longitudinal de un eje rígido está limitada por diversos componentes de la suspensión, como brazos de arrastre , brazos semitraseros, barras de radio y ballestas . La posición lateral puede estar limitada por una barra Panhard , un mecanismo Scott Russell , un mecanismo Watt u otro sistema, generalmente mediante ballestas. Los amortiguadores y las ballestas, los muelles helicoidales o las bolsas de aire se utilizan para controlar el movimiento vertical.

Un eje rígido es un tipo de eje de viga en el que el eje (o, comúnmente, los ejes conectados para moverse como una sola unidad) también transmite potencia a las ruedas; un eje de viga que no transmite potencia se denomina a veces eje fijo . Si bien se utiliza habitualmente en vehículos con transmisión Hotchkiss , este sistema de suspensión también puede emplearse con otros tipos de transmisión de potencia.

• Un eje rígido suele tener un diseño sencillo, ser robusto y económico de fabricar.
  • Solo se necesita una junta universal o una junta de velocidad constante (CV) en cada rueda direccional y motriz, y ninguna en las ruedas no direccionales; esto reduce los requisitos de mantenimiento y los costos de fabricación en comparación con las suspensiones independientes, que normalmente requieren dos juntas de este tipo en cada rueda motriz.
  • Las juntas homocinéticas están ubicadas en carcasas metálicas unidas a las carcasas de los ejes; no hay fuelles de goma que puedan cortarse o perforarse al circular fuera de carretera .
• Un eje rígido optimiza el espacio, una ventaja importante para aplicaciones todoterreno, ya que proporciona una mejor articulación y durabilidad del vehículo en entornos de alta carga.
• El ángulo de caída está rígidamente determinado por la geometría del eje; en el caso de un eje rígido, la convergencia también suele estar fija.
  • A medida que la carrocería del vehículo se inclina al tomar curvas cerradas, la inclinación constante de las ruedas proporciona un manejo predecible , al menos en superficies lisas.
  • La alineación de las ruedas se simplifica.
  • Las características de tracción, frenado y desgaste de los neumáticos no cambian al comprimirse la suspensión. Estas son grandes ventajas en un vehículo que transporta cargas pesadas y, junto con la resistencia característica del eje rígido, han hecho que los ejes rígidos delanteros y traseros sean prácticamente universales en autobuses y camiones de servicio pesado . La mayoría de las camionetas ligeras y medianas , los SUV y las furgonetas también utilizan un eje rígido, al menos en la parte trasera.
• Un eje rígido es más fácil y económico de modificar que otros ejes. Esto se debe a que tiene menos piezas, menor complejidad mecánica y más espacio libre entre los componentes de la suspensión, los ejes y el chasis o la carrocería del vehículo. Esto facilita el trabajo al realizar modificaciones como la instalación de kits de elevación para aumentar la altura libre de la carrocería o la distancia al suelo, o la instalación de neumáticos de mayor diámetro para aumentar la distancia al suelo/eje. ^{[ 1 ]}

• Un eje rígido no permite que cada rueda se mueva de forma independiente en respuesta a superficies irregulares, lo que puede provocar vibraciones adversas y un manejo peor que el de los diseños de suspensión más sofisticados.
  • A su vez, la rueda exterior se ve sometida a ángulos de inclinación negativos cuando la rueda interior choca contra un bache, lo que puede reducir o aumentar repentinamente el agarre en las curvas y desestabilizar el vehículo.
  • La convergencia suele estar fija en cero para un eje rígido, y el control dinámico de la convergencia es difícil de implementar.
• La masa de la viga forma parte del peso no suspendido del vehículo, lo que perjudica la calidad de la conducción .
  • La necesidad de dispositivos de posicionamiento lateral, como una barra Panhard o un mecanismo de Watt , aumenta el peso no suspendido y contrarresta parcialmente las ventajas del eje rígido en términos de simplicidad, eficiencia espacial y coste.
• En un vehículo con transmisión Hotchkiss convencional , todo el eje puede torcerse en sus soportes como reacción a las cargas de torsión; durante una aceleración brusca, esto puede reducir la tracción y provocar rebotes de las ruedas o cambios repentinos y adversos en la convergencia.
• La voluminosa carcasa del diferencial de un eje rígido Hotchkiss reduce la distancia al suelo, lo que dificulta la capacidad del vehículo para vadear barro profundo, superar obstáculos y circular por carreteras con surcos profundos.
  • La carcasa del diferencial solo se puede elevar utilizando ruedas y neumáticos más grandes, lo que normalmente conlleva un aumento del peso no suspendido, la eficacia de frenado y los costes de adquisición; además, pueden ser necesarias modificaciones en el vehículo para lograr un espacio libre adecuado en los guardabarros o el chasis .
• La suspensión del eje delantero rígido es inusualmente sensible a cualquier falta de concentricidad en el conjunto del cubo y la rueda, lo que puede provocar una oscilación lateral ("vibración") de la dirección a ciertas velocidades (normalmente entre 60 y 80 km/h; 40 y 50 mph ), comúnmente conocida como "bamboleo mortal" en la comunidad 4x4. ^{[ 2 ]} Esto se soluciona en algunos vehículos con amortiguadores de dirección, aunque la extracción y el montaje cuidadoso de las ruedas delanteras a menudo resuelve el problema.  
• Los ejes y los elementos de soporte ocupan más espacio debajo del vehículo en comparación con la suspensión independiente, lo que reduce el espacio para personas y carga sin que el vehículo sea excesivamente alto. ^{[ 3 ]} Esto aumenta la probabilidad de vuelco debido a su alto centro de gravedad, si no se incrementa el ancho del vehículo.

Un refuerzo de eje es típicamente una placa de acero de seis milímetros de espesor doblada en forma de viga en "Π" y soldada con el lado abierto hacia la parte superior del diferencial o la carcasa del eje. Refuerza un eje sólido para que no se doble o se rompa cuando se excede su capacidad de carga. ^{[ 4 ]} Un eje más grande/grueso es más resistente, pero también conlleva un mayor costo, peso no suspendido y más problemas de compatibilidad (transmisión, suspensión, geometrías de dirección, ubicaciones de montaje de la carrocería, holguras) en vehículos más pequeños. ^{[ 5 ]}

El eje eléctrico (eAxle o E-axle) es un eje rígido con motores eléctricos acoplados al diferencial, en cualquiera de sus extremos o en otro lugar. También se pueden acoplar inversores, electrónica de potencia , cajas de cambios, cajas de transferencia (incluida la reductora) y transmisiones a los motores y/o al eje. Todos los componentes se mueven con el eje como masa no suspendida. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

Los ejes eléctricos pueden utilizarse para reemplazar ejes averiados o sin motor, ya que modificar un eje 6x2 a un 6x6 u 8x8 suele ser muy costoso y complicado, requiriendo numerosas piezas a medida, rediseño y recertificación. Los ejes eléctricos solo necesitan conectarse a una batería o a un generador eléctrico.

• Eje
• Lista de autopartes
• Suspensión trasera de viga torsional
• Juego de ruedas (transporte ferroviario)