Un eje o árbol de eje es un eje central para una rueda o engranaje giratorio . En los vehículos con ruedas, el eje puede estar fijado a las ruedas, girando con ellas, o fijado 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 asienta 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, el último tipo de eje se conoce como husillo .
En los automóviles y camiones, la palabra eje tiene varios sentidos en el uso informal, haciendo referencia al eje en sí, a su carcasa o simplemente a cualquier par transversal de ruedas. Estrictamente hablando, un eje que gira con la rueda, ya sea atornillado o estriado en relación fija con ella, se denomina eje o semieje . Sin embargo, en un uso más laxo, un conjunto completo que incluye la carcasa del eje circundante (normalmente una pieza fundida ) también se denomina eje .
Un sentido aún más amplio (algo figurativo) de la palabra se refiere a cada par de ruedas paralelas en lados opuestos de un vehículo, independientemente de su conexión mecánica entre sí y con el bastidor o la carrocería del vehículo. Por lo tanto, los pares de ruedas transversales en una suspensión independiente pueden llamarse eje en algunos contextos. Esta definición muy vaga de "eje" se utiliza a menudo para evaluar las carreteras de peaje o los impuestos sobre vehículos , y se toma como un indicador aproximado de la capacidad total de carga de un vehículo y su potencial para causar desgaste o daños a las superficies de la carretera.
Los ejes son un componente integral de la mayoría de los vehículos con ruedas. En un sistema de suspensión de "eje vivo" sólido, los núcleos de eje internos giratorios (o semiejes) sirven para transmitir el par motor a las ruedas en cada extremo, mientras que el tubo exterior rígido mantiene la posición de las ruedas en ángulos fijos en relación con el eje y controla el ángulo del conjunto de eje y ruedas con respecto a la carrocería del vehículo. Los ejes sólidos (carcasas) de este sistema también deben soportar el peso del vehículo más cualquier carga. Un eje no motriz, como el eje de viga delantero en camiones pesados y algunos camiones ligeros y furgonetas con tracción en dos ruedas, no tendrá eje y solo servirá como componente de suspensión y dirección. Por el contrario, muchos automóviles con tracción delantera tienen un eje de viga trasero de una sola pieza.
En otros tipos de sistemas de suspensión, los ejes sirven únicamente para transmitir el par motor a las ruedas: la posición y el ángulo de los cubos de las ruedas se independizan de los ejes gracias a la función del sistema de suspensión. Esto es típico de las suspensiones independientes que se encuentran en la mayoría de los automóviles más nuevos, e incluso en los SUV, y en la parte delantera de muchos camiones ligeros. Una excepción a esta regla es la suspensión independiente (trasera) con eje oscilante , en la que los semiejes también son brazos de suspensión que soportan la carga.
Los sistemas de transmisión independientes también necesitan diferenciales , pero sin tubos fijos en la carcasa del eje. El diferencial puede estar unido al bastidor o la carrocería del vehículo o estar integrado con la transmisión (o caja de cambios) en una unidad de transeje combinada . Los semiejes del eje transmiten entonces el par motor a las ruedas, normalmente a través de juntas homocinéticas . Al igual que un sistema de eje flotante completo, los ejes de transmisión de un sistema de suspensión independiente con tracción delantera no soportan ningún peso del vehículo.
Un eje recto es un eje rígido único que conecta una rueda del lado izquierdo del vehículo con una rueda del lado derecho. El eje de rotación fijado por el eje es común a ambas ruedas. Este diseño puede mantener las posiciones de las ruedas estables bajo una gran tensión y, por lo tanto, puede soportar cargas pesadas. Los ejes rectos se utilizan en trenes (es decir, locomotoras y vagones de ferrocarril), para los ejes traseros de camiones comerciales y en vehículos todoterreno de servicio pesado. El eje se puede proteger opcionalmente y reforzar aún más encerrando la longitud del eje en una carcasa.
En los diseños de eje dividido, la rueda de cada lado está unida a un eje separado. Los automóviles de pasajeros modernos tienen ejes de transmisión divididos. En algunos diseños, esto permite una suspensión independiente de las ruedas izquierda y derecha y, por lo tanto, una conducción más suave. Incluso cuando la suspensión no es independiente, los ejes divididos permiten el uso de un diferencial, lo que permite que las ruedas motrices izquierda y derecha se muevan a diferentes velocidades a medida que el automóvil gira, lo que mejora la tracción y prolonga la vida útil de los neumáticos.
Un eje tándem es un grupo de dos o más ejes situados uno cerca del otro. Los diseños de camiones utilizan esta configuración para proporcionar una mayor capacidad de peso que un solo eje. Los semirremolques suelen tener un eje tándem en la parte trasera.
Los ejes suelen estar fabricados con acero SAE de grado 41xx o SAE de grado 10xx. El acero SAE de grado 41xx se conoce comúnmente como " acero al cromo-molibdeno " (o "cromo-molibdeno"), mientras que el acero SAE de 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 impulsado por el motor o la máquina motriz se llama eje motriz .
Los automóviles modernos con 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 que permite que el conjunto de la rueda se mueva libremente en vertical y que pivote al hacer giros.
En los automóviles y camiones con tracción trasera , el motor hace girar un eje de transmisión (también llamado eje de transmisión o eje de cola ) que transmite la fuerza de rotación a un eje de transmisión en la parte trasera del vehículo. El eje de transmisión puede ser un eje vivo , pero los automóviles modernos con tracción trasera generalmente usan un eje dividido con un diferencial. En este caso, un semieje o semieje conecta el diferencial con la rueda trasera izquierda, 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 de transmisión 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, en la que el eje de transmisión es un eje dividido en el que solo uno de los dos ejes es impulsado por el motor, o bien pueden tener ambas ruedas conectadas a un eje sin diferencial (carreras de karts). 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 de elevación por aire o eje abatible ), que puede elevarse o bajarse mecánicamente. El eje se baja para aumentar la capacidad de peso o para distribuir el peso de la carga sobre más ruedas, por ejemplo, para cruzar un puente con restricciones de peso. Cuando no es necesario, el eje se levanta del suelo para ahorrar desgaste en los neumáticos y el eje, y para aumentar la tracción en las ruedas restantes y disminuir el consumo de combustible. La elevación de un eje también alivia el roce lateral del eje adicional en curvas muy cerradas, lo que permite que el vehículo gire más fácilmente. En algunas situaciones, la eliminación de la presión del eje adicional es necesaria para que el vehículo complete un giro. [4]
Varios fabricantes ofrecen elevadores de aire controlados por computadora, de modo que los ejes muertos se bajan automáticamente cuando el eje principal alcanza su límite de peso. Los ejes muertos se pueden levantar presionando un botón si es necesario, para una mejor maniobrabilidad.
Los ejes elevables se utilizaban a principios de la década de 1940. Al principio, el eje se elevaba mediante un dispositivo mecánico. Pronto, el sistema hidráulico 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 de camiones finlandés Vanajan Autotehdas , una empresa que comparte historia con Sisu Auto .
Un eje totalmente flotante lleva el peso del vehículo sobre la carcasa del eje, no sobre los semiejes; estos sólo sirven para transmitir el par del diferencial a las ruedas. Estos "flotan" dentro de un conjunto que lleva el peso del vehículo. Por lo tanto, la única tensión que debe soportar es el par (no la fuerza de flexión lateral). Los semiejes totalmente flotantes se sujetan mediante una brida atornillada al cubo , mientras que el cubo y los cojinetes se sujetan al husillo mediante una tuerca grande.
En cambio, un diseño semiflotante lleva el peso del vehículo sobre el propio eje del eje; hay un único cojinete en el extremo de la carcasa del eje que lleva la carga del eje y a través del cual gira el eje. Para ser "semiflotantes", los ejes del eje deben poder "flotar" en la carcasa, los cojinetes y los sellos, y no estar sujetos a un "empuje" axial ni a una precarga de los cojinetes. En los ejes semiflotantes se utilizan cojinetes de agujas y sellos de labios separados, con el eje retenido en la carcasa en sus extremos internos, normalmente con anillos de retención que son arandelas endurecidas de 3¾ de diámetro que se deslizan en ranuras mecanizadas en el extremo interno de los ejes y retenidas en/por huecos en los engranajes laterales del portador del diferencial, que a su vez están retenidos por el eje del piñón del diferencial (o "engranaje araña"). Un verdadero conjunto de eje semiflotante no coloca cargas laterales en los tubos de la carcasa del eje ni en los ejes del eje.
Los ejes que están presionados en cojinetes de bolas o de rodillos cónicos, que a su vez están retenidos en las carcasas del eje con bridas, pernos y tuercas, no "flotan" y colocan cargas axiales en los cojinetes, las carcasas y solo en una sección corta del propio eje, que también soporta todas las cargas radiales.
El diseño totalmente flotante se utiliza normalmente en la mayoría de los camiones ligeros, camiones de servicio mediano y camiones de servicio pesado de ¾ y 1 tonelada. El conjunto general puede soportar más peso que un conjunto de eje semiflotante o no flotante porque los cubos tienen dos cojinetes que se desplazan sobre un husillo fijo. Un eje totalmente flotante se puede identificar por un cubo saliente al que se atornilla la brida del semieje.
La configuración de eje semiflotante se usa comúnmente en camionetas 4x4 de media tonelada y más livianas en la parte trasera. Esta configuración permite que el eje sea el medio de propulsión y también soporte el peso del vehículo. La principal diferencia entre las configuraciones de eje totalmente flotante y semiflotante es la cantidad de cojinetes. El eje semiflotante presenta solo un cojinete, mientras que el conjunto totalmente flotante tiene cojinetes tanto en el interior como en el exterior del cubo de la rueda. La otra diferencia es la extracción del eje. Para quitar el eje semiflotante, primero se debe quitar la rueda; si un eje de este tipo se rompe, lo más probable es que la rueda se salga del vehículo. El diseño semiflotante se encuentra en la mayoría de las camionetas de ½ tonelada y más livianas, así como en los SUV y los automóviles de pasajeros con tracción trasera, que generalmente son modelos más pequeños o menos costosos.
Una ventaja de un eje completamente flotante es que incluso si un semieje (usado para transmitir torque o potencia) se rompe, la rueda no se saldrá, lo que evitará accidentes graves.
