Eje

Un eje o árbol de transmisión es un eje central para una rueda o engranaje giratorio . En los vehículos con ruedas, el eje puede estar fijo a las ruedas, girando con ellas, o fijo al vehículo, con las ruedas girando alrededor del eje. ^{[ 1 ]} En el primer caso, se proporcionan cojinetes o bujes en los puntos de montaje donde se apoya el eje. En el segundo caso, un cojinete o buje se encuentra dentro de un orificio central en la rueda para permitir que la rueda o el engranaje giren alrededor del eje. A veces, especialmente en las bicicletas, este último tipo de eje se denomina husillo .

En automóviles y camiones, el término "eje" se usa comúnmente con varios significados, refiriéndose al eje en sí, a su alojamiento o simplemente a cualquier par de ruedas transversales. Estrictamente hablando, un eje que gira con la rueda, ya sea atornillado o estriado , se denomina eje o árbol de transmisión . Sin embargo, en un uso más amplio, todo el conjunto, incluyendo el alojamiento del eje (generalmente una pieza fundida ), también se denomina eje .

Un sentido aún más amplio (y algo figurado) del término se refiere a cada par de ruedas paralelas en lados opuestos de un vehículo, independientemente de su conexión mecánica entre sí y con el chasis o la carrocería. Así, en algunos contextos, los pares de ruedas transversales en una suspensión independiente pueden denominarse eje . Esta definición tan imprecisa de «eje» se utiliza a menudo para calcular los peajes o los impuestos sobre vehículos , y se toma como una aproximación de la capacidad de carga total de un vehículo y su potencial para causar desgaste o daños en la calzada.

Los ejes son un componente integral de la mayoría de los vehículos con ruedas. En un sistema de suspensión de eje rígido, los semiejes internos giratorios transmiten el par motor a las ruedas, mientras que el tubo exterior rígido mantiene las ruedas en ángulos fijos con respecto al eje y controla el ángulo del conjunto eje-ruedas con respecto a la carrocería. Los ejes rígidos (carcasas) de este sistema también deben soportar el peso del vehículo y la carga. Un eje no motriz, como el eje delantero rígido de camiones pesados ​​y algunas camionetas y furgonetas de tracción trasera, no tiene eje y solo funciona como componente de suspensión y dirección. Por el contrario, muchos automóviles de tracción delantera tienen un eje trasero rígido de una sola pieza.

En otros tipos de sistemas de suspensión, los ejes solo sirven para transmitir el par motor a las ruedas: la posición y el ángulo de los bujes de las ruedas se independizan de los ejes gracias al funcionamiento del sistema de suspensión. Esto es típico de las suspensiones independientes que se encuentran en la mayoría de los automóviles modernos, incluso en los SUV, y en la parte delantera de muchas camionetas ligeras. Una excepción a esta regla es la suspensión independiente (trasera) de eje oscilante , en la que los semiejes también funcionan como brazos de suspensión que soportan carga.

Los sistemas de transmisión independientes siguen necesitando diferenciales , pero sin tubos fijos en la carcasa del eje. El diferencial puede estar fijado al chasis o la carrocería del vehículo, o bien integrado con la transmisión (o caja de cambios) en una unidad transaxle combinada . Los semiejes transmiten el par motor a las ruedas, generalmente mediante juntas homocinéticas . Al igual que en un sistema de eje flotante completo, los semiejes en un sistema de suspensión independiente de tracción delantera no soportan el peso del vehículo.

Un eje recto es un único eje rígido que conecta una rueda del lado izquierdo del vehículo con una del lado derecho. El eje de rotación, fijado por el eje, es común a ambas ruedas. Este diseño permite mantener la posición de las ruedas estable incluso bajo grandes esfuerzos y, por lo tanto, soporta cargas pesadas. Los ejes rectos se utilizan en trenes (locomotoras y vagones), en los ejes traseros de camiones comerciales y en vehículos todoterreno pesados. Opcionalmente, el eje puede protegerse y reforzarse aún más encerrándolo en una carcasa.

En los diseños de eje dividido, cada rueda está conectada a un eje independiente. Los automóviles modernos cuentan con ejes motrices divididos. En algunos diseños, esto permite la suspensión independiente de las ruedas izquierda y derecha, lo que se traduce en una conducción más suave. Incluso cuando la suspensión no es independiente, los ejes divididos permiten el uso de un diferencial, lo que posibilita que las ruedas motrices izquierda y derecha giren a velocidades diferentes al tomar las curvas, mejorando así la tracción y prolongando la vida útil de los neumáticos.

Un eje tándem es un conjunto de dos o más ejes situados muy cerca uno del otro. Los camiones utilizan esta configuración para ofrecer una mayor capacidad de carga que un eje simple. Los semirremolques suelen tener un eje tándem en la parte trasera.

Los ejes suelen estar fabricados de acero SAE grado 41xx o SAE grado 10xx. El acero SAE grado 41xx se conoce comúnmente como « acero al cromo-molibdeno » (o «cromo-molibdeno»), mientras que el acero SAE grado 10xx se conoce como « acero al carbono ». Las principales diferencias entre ambos son que el acero al cromo-molibdeno es significativamente más resistente a la flexión o rotura, y es muy difícil de soldar con herramientas que normalmente se encuentran fuera de un taller de soldadura profesional. ^{[ 2 ]}

Un eje que es accionado por el motor o la fuerza motriz se denomina eje motriz .

Los automóviles modernos de tracción delantera suelen combinar la transmisión (caja de cambios y diferencial) y el eje delantero en una sola unidad llamada transeje . El eje motriz es un eje dividido con un diferencial y juntas universales entre los dos semiejes. Cada semieje se conecta a la rueda mediante una junta homocinética (CV), lo que permite que el conjunto de la rueda se mueva libremente en vertical y pivote al girar.

En los automóviles y camiones de tracción trasera , el motor hace girar un eje de transmisión (también llamado eje de hélice o eje de cola ) que transmite la fuerza de rotación a un eje motriz en la parte trasera del vehículo. El eje motriz puede ser un eje rígido , pero los automóviles modernos de tracción trasera generalmente usan un eje dividido con un diferencial. En este caso, un semieje conecta el diferencial con la rueda trasera izquierda, y un segundo semieje hace lo mismo con la rueda trasera derecha; por lo tanto, los dos semiejes y el diferencial constituyen el eje trasero. ^{[ 3 ]} El eje motriz delantero proporciona la fuerza para impulsar el camión. De hecho, solo una rueda de ese eje mueve realmente el camión y el remolque por la carretera.

Algunos diseños de vehículos sencillos, como los karts de ocio, pueden tener una sola rueda motriz, donde el eje de transmisión es dividido y solo uno de los dos ejes es accionado por el motor, o bien, ambas ruedas están conectadas a un solo eje sin diferencial (karts de competición). Sin embargo, otros karts también tienen dos ruedas motrices traseras.

Algunos camiones volquete y remolques pueden estar configurados con un eje elevable (también conocido como eje neumático o eje abatible ), que puede subirse o bajarse mecánicamente. El eje se baja para aumentar la capacidad de carga o para distribuir el peso de la carga entre más ruedas, por ejemplo, para cruzar un puente con restricciones de peso. Cuando no es necesario, el eje se eleva del suelo para reducir el desgaste de los neumáticos y del propio eje, aumentar la tracción en las ruedas restantes y disminuir el consumo de combustible. Elevar un eje también reduce el roce lateral del eje adicional en giros muy cerrados, lo que permite que el vehículo gire con mayor facilidad. En algunas situaciones, es necesario eliminar la presión del eje adicional para que el vehículo pueda completar un giro. ^{[ 4 ]}

Varios fabricantes ofrecen elevadores neumáticos controlados por ordenador que permiten que los ejes auxiliares bajen automáticamente cuando el eje principal alcanza su límite de peso. Si es necesario, los ejes auxiliares pueden elevarse pulsando un botón para una mejor maniobrabilidad.

Los ejes elevables se utilizaban a principios de la década de 1940. Inicialmente, el eje se elevaba mediante un mecanismo mecánico. Pronto, la hidráulica sustituyó al sistema de elevación mecánico. Uno de los primeros fabricantes fue Zetterbergs, con sede en Östervåla, Suecia. Su marca era Zeta-lyften.

El eje motriz tándem elevable fue inventado en 1957 por el fabricante finlandés de camiones Vanajan Autotehdas , una empresa que comparte historia con Sisu Auto .

Un eje flotante soporta el peso del vehículo sobre la carcasa del eje, no sobre los semiejes; estos últimos solo transmiten el par motor del diferencial a las ruedas. Flotan dentro de un conjunto que soporta el peso del vehículo. Por lo tanto, la única tensión que deben soportar es el par motor (no la fuerza de flexión lateral). Los semiejes flotantes se fijan mediante una brida atornillada al cubo , mientras que el cubo y los cojinetes se fijan al eje mediante una tuerca grande.

En cambio, un diseño semiflotante soporta el peso del vehículo sobre el propio eje; un único cojinete en el extremo de la carcasa del eje soporta la carga y sobre el cual gira el eje. Para ser considerado semiflotante, el eje debe poder flotar dentro de la carcasa, los cojinetes y los sellos, sin estar sujeto a empuje axial ni precarga de cojinetes. En los ejes semiflotantes se utilizan cojinetes de agujas y sellos labiales independientes, con el eje sujeto a la carcasa por sus extremos interiores, generalmente mediante anillos de retención ( circlips) , que son arandelas endurecidas redondas de 3¾ pulgadas que se deslizan en ranuras mecanizadas en el extremo interior del eje y se retienen en los rebajes de los engranajes laterales del portadiferencial, los cuales, a su vez, se retienen mediante el eje del piñón del diferencial (o engranaje araña). Un conjunto de eje semiflotante auténtico no ejerce cargas laterales sobre los tubos de la carcasa del eje ni sobre el eje.

Los ejes que se insertan a presión en rodamientos de bolas o de rodillos cónicos, que a su vez se sujetan en las carcasas del eje con bridas, pernos y tuercas, no "flotan" y ejercen cargas axiales sobre los rodamientos, las carcasas y solo una pequeña sección del propio eje, que también soporta todas las cargas radiales.

El diseño de eje flotante completo se utiliza habitualmente en la mayoría de las camionetas ligeras de ¾ y 1 tonelada, camiones medianos y camiones pesados. El conjunto puede soportar más peso que un eje semiflotante o fijo, ya que los cubos cuentan con dos cojinetes que giran sobre un eje fijo. Un eje flotante completo se identifica por un cubo sobresaliente al que se atornilla la brida del eje.

El eje semiflotante se usa comúnmente en camionetas 4x4 de media tonelada o menos, en la parte trasera. Este sistema permite que el eje sea el medio de propulsión y, al mismo tiempo, soporte el peso del vehículo. La principal diferencia entre los ejes totalmente flotantes y semiflotantes radica en la cantidad de rodamientos. El eje semiflotante cuenta con un solo rodamiento, mientras que el conjunto totalmente flotante tiene rodamientos tanto en el interior como en el exterior del cubo de la rueda. Otra diferencia es la extracción del eje. Para desmontar un eje semiflotante, primero se debe quitar la rueda; si un eje de este tipo se rompe, lo más probable es que la rueda se desprenda del vehículo. El diseño semiflotante se encuentra en la mayoría de las camionetas de media tonelada o menos, así como en SUV y automóviles de tracción trasera, generalmente en modelos más pequeños o menos costosos.

Una ventaja de un eje totalmente flotante es que, incluso si se rompe un semieje (utilizado para transmitir par o potencia), la rueda no se saldrá, lo que evita accidentes graves.

• Diseño de ejes de camiones. Archivado el 7 de marzo de 2016 en Wayback Machine.