Un eje de transmisión , eje de transmisión , eje motriz , eje de cola ( inglés australiano ), eje de hélice ( prop Shaft ), o eje cardán (en honor a Girolamo Cardano ) es un componente para transmitir potencia mecánica , par y rotación, generalmente utilizado para conectar otros componentes de una transmisión que no se puede conectar directamente debido a la distancia o la necesidad de permitir un movimiento relativo entre ellos.
Como portadores de par, los ejes de transmisión están sujetos a esfuerzos de torsión y corte , equivalentes a la diferencia entre el par de entrada y la carga. Por lo tanto, deben ser lo suficientemente fuertes para soportar la tensión, evitando al mismo tiempo demasiado peso adicional, ya que esto aumentaría a su vez su inercia .
Para permitir variaciones en la alineación y la distancia entre los componentes impulsores y conducidos, los ejes de transmisión incorporan con frecuencia una o más juntas universales , acoplamientos de mandíbula o juntas de trapo y, a veces, una junta estriada o junta prismática .
El término eje de transmisión apareció por primera vez a mediados del siglo XIX. En la reedición de la patente de Stover de 1861 para una máquina cepilladora y emparejadora , el término se utiliza para referirse al eje accionado por correa mediante el cual se acciona la máquina. [1] El término no se utiliza en su patente original. [2] Otro uso temprano del término ocurre en la reedición de patente de 1861 para la cortadora de césped tirada por caballos Watkins y Bryson . [3] Aquí, el término se refiere al eje que transmite potencia desde las ruedas de la máquina al tren de engranajes que hace funcionar el mecanismo de corte.
En la década de 1890, el término comenzó a utilizarse en un sentido más cercano al sentido moderno. En 1891, por ejemplo, Battles se refirió al eje entre la transmisión y los bogies motrices de su locomotora Climax como eje de transmisión, [4] y Stillman se refirió al eje que une el cigüeñal con el eje trasero de su bicicleta impulsada por eje como eje de transmisión. Eje de accionamiento. [5] En 1899, Bukey usó el término para describir el eje que transmite potencia desde la rueda a la maquinaria impulsada por una junta universal en su Horse-Power . [6] En el mismo año, Clark describió su Velocípedo Marino usando el término para referirse al eje impulsado por engranajes que transmite potencia a través de una junta universal al eje de la hélice. [7] Crompton usó el término para referirse al eje entre la transmisión de su vehículo motorizado a vapor de 1903 y el eje propulsor. [8]
La empresa pionera en la industria del automóvil, Autocar , fue la primera en utilizar un eje de transmisión en un coche propulsado por gasolina. [9] Construido en 1901, hoy este vehículo forma parte de la colección del Instituto Smithsonian . [10]
Un automóvil puede usar un eje longitudinal para entregar potencia desde un motor/transmisión al otro extremo del vehículo antes de que llegue a las ruedas. Comúnmente se usa un par de ejes de transmisión cortos para enviar potencia desde un diferencial central , una transmisión o un transeje a las ruedas.
En los vehículos con motor delantero y tracción trasera , también se requiere un eje de transmisión más largo para enviar potencia a lo largo del vehículo. Predominan dos formas: el tubo de torsión con una sola junta universal y el accionamiento Hotchkiss más común con dos o más juntas. Este sistema pasó a ser conocido como Système Panhard en honor a la empresa automovilística Panhard et Levassor que lo patentó.
La mayoría de estos vehículos tienen un embrague y una caja de cambios (o transmisión) montados directamente en el motor, con un eje de transmisión que conduce a una transmisión final en el eje trasero. Cuando el vehículo está parado, el eje de transmisión no gira. Algunos vehículos (generalmente deportivos, como el Chevrolet Corvette C5 / C6 / C7 , Alfa Romeo Alfetta y Porsche 924/944/928 ), que buscan un mejor equilibrio de peso entre la parte delantera y trasera, utilizan un transeje montado en la parte trasera . En algunos modelos que no son Porsche, esto coloca el embrague y la transmisión en la parte trasera del automóvil y el eje de transmisión entre ellos y el motor. En este caso, el eje de transmisión gira continuamente con el motor, incluso cuando el automóvil está parado y sin marchas. Sin embargo, los modelos Porsche 924/944/928 tienen el embrague montado en la parte trasera del motor en una campana y el eje de transmisión de la salida del embrague, ubicado dentro de un tubo de torsión protector hueco, transfiere potencia a la transmisión montada en la parte trasera ( transmisión + diferencial). Por lo tanto, el eje de transmisión Porsche sólo gira cuando las ruedas traseras están girando, ya que el embrague montado en el motor puede desacoplar la rotación del cigüeñal del motor del eje de transmisión. Entonces, para Porsche, cuando el conductor usa el embrague mientras hace cambios rápidamente hacia arriba o hacia abajo (transmisión manual), el motor puede acelerar libremente con la presión del pedal del acelerador del conductor, ya que con el embrague desacoplado, la inercia del motor y del volante es relativamente baja y es no está cargado con la inercia rotacional adicional del eje de transmisión. El tubo de torsión Porsche está sólidamente sujeto tanto a la campana del motor como a la caja de la transmisión, fijando la longitud y la alineación entre la campana y la transmisión y minimizando en gran medida el par de reacción de la tracción trasera al girar la transmisión en cualquier plano.
Un eje de transmisión que conecta un diferencial trasero a una rueda trasera puede denominarse semieje. El nombre deriva del hecho de que se necesitan dos de estos ejes para formar un eje trasero .
Los primeros automóviles solían utilizar mecanismos de transmisión por cadena o por correa en lugar de un eje de transmisión. Algunos utilizaban generadores eléctricos y motores para transmitir potencia a las ruedas.
En inglés británico , el término eje motriz se restringe a un eje transversal que transmite potencia a las ruedas, especialmente a las ruedas delanteras. El eje que conecta la caja de cambios con el diferencial trasero se llama "eje de transmisión" o "eje de transmisión". Un conjunto de eje de transmisión consta de un eje de hélice, una junta deslizante y una o más juntas universales. Cuando el motor y los ejes están separados entre sí, como en los vehículos con tracción en las cuatro ruedas y con tracción trasera , es el eje de la hélice el que sirve para transmitir la fuerza motriz generada por el motor a los ejes.
En la industria automotriz se utilizan varios tipos diferentes de ejes de transmisión:
El eje de transmisión de tubo deslizante es un nuevo tipo que mejora la seguridad en caso de accidente. Puede comprimirse para absorber energía en caso de accidente, por lo que también se lo conoce como "eje de transmisión plegable".
Estos evolucionaron a partir del diseño de tracción trasera con motor delantero. Se colocó una nueva forma de transmisión llamada caja de transferencia entre la transmisión y los mandos finales en ambos ejes. Esto dividió la transmisión en los dos ejes y también puede haber incluido engranajes reductores, un embrague de garras o un diferencial. Se utilizaron al menos dos ejes de transmisión, uno desde la caja de transferencia a cada eje. En algunos vehículos más grandes, la caja de transferencia estaba montada en el centro y era accionada por un eje de transmisión corto. En vehículos del tamaño de un Land Rover , el eje de transmisión del eje delantero es notablemente más corto y está más articulado que el eje trasero, lo que hace que sea un problema de ingeniería más difícil construir un eje de transmisión confiable, y que puede implicar una forma más sofisticada. de junta universal.
Los coches ligeros modernos con tracción total (en particular, Audi o Fiat Panda ) pueden utilizar un sistema que se parezca más a un diseño de tracción delantera. La transmisión y la transmisión final para el eje delantero se combinan en una carcasa junto al motor, y un único eje de transmisión recorre la longitud del automóvil hasta el eje trasero. Este es un diseño preferido en el que el par se desvía hacia las ruedas delanteras para brindar un manejo similar al de un automóvil, o donde el fabricante desea producir automóviles con tracción en las cuatro ruedas y tracción delantera con muchos componentes compartidos.
La industria del automóvil también utiliza ejes de transmisión en plantas de prueba.
En un banco de pruebas de motores , se utiliza un eje de transmisión para transferir una determinada velocidad o par del motor de combustión interna a un dinamómetro .
Se utiliza una "protección del eje" en la conexión del eje para proteger contra el contacto con el eje de transmisión y para detectar una falla del eje.
En un banco de pruebas de transmisión, un eje de transmisión conecta el motor primario con la transmisión.
El eje de transmisión de un automóvil normalmente puede durar unos 120.000 kilómetros. Sin embargo, si el vehículo experimenta alguno de los síntomas siguientes, los conductores deben hacerlo revisar lo antes posible. [11]
Un freno de estacionamiento con eje cardán funciona en el eje de transmisión en lugar de en las ruedas. [12] Estos frenos se utilizan comúnmente en camiones pequeños. Este tipo de freno es propenso a fallar y ha provocado incidentes en los que el camión se ha escapado en una pendiente, lo que ha provocado la emisión de alertas de seguridad. [13] Los vehículos pesados que tienen este tipo de freno de estacionamiento generalmente tienen una manija de trinquete similar al freno de mano o al freno de estacionamiento de un automóvil , a diferencia de un botón o palanca de freno de aire .
Los factores de riesgo para los conductores incluyen estacionar en una pendiente pronunciada cuando hay mucha carga, no aplicar el freno con suficiente fuerza, cambiar la carga o el equilibrio de la carga mientras está estacionado en una pendiente o estacionar donde un lado del vehículo puede resbalar. El uso de calzos en las ruedas es una forma de evitar que el vehículo se mueva en una pendiente.
Los ejes de transmisión se han utilizado en motocicletas desde antes de la Primera Guerra Mundial, como la motocicleta belga FN de 1903 y la motocicleta Stuart Turner Stellar de 1912. Como alternativa a las transmisiones por cadena y correa , los ejes de transmisión ofrecen una vida útil prolongada, limpieza y relativamente mantenimiento. funcionamiento libre. Una desventaja de la transmisión por eje en una motocicleta es que se necesita un engranaje helicoidal , un engranaje cónico en espiral o similar para girar la potencia 90° desde el eje hasta la rueda trasera, perdiendo algo de potencia en el proceso.
BMW produce motocicletas con transmisión por cardán desde 1923; y Moto Guzzi han construido motores V-twin con transmisión por eje desde la década de 1960. La empresa británica Triumph y las principales marcas japonesas, Honda , Suzuki , Kawasaki y Yamaha , han producido motocicletas con transmisión por cardán.
Los scooters Lambretta del tipo A hasta el tipo LD son accionados por eje [14] el scooter NSU Prima también es accionado por eje [15]
Los motores de motocicleta colocados de manera que el cigüeñal sea longitudinal y paralelo al bastidor se utilizan a menudo para motocicletas impulsadas por eje. Esto requiere sólo un giro de 90° en la transmisión de potencia, en lugar de dos. Las motos de Moto Guzzi y BMW, además de las series Triumph Rocket III y Honda ST, utilizan este diseño de motor.
Las motocicletas con transmisión por eje están sujetas al efecto del eje , donde el chasis sube cuando se aplica potencia. Este efecto, contrario al que presentan las motos de cadena, se contrarresta con sistemas como el Paralever de BMW, el CARC de Moto Guzzi y el Tetra Lever de Kawasaki .
En un barco de propulsión mecánica, el eje de transmisión, o eje de la hélice, generalmente conecta la hélice fuera del barco con la maquinaria impulsora del interior, pasando a través de al menos un sello del eje o prensaestopas donde se cruza con el casco . El empuje, la fuerza axial generada por la hélice, se transmite a la embarcación mediante el bloque de empuje o cojinete de empuje que, en todas las embarcaciones, excepto en las más pequeñas, está incorporado en el motor principal o caja de cambios. Los ejes pueden estar hechos de acero inoxidable [16] o de materiales compuestos [17] dependiendo del tipo de barco en el que se instalarán.
La parte del tren de transmisión que se conecta directamente a la hélice se conoce como eje de cola. [18]
Las locomotoras Shay , Climax y Heisler , todas introducidas a finales del siglo XIX, utilizaban accionamientos de pluma para acoplar la potencia de un motor multicilíndrico montado centralmente a cada uno de los vagones que soportaban el motor. En cada una de estas locomotoras de vapor con engranajes , un extremo de cada eje de transmisión estaba acoplado al camión impulsado a través de una junta universal mientras que el otro extremo era impulsado por el cigüeñal , la transmisión u otro camión a través de una segunda junta universal. Una pluma también tiene la capacidad de deslizarse longitudinalmente, variando efectivamente su longitud. Esto es necesario para permitir que los bogies giren al pasar una curva.
Los ejes cardán se utilizan en algunas locomotoras diésel (principalmente diésel-hidráulicas, como la British Rail Class 52 ) y algunas locomotoras eléctricas (por ejemplo, la British Rail Class 91 ). También se utilizan ampliamente en unidades múltiples diésel .
El eje de transmisión ha servido como alternativa a la transmisión por cadena en las bicicletas durante el siglo pasado y nunca llegó a ser muy popular. Una bicicleta impulsada por eje (o "Acatène", de uno de los primeros fabricantes) tiene varias ventajas y desventajas:
Los ejes de transmisión son un método para transferir potencia desde un motor y una PTO a equipos accesorios montados en un vehículo, como un compresor de aire . Los ejes de transmisión se utilizan cuando no hay suficiente espacio al lado del motor para el accesorio adicional; el eje sirve de puente entre la toma de fuerza del motor y el accesorio, lo que permite montar el accesorio en otro lugar del vehículo. [19]
Hoy en día existen nuevas posibilidades para el proceso de producción de ejes de transmisión. El proceso de producción de bobinado de filamentos está ganando popularidad para la creación de ejes de transmisión compuestos . Varias empresas de la industria automotriz buscan adoptar este conocimiento para su proceso de producción de gran volumen. [ cita necesaria ]
