Un engranaje cónico espiral es un engranaje cónico con dientes helicoidales . Su principal aplicación es en el diferencial de un vehículo , donde la dirección de transmisión del eje de transmisión debe girarse 90 grados para impulsar las ruedas. El diseño helicoidal produce menos vibración y ruido que los engranajes convencionales de corte recto o de dientes rectos.
Un juego de engranajes cónicos espirales siempre debe reemplazarse en pares, es decir, tanto el engranaje del lado izquierdo como el del lado derecho deben reemplazarse juntos, ya que los engranajes se fabrican y se lapean en pares.
Un engranaje cónico espiral de mano derecha es aquel en el que la mitad exterior de un diente está inclinada en el sentido de las agujas del reloj desde el plano axial a través del punto medio del diente según lo ve un observador que mira la cara del engranaje.
Un engranaje cónico espiral de mano izquierda es aquel en el que la mitad exterior de un diente está inclinada en dirección contraria a las agujas del reloj desde el plano axial a través del punto medio del diente según lo ve un observador que mira la cara del engranaje.
Téngase en cuenta que un engranaje cónico espiral y un piñón siempre son de dirección opuesta, incluido el caso en que el engranaje es interno .
Tenga en cuenta también que las designaciones mano derecha y mano izquierda se aplican de manera similar a otros tipos de engranajes cónicos, engranajes hipoides y engranajes con caras de dientes oblicuos. [1]
Un hipoide es un tipo de engranaje cónico espiral cuyo eje no se cruza con el eje del engranaje que engrana. La forma de un engranaje hipoide es un hiperboloide giratorio (es decir, la superficie de paso del engranaje hipoide es una superficie hiperbólica), mientras que la forma de un engranaje cónico espiral normalmente es cónica. El engranaje hipoide coloca el piñón fuera del eje de la corona (engranaje de anillo), lo que permite que el piñón tenga un diámetro mayor y una mayor área de contacto. En el diseño de engranajes hipoides, el piñón y el engranaje prácticamente siempre están en direcciones opuestas, y el ángulo espiral del piñón suele ser mayor que el del engranaje. El piñón hipoide tiene entonces un diámetro mayor que un piñón cónico equivalente.
Un engranaje hipoide incorpora cierto grado de deslizamiento y puede considerarse un punto intermedio entre un engranaje de corte recto y un engranaje sinfín . Se requieren aceites especiales para engranajes para engranajes hipoides porque la acción de deslizamiento requiere una lubricación eficaz bajo una presión extrema entre los dientes.
Los engranajes hipoides se utilizan en productos de transmisión de potencia que son más eficientes que los engranajes helicoidales convencionales. [ cita requerida ] Son considerablemente más resistentes, ya que cualquier carga se transmite a través de varios dientes simultáneamente. Por el contrario, los engranajes cónicos se cargan a través de un diente a la vez. Los múltiples contactos de los engranajes hipoides, con la lubricación adecuada, también pueden ser casi silenciosos.
El ángulo espiral de un engranaje cónico espiral es el ángulo entre la traza del diente y un elemento del cono de paso y corresponde al ángulo helicoidal en los dientes helicoidales. A menos que se especifique lo contrario, se entiende por ángulo espiral el ángulo espiral medio .
Los engranajes hipoides son más fuertes, funcionan más silenciosamente y pueden usarse para relaciones de reducción más altas, sin embargo también tienen cierta acción de deslizamiento a lo largo de los dientes, lo que reduce la eficiencia mecánica, y las pérdidas de energía se producen en forma de calor en las superficies del engranaje y el fluido lubricante.
Los engranajes hipoides se utilizan normalmente en transmisiones de automóviles con tracción trasera .
Un mayor desplazamiento hipoide permite que el engranaje transmita un par mayor. Sin embargo, aumentar el desplazamiento hipoide da como resultado una reducción de la eficiencia mecánica y una consecuente reducción en el ahorro de combustible . Para fines prácticos, a menudo es imposible reemplazar los engranajes hipoides de baja eficiencia con engranajes cónicos espirales más eficientes en el uso automotriz porque el engranaje cónico espiral necesitaría un diámetro mucho mayor para transmitir el mismo par. Aumentar el tamaño del engranaje del eje de transmisión requeriría un aumento del tamaño de la carcasa del engranaje y una reducción en la distancia al suelo, el espacio interior y un aumento en el peso.
El engranaje hipoide también se utiliza comúnmente en algunas transmisiones de vagones de ferrocarril con unidades de potencia diésel, donde el motor y la caja de cambios son similares a los que se utilizan en camiones y autobuses tradicionales (no en transmisiones híbridas diésel/eléctricas). La transmisión permite que el eje de entrada gire siempre en una dirección específica (en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario) mientras que los ejes de salida pueden cambiar su dirección de rotación, lo que permite que el vehículo se desplace en cualquier dirección. [ aclaración necesaria ]
Otra ventaja del engranaje hipoide es que tanto el engranaje de corona del diferencial como el engranaje del piñón de entrada son hipoides. En la mayoría de los turismos, esto permite desplazar el piñón hacia la parte inferior de la corona. Esto proporciona un contacto más prolongado entre los dientes y permite bajar el eje que impulsa el piñón, lo que reduce la intrusión de la "joroba" en el suelo del habitáculo. Sin embargo, cuanto mayor sea el desplazamiento del eje del eje de entrada respecto del eje de la corona, menor será la eficiencia mecánica.
