Un engranaje en espiga , un tipo específico de engranaje helicoidal doble , [1] es una combinación de lado a lado, en lugar de cara a cara, de dos engranajes helicoidales de manos opuestas . [2] Desde arriba, cada ranura helicoidal de este engranaje se parece a la letra V, y muchas juntas forman un patrón en espiga (que se asemeja a las espinas de un pez como el arenque ). A diferencia de los engranajes helicoidales, los engranajes en espiga no producen una carga axial adicional.
Al igual que los engranajes helicoidales, tienen la ventaja de transferir potencia suavemente, porque más de dos dientes quedarán engranados en cualquier momento. Su ventaja sobre los engranajes helicoidales es que el empuje lateral de una mitad se equilibra con el de la otra mitad. Esto significa que los engranajes en espiga se pueden utilizar en cajas de engranajes de torsión sin requerir un cojinete de empuje sustancial . Por este motivo, los engranajes en espiga fueron un paso importante en la introducción de la turbina de vapor en la propulsión marina. [ cita necesaria ]
Los engranajes en espiga de precisión son más difíciles de fabricar que los engranajes rectos o helicoidales equivalentes y, en consecuencia, son más caros, por lo que normalmente se utilizan en maquinaria pesada.
Cuando los dientes en ángulos opuestos se encuentran en el medio de un engranaje en espiga, la alineación puede ser tal que la punta del diente se encuentre con la punta del diente, o la alineación puede estar escalonada, de modo que la punta del diente se encuentre con el canal del diente. Esta última alineación es la característica definitoria única de un engranaje en espiga tipo Wuest , que lleva el nombre de su inventor Caspar Wüst-Kunz.
Una desventaja del engranaje en espiga es que no se puede cortar con máquinas fresadoras de engranajes simples , ya que la fresa se toparía con la otra mitad del engranaje. Las soluciones a esto han incluido ensamblar engranajes pequeños apilando dos engranajes helicoidales juntos, cortando los engranajes con una ranura central para proporcionar espacio libre según la patente de Wüst y (particularmente en los primeros días) moldeando los engranajes con un patrón preciso y sin mecanizado adicional. . Con los dos primeros métodos de fabricación, los engranajes en espiga tenían un canal central que separaba las dos hileras de dientes en ángulos opuestos. Esto era necesario para permitir que la herramienta de afeitar saliera de la ranura.
El desarrollo del moldeador de engranajes Sykes en la década de 1910 [3] hizo posible tener dientes continuos sin espacio central. Sunderland, también en Inglaterra, también produjo una máquina cortadora de espinas de pescado. Sykes utiliza guías cilíndricas y cortadores redondos; Sunderland utiliza guías rectas y cortadores tipo cremallera. WE Sykes Co. se disolvió en 1983-1984; desde entonces, ha sido una práctica común obtener una máquina más antigua y reconstruirla si es necesario para crear este tipo único de engranaje. [ cita necesaria ] Recientemente, la empresa Bourn and Koch ha desarrollado una derivación controlada por CNC del diseño de WE Sykes llamada HDS1600-300. [ ¿promoción? ] Esta máquina, al igual que la formadora de engranajes Sykes, tiene la capacidad de generar un ápice verdadero sin la necesidad de cortar una ranura libre alrededor del engranaje. Esto permite que los engranajes se utilicen en aplicaciones de bombeo de desplazamiento positivo, así como en transmisión de potencia. Se pueden imprimir en 3D engranajes en espiga con poco peso, precisión y resistencia .
Durante ambas Guerras Mundiales, las cajas de cambios marinas para buques de guerra fueron un importante cuello de botella en la producción para la creciente demanda de buques de guerra, y se tuvieron que implementar otras opciones de propulsión, como máquinas de vapor de triple expansión y diésel-eléctricas , para buques menos importantes y más lentos, como los destructores de escolta .
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El logotipo del fabricante de automóviles Citroën es una representación gráfica de un engranaje en espiga, que refleja la participación anterior de André Citroën en la fabricación de estos engranajes. Los primeros coches Mors y Citroën utilizaban una transmisión final con engranajes cónicos en espiga en el eje trasero. [4]
Panhard Dyna X y los coches sucesores (1948-1967) utilizaron engranajes helicoidales dobles en la transmisión y para los engranajes de sincronización del árbol de levas en el motor.
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