Eje Cardan

EJE CARDAN El

cardán

es

un

componente

mecánico, descrito por primera vez por Girolamo Cardano, que permite unir dos ejes que giran en un ángulo distinto uno respecto del otro. Su objetivo es transmitir el movimiento de rotación de un eje al otro a pesar de ese ángulo. En los vehículos de motor se suele utilizar como parte del árbol de transmisión, que lleva la fuerza desde el motor situado situado en la parte delantera del vehículo hacia las ruedas traseras. El principal problema que genera el cardán es que, por su configuración, el eje al que se le transmite el movimiento no gira a velocidad angular constante. En la actualidad, la configuración más común en los automóviles es el motor delantero transversal con tracción delantera. En esta configuración, así como en otras en que el motor se ubica cerca de las ruedas motrices, no se utiliza el cardán. En estos casos la fuerza se transmite típicamente mediante semiejes y juntas homocinéticas. El cardán es fácilmente observable en camiones por su tamaño abultado, en los que el árbol de transmisión se observa como una larga pieza de metal que rota sobre sí misma cuando el vehículo está en marcha. Está ubicada longitudinalmente entre el motor y el tren trasero donde están montadas las ruedas, pudiéndose observar un cardán típicamente en el acople con el diferencial o a la salida de la caja de cambios. Cuando se necesita trasmitir movimiento e ntre dos árboles concéntricos, pero con sus ejes desviados angularmente, se recurre con mucha frecuencia al cardán. La simplicidad, durabilidad y costo reducido de este acoplamiento así lo justifican. En la figura 1 representa un corte hecho a una unión cardán, consta de dos horquillas agujereadas colocadas a 90 grados una con respecto a la otra, y cada una acoplada rígidamente a los árboles a unir; en este caso, una de las horquillas está soldada a la barra de trasmisión y la otra presenta una superficie plana rectangular con agujeros, estos agujeros sirven para atornillar rígidamente la horquilla a un plato metálico solidario con el otro árbol a acoplar y que no se representa. La junta cardan está constituida por dos horquillas (1) unidas entre sí por una cruceta (2), montada sobre cojinetes de agujas (3) encajados a presión en los alojamientos de las horquillas y sujetos a ellas mediante circlips o bridas de retención (4). Una de las horquillas va unida al tubo de la transmisión (9) y la otra lleva la brida de acoplamiento para su unión al grupo propulsor del puente. En el otro lado del tubo, la junta cardan va montada sobre una unión deslizante, formada por un manguito (5) estriado

interiormente que forma parte de una de las horquillas, acoplándose al estriado del tubo .El conjunto así formado constituye una unión oscilante y deslizante. Estos árboles no sufren, generalmente averías de ningún tipo, salvo rotura del propio árbol, en cuyo caso hay que cambiar el conjunto, ya que no admite reparación. El único desgaste que pueden sufrir está en los cojinetes de la cruceta, en cuyo caso se sustituyen éstos o se procede a cambiar la cruceta. La protección del acoplamiento estriado la asegura el casquillo guardapolvo y el engrase de las articulaciones de la junta cardan se efectúa con grase consistente por los engrasadores. La oscilación de la velocidad es mayor cuanto mayor sea el ángulo (A, de la figura inferior) aunque, normalmente, este ángulo en los vehículos es muy pequeño y, por tanto, las variaciones de velocidad son prácticamente despreciables.

TIPOS DEL EJE CARDAN Eje cardan descubierto: Se denomina sistema hotckiss y puede usar uno o más ejes, dependiendo esto, del tipo de vehículo

Eje macizo con cubierta exterior: se denomina tubo de torsión, el cual se encuentra unido por medio de tornillos al puente trasero. El eje solo tiene una unión universal, en la parte delantera, que lo une a la brida de la caja

ARBOLES DE TRANSMISIÓN CON JUNTAS UNIVERSALES CARDAN La juntas cardan son las más empleadas en la actualidad, ya que pueden transmitir un gran par motor y permite desplazamientos angulares de hasta 15º en las de construcción normal, llegando hasta los 25º en las de construcción especial. Tienen el inconveniente de que cuando los ejes giran desalineados que el eje cardan El cardán es un componente mecánico, descrito por primera vez por Giro lamo Cardano, que permite unir dos ejes que giran en un ángulo distinto uno respecto del otro. Su objetivo es transmitir el movimiento de rotación de un eje al otro a pesar de ese ángulo. En los vehículos de motor se suele utilizar como parte del árbol de transmisión, que lleva la fuerza desde el motor situado en la parte delantera del vehículo hacia las ruedas traseras. El principal problema que genera el cardán es que, por su configuración, el eje al que se le transmite el movimiento no gira a velocidad angular constante. En la actualidad, la configuración más común en los automóviles es el motor delantero transversal con tracción delantera. En esta confi guración, así como en otras en que el motor se ubica cerca de las ruedas motrices, no se utiliza el cardán. En estos casos la fuerza se transmite típicamente mediante semiejes y juntas homocinéticas. El cardán es fácilmente observable en camiones por su tamaño abultado, en los que el árbol de transmisión se observa como una larga pieza de metal que rota sobre sí misma cuando el vehículo está en marcha. Está ubicada longitudinalmente entre el motor y el tren trasero donde están montadas las ruedas, pudiéndose observar un cardán típicamente en el acople con el diferencial o a la salida de la caja de cambios.

Cuando se necesita trasmitir movimiento entre dos árboles concéntricos, pero con sus ejes desviados angularmente, se recurre con mucha frecuencia al cardán. La simplicidad, durabilidad y costo reducido de este acoplamiento así lo justifican. Representa un corte hecho a una unión cardán, consta de dos horquillas agujereadas colocadas a 90 grados una con respecto a la otra, y cada una acoplada rígidamente a los árboles a unir; en este caso, una de las horquillas está soldada a la barra de trasmisión y la otra presenta una superficie plana rectangular con agujeros, estos agujeros sirven para atornillar rígidamente la horquilla a un plato metálico solidario con el otro árbol a acoplar y que no se representa. La junta cardan está constituida por dos horquillas unidas entre sí por una cruceta montada sobre cojinetes de agujas encajados a presión en los alojamientos de las horquillas y sujetos a ellas mediante circlips o bridas de retención. Una de las horquillas va unida al tubo de la transmisión y la otra lleva la brida de acoplamiento para su unión al grupo propulsor del puente. En el otro lado del tubo, la junta cardan va montada sobre una unión deslizante, formada por un manguito estriado interiormente que forma parte de una de las horquillas, acoplándose al estriado del tubo. El conjunto así formado constituye una unión oscilante y deslizante. Estos árboles no sufren, generalmente, averías de ningún tipo, salvo rotura del propio árbol, en cuyo caso hay que cambiar el conjunto, ya que no admite reparación. El único desgaste que pueden sufrir está en los cojinetes de la cruceta, en cuyo caso se sustituyen éstos o se procede a cambiar la cruceta. La protección del acoplamiento estriado la asegura el casquillo guardapolvo y el engrase de las articulaciones de la junta cardan se efectúa con grase consistente por los engrasadores La oscilación de la velocidad es mayor cuanto mayor sea el ángulo aunque, normalmente, este ángulo en los vehículos es muy pequeño y, por tanto, las variaciones de velocidad son prácticamente despreciables.

JUNTA HOMOCINÉTICA GLAENCER-SPICER Consiste en dos juntas cardan unidas por una pieza de doble horquilla, de forma que el giro alterado por una de ellas es rectificado por la otra, transmitiéndose así un movimiento uniforme a las ruedas. Esta junta se puede decir que se compone de dos juntas cardan simples que se acoplan entre sí mediante un árbol muy corto. Además posee un dispositivo de centrado constituido por una rótula y una pequeña esfera, de manera que pueden deslizar a lo largo del árbol conducido. En el otro extremo del palier, o sea en la unión al diferencial, se acopla otra junta cardan deslizante, o bien en este lado del palier se dispone de una junta deslizante del tipo Glaencer.

Esta junta está constituida por un trípode donde se acoplan los rodillos alojados en las ranuras cilíndricas del manguito donde pueden deslizarse. En el interior del trípode donde se acoplan los rodillos alojados en las ranuras cilíndricas del manguito donde pueden deslizarse. En el interior del trípode se aloja el palier y, en el casquillo, el planetario, resultando una junta homocinética deslizante. El casquillo y el guardapolvos sirven de tapa y cierre del conjunto. Esta junta es de engrase permanente y se caracteriza por su reducido volumen. Tiene un rendimiento muy elevado y muy poca resistencia al deslizamiento, la junta trípode deslizante Glaencer se comporta homocinéticamente bajo cualquier ángulo, con una gran capacidad para la transmisión de pares y un elevado rendimiento mecánico. A esta junta se le denomina G. I (interior) pues siempre se coloca en el lado del diferencial. En los vehículos con tracción delantera se suele acompañar la junta anterior con una junta homocinética Glaenzer-Spicer (G. E, por utilizarse en el lado rueda) o con una junta homocinética de bolas denominada Rzeppa.

JUNTA HOMOCINÉTICA RZEPPA La junta del tipo Rzeppa o más conocida por "junta homocinética de bolas" es la más utilizada hoy en día. Esta junta suele utilizarse combinada con la Glaenzer trípode deslizante, esta última montada en el lado caja de cambios y junta Rzeppa en lado rueda, pues trabaja

perfectamente bajo condiciones de gran angularidad. Esta junta debido a su complejidad constructiva no se ha impuesto su utilización hasta no hace muchos años. La junta Rzeppa consta de seis bolas que se alojan en una jaula especial o caja de bolas (7). A su vez, las bolas son solidarias del árbol conductor y del conducido; este acoplamiento se produce debido a que las bolas también se alojan en unas gargantas toricas, que están espaciadas uniformemente a lo largo de dos piezas interior y exterior. La pieza exterior (3), en forma de campana, está unida al árbol conducido, en el lado rueda. La pieza interior (8) es el núcleo del eje conductor, eje que, a su vez, se une a la junta homocinética que sale de la caja de cambios. La disposición de las bolas y las gargantas hace que sean dos bolas las que transmiten el par, mientras que las otras cuatro aseguran el plano bisector. Tras una pequeña rotación, otras dos bolas son las que pasan a transmitir el par, mientras que las dos bolas que acaban de trabajar pasan al lado bisector. Una de las ventajas de la junta Rzeppa es su larga vida, superior generalmente a la del automóvil (esto es en teoría, por que en la práctica vemos muchos automóviles tirados en la carretera debido a la pérdida de la grasa que está en el interior del guardapolvos y que provoca una avería en la junta homocinética).

LAS UNIONES UNIVERSALES Permiten al eje adsorber los cambios de ángulos, producido por las diferencias de alturas entre el puente trasero y la caja de cambio, cuando el vehiculo esta en movimiento.

Tipos de uniones son * Flexibles * De copa * Por cruceta

Uniones flexibles: De poco uso, están constituidas por un disco de goma reforzado con telas, semejante a la de los neumáticos, a la que se atornilla por un lado el eje cardan y por el otro la brida del diferencial o la deslizante de la caja

Uniones de copa: En este tipo se combina, en un mismo conjunto, la unión universal y la brida deslizante, por los cuales funcionan dentro del elemento denominado copa

Uniones por crucetas: Son de uso más generalizado hoy en día, están montadas en las horquillas del eje y de las bridas. La cruceta es una pieza con cuatro ejes que forman ángulos de 90º entre si; cada eje entra en un dado, el cual contiene en su interior una serie de rodillos lubricados con grasa, para evitar el roce excesivo. Las crucetas, o articulaciones cardan son de acero bonificado. Las horquillas de la articulación están unidas entre si articuladamente por la pieza llamada cruceta.

LAS VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LAS JUNTAS CARDAN.

Ventajas: La principal ventaja de la junta cardan es la de poder transmitir elevados esfuerzos de rotación.

Inconvenientes: El principal inconveniente, es que cuando los ejes unidos por la junta giran desalineados, el de salida se adelanta y retrasa periódicamente respecto al de entrada, en función de la disposición que ocupan entre sí. Como consecuencia de ello, los engranajes de la caja de cambios y el puente trasero quedan sometidos a variaciones de su velocidad angular y, por lo tanto, a esfuerzos alternos que aumentan su fatiga. Cuanto mayor sea el ángulo formado por los ejes unidos a la junta, mayor es la fluctuación de la velocidad angular del eje de salida, por cuya causa las juntas cardan sólo son utilizables para desviaciones angulares máximas de 15°.

SERVICIO El mecánico automotriz cambia las cruces del eje cardán a causa del desgaste o ruido provocado por estas. Para eso, es necesario desmontar el eje cardán. Esta operación se efectúa también para quitar la caja de cambios, reparar el embrague o el diferencial.. 1 paso- Coloque el vehículo en un situó adecuado de trabajo en el elevador 2- paso levante el vehículo, dejándolo a una altura conveniente para trabajar debajo de él. 3 paso- quite el eje cardan.  –Retire las abrazaderas de las cruses 4 paso- desmonte las cruces 5 paso- lave e inspeccione las cruces Armar las cruces y poner el eje Cardán: Esta operación la efectúa el mecánico automotriz después de haber inspeccionado, reacondicionado o cuando ha sido necesario cambiar las cruces del eje cardán, o cuando el mismo ha sido desmontado para trabajar en el eje trasero, la caja de velocidades o en el embrague. 1 paso- Coloque la cruz en el eje cardan 2 paso- Ponga el eje cardán en el vehículo.

Bibliografía http://www.directindustry.es/fabricante-industrial/junta-cardan-61052.html http://www.sabelotodo.org/automovil/cardan.html http://www.mecanicavirtual.org/transmisiones.htm http://www.buenastareas.com/ensayos/Eje-Cardan/275699.html