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Un eje es un elemento constructivo destinado a guiar el movimiento de movimiento de rotación a una pieza o de un conjunto de piezas, como una rueda o un engranaje. Un eje se aloja por un diámetro exterior al diámetro interior de un agujero, como el de cojinete o un cubo, con el cual tiene un determinado tipo de ajuste. En algunos casos el eje es fijo —nogira— y un sistema de rodamientos o de bujes inserto en el centro de la pieza permiten que esta gire a alrededor del eje. En otros casos, la rueda gira solidariamente al eje y sistema de guiado se encuentra en la superficie que soporta el eje.

Ejes de un vehículo

Se denominan ejes de un vehículo a las líneas imaginarias de dirección transversal respecto a las cuales giran las ruedas cuando el vehículo avanza recto. En los ciclos, estos ejes coinciden con los ejes de las ruedas y en los vehículos con ruedas a cada lado, se denomina eje a la recta transversal que une los centros de dos ruedas.

Los ejes son componentes del mecanismo de un vehículo. Los ejes mantienen la posición relativa de las ruedas entre sí y estas respecto al chasis del vehículo. En la mayoría de los vehículos las ruedas son la única parte que toca el suelo y los ejes deben soportar el peso del vehículo así como cualquier carga adicional que este transporte, junto con otros esfuerzos como las fuerzas de aceleración y frenado. Además del objetivo de componente estructural, los ejes deben cumplir con una o más de las siguientes funciones dependiendo del diseño del vehículo:

Transmisión: uno o más ejes deben formar parte del sistema de transmisión. Un sistema mecánico ejerce un fuerza descentrada sobre el eje que, con la reacción del apoyo del eje, da lugar a un momento de fuerzas sobre el eje que es transferido hacia las ruedas para la aceleración del vehículo.
Frenado: para disminuir la velocidad de un vehículo se aplica una fuerza descentrada de forma que, con la reacción del apoyo del eje, se forma un momento de fuerzas en sentido contrario a la rotación de la rueda. Tanto los frenos de disco como los freno de tambor, ejercen esta fuerza descantrada. Además puede aplicarse el freno motor a través de la transmisión, que tiene un efecto más significativo en vehículos pesados y con relativamente poca deceleración máxima.
Guía: el eje de una rueda debe además guiar la rueda para que no se desplace axialmente, así como que no gire involuntariamente respecto a un eje perpendicular al eje de giro. El sistema de dirección controla el ángulo de guiado de las ruedas respecto al chasis, en la mayoría de los casos solo las del el eje delantero.

Características estructurales

Un eje rígido es una barra rígida que une una rueda de un lado con otra rueda del otro lado. Este elemento puede ser o no concéntrico con el eje de giro de las ruedas. Este tipo de diseño es más simple que el de eje independiente y proporciona una mayor rigidez y resistencia al guiado de las ruedas, pero normalmente proporciona menos confort y maniobrabilidad al circular por baches a alta velocidad. Los ejes rígidos son utilizados trenes y en los ejes traseros de camiones y vehículos todo terreno. El eje rígido puede no transmitir el movimiento de rotación, siendo posible así el uso de un mecanismo diferencial que permita que la rueda de un lado gire a una velocidad diferente a la del otro lado, lo cual es necesario en las curvas para disminuir el deslizamiento.

En los ejes independientes o de suspensión independiente, cada rueda está unida a un eje por separado. Los vehículos de pasajeros modernos generalmente tienen este tipo de eje delante y detrás. Con este tipo de eje la masa no suspendida es menor y cada rueda tiene suspensión por separado y por consiguiente reaccionan de forma diferente que con un eje rígido, proporcionando más confort y maniobrabilidad a circular sobre baches.

Los ejes en tándem son grupos de dos o más ejes próximos. Los camiones usan este tipo de configuración para proveer una mayor capacidad de carga, dadas las limitaciones de carga sobre un único eje.

Eje motriz

Artículo principal: Eje motriz

Un eje que es propulsado por el motor se llama eje de propulsión.

Los automóviles modernos con tracción delantera típicamente combinan la caja de cambios y el eje delantero en una sola unidad llamada transaxle o conjunto motriz. El eje motriz se divide con un mecanismo de diferencial y juntas universales entre los dos semiejes. Cada eje está conectado a las ruedas mediante juntas homocinéticas que permiten a la rueda moverse libremente en sentido vertical y guiar las ruedas en las curvas mediante el sistema de dirección.

En vehículos con tracción trasera, es posible utilizar juntas cardan, ya que los ejes de las ruedas no cambian de orientación y no se varía la relación de transmisión con el desplazamiento vertical de las ruedas.

Algunos diseños simples, tal como en los karts, a veces se utiliza una sola rueda motriz. El eje de propulsión es un eje dividido que sólo conduce a una rueda.

Eje libre

Un eje libre es aquel que no forma parte del sistema de transmisión y gira libre. El eje trasero en un automóvil con tracción delantera se puede considerar un eje libre. Los camiones y remolques utilizan tracción trasera debido a su reparto de cargas, a las ventajas del eje rígido para estos vehículos, lo que permite el uso de ruedas libres delanteras.

Algunos camiones y remolques tienen un eje portador, que es un eje libre en tándem que puede subirse o bajarse con mecanismos neumáticos para que soporte o no parte del peso del vehículo. El eje se pude bajar para incrementar la capacidad de carga o para distribuir el peso sobre más ruedas, por ejemplo para cruzar un puente con restricciones de peso por eje. Cuando no se utilizan se levantan del suelo para disminuir el desgaste en los neumaticos debido a la deriva en las curvas. Varios fabricantes ofrecen sistemas neumáticos controlados por computadora para que el eje portador baje automáticamente cuando se alcanza un determinado nivel de carga.

Véase también

Patentes

Patente USPTO n.º 772571, D. Balachowsky y P Caire, Eje propulsión

Referencias

Esta obra contiene una traducción derivada de «axle» de Wikipedia en inglés, publicada por sus editores bajo la Licencia de documentación libre de GNU y la Licencia Creative Commons Atribución-CompartirIgual 4.0 Internacional.

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 Algunos diseños simples, tal como en los [[Karting|karts]], a veces se utiliza una sola rueda motriz. El eje de propulsión es un eje dividido que sólo conduce a una rueda.
-El eje de propulsión se halla ubicado entre la caja de velocidades y el puente trasero en los vehículos "simple tracción". En los "doble tracción" dos ejes de propulsión están instalados entre la caja de transferencia y los puentes delantero y trasero.
-La necesidad de contar con ejes de propulsión provistos de "articulaciones universales" o "juntas universales", surge de o siguiente: el puente recibe uno serie de oscilaciones que, con variada intensidad, le transmiten los elásticos mediante los cuales se une al bastidor. Por ello, el movimiento de giro del motor transmitido a través de la caja, no puede llegar al puente o través de un elemento rígido e inextensible, sino mediante otro que sea capaz de compensar las diferencias de longitud entre aquéllos, provocadas por dichas oscilaciones.
-La compensación de longitud es lograda por un eje que se dcsliz0 dentro de un tubo y los oscilaciones, son absorbidos por el movimiento de las "articulaciones universales", formadas por uno cruceta en coda extremo del eje de propulsión, que le permiten una variación angular.
-Referente a su instalaci6n, la porte corto del eje de propulsión se ubico hacia la caja de velocidades, paro resguardar la sección estriada (deslizante) del polvo o barro del camino, que podrían causar en ésta un efecto de esmeril, dañándolo rápidamente. También incide la mayor altura de la caja de velocidades al suelo, con respecto a la cubierta del diferencial. DESCRIPCION
-Todos las unidades son equipadas con ejes de propulsión del tipo tubular y articulaciones universales marca Spicer , tipo cardánico.
-Están constituidos por tres portes principales:
-Árbol, horquilla deslizante y articulaciones universales (Fig. 184), que se describen a continuación:
-ARBOL. Constituye la parte larga del eje de propulsión. Está formado por un tubo de acero que lleva soldados eléctricamente, un terminal estriado con dientes rectos en un extremo y una horquilla para la articulación universal en el otro extremo. Cerca de los extremos del tubo, se instalan los contrapesos del balanceo dinámico al que es sometido el eje de propulsión.
-HORQUILLA DESLIZANTE. Es la parte corta del eje de propulsión. Construida en acero forjado, es una pieza homogénea que constituye la horquilla para la articulación universal y en su parte central, posee un agujero ranurado con dientes rectos, donde deslizará el terminal estriado del árbol. Su prolongación, es denominada "Manguito de la horquilla".
-El extremo del manguito que da hacia la horquilla, se halla obstruido por un tapón metálico que en su centro pasee un orificio por donde saldrá el lubricante en exceso. En su superficie exterior lleva un niple de lubricación y en el otro extremo, se encuentra una tapa metálica roscada, que actúa sobre la junta de goma y una arandela plana.
-ARTICULACIONES UNIVERSALES. Construidas en acero forjado, presentan el aspecto de una cruz, pues tiene sus cuatro brazos dispuestos a 90º uno del otro, razón por la cual se las denomina crucetas. En su cuerpo llevan un niple de lubricación que se comunica con los canales internos que proveen de lubricante a cada cojinete, incluido en el extrema de los brazos (Fig. 187).
-Dichos cojinetes son de rodillos del tipo de aguja y poseen un retén de goma y cubeta en forma de tapa. Para mantener esta ajustada en su sitio lleva, en dos brazos opuestos, un anillo reten
-Medición y Diferencias Fundamentales. Toda vez que se alude a la longitud de un eje de propulsión, la medida de referencia estará determinada por la distancia entre centros de las cubetas de los cojinetes de crucetas, hallándose el eje completamente comprimido. Esto es lo que se denomina "longitud de control" y cuyos valores, para estos vehículos, se incluyen en las ''Especificaciones de Servicio''.
-Las diferencias más notables entre los ejes de propulsión de un vehículo Jeep doble tracción, estriba en que el eje de propulsión delantero, es más largo y fino que el trasero. En la Estonciera, Utilitario y Baqueano doble tracción, el eje de propulsión trasero es mas largo que el delantero.
-Entre ejes de propulsión traseros de vehículos doble y simple tracción, el de doble tracción es más corto que el de simple y por lo tonta no son intercambiables.
-En cuanto al montaje, los ejes de propulsión de Jeep, Estonciera y Utilitario se acoplan mediante la horquilla de la caja en un extremo y por el otro, en la horquilla del piñón de mando del puente. Las juntas universales empleadas en estos vehículos son similares en su construcción. En lo referente a sujeción, son del tipo de bulones en "U", del tipo de anillos retén o ambos a la vez, o sea, con bulones en "U" y anillos retén.
-DESMONTAJE Y MONTAJE
-Desmontaje. Antes de procurarlo y para facilitar la posterior inspección del eje, recomendamos marcar la posición en que está instalado en las horquillas y donde actúan sus partes deslizantes (Fig. 189).
-Quitar las tuercas de los bulones en "U", que sujetan la cruceta a la horquilla de la caja y del puente, a la vez que se retiran las cubetas y los rodillos del cojinete, para no correr el riesgo de extraviarlas.
-Introducir el eje estriado del árbol en la horquilla deslizante, la suficiente como para poder retirar el eje de propulsión.
-Con el eje afuera del vehículo, sacar las anillos reten que sujetan las otras cubetas, usando una pinza adecuada y comprimiendo con ellas los dos extremos del anillo a la vez ayudándose con un destornillador (Fig. 190). Si el anillo no sale completamente de su alojamiento, golpear con suavidad sobre la cubeta para que deje de presionar en aquel.
-Quitados los anillos de presión, empujar sobre una cubeta hasta que la otra quede libre de la horquilla, cuidando de no extraviar los rodillas del cojinete y luego, retirar la otra cubeta. Para realizar esto con facilidad y no correr el riesgo de dañar los cojinetes de la cruceta, usar la herramienta especial con su suplemento adecuado (Fig. 191).
-CUIDADO
-Antes de extraer las cubetas de la cruceta, sacar el niple de lubricación de la misma pues, al trabajar la herramienta puede romperse aquél.
-Reunir todos los componentes de las crucetas y lavarlos con un solvente adecuado, excepto los juntas que deberán ser desechadas.
-Montaje. Proceder en orden inverso al empleado para el desmontaje.
-Con una llave de torsión, apretar las tuercas de los bulones en "U" que sujetan los crucetas a sus respectivas horquillas, de 2,1 a 2,8 mkg (15 a 20 pie-lbs).
-DESARME E INSPECCION
-Desarme. Una vez desmontado el eje de propulsión y extraídas ambas crucetas, para separar el árbol de la horquilla deslizante, sólo es necesario en los Jeep desenroscar la tapa guardapolvo en el extremo de aquélla.
-Inspección. Limpiar a fondo todos los componentes del eje de propulsión con un solvente adecuado, para proceder a una minuciosa inspección.
-Arbol. Verificar el extremo estriado, por posibilidad de dientes mellados, astillados a desgaste excesivo, como también, por torcedura de todo el extremo en sí.
-Controlar el estado de las soldaduras, y la horquilla soporte de la tuerca por rotura a evidencia de rajaduras. El tubo del árbol, por rajaduras a abolladuras.
-Por cualquiera de los daños mencionados, cuya reparación no sea posible, resulte antieconómico a dé lugar a dudas sobre su correcto funcionamiento, será conveniente reemplazar el conjunto.
-Horquilla deslizante. Verificar el ranurado de dientes rectos por probables melladuras, astillamiento a desgaste excesivo. La horquilla soporte de la cruceta por rotura a rajaduras. Comprobar el estado de la rosca para la tapa y el niple de lubricación por funcionamiento correcto. Existiendo un deterioro notable, reemplazar la pieza.
-Crucetas. Verificar los extremos de las crucetas, que en realidad son las pistas de rodamiento del cojinete a rodillos, por evidencia de picaduras, ondulación a desgaste excesivo. Encontrándose cualquiera de estas fallas, colocar crucetas nuevas. Inspeccionar los rodillos de los cojinetes por posibles picaduras a astillamiento, en cuyo caso será necesario reemplazarlos. Lo mismo, para las cubetas de los cojinetes.
-Comprobar el estado de los niples de lubricación y con una engrasadora controlar que el lubricante llegue a los cuatro extremos por igual, en razón de que cualquier conducto interno podría estar obstruida (Fig. 187). Subsanar este inconveniente, limpiando los conductos, juntas y retenes. Toda vez que se proceda a desarmar el eje, los retenes de las crucetas y la junta de la horquilla deslizante, deberán reponerse por nuevos sin excepción.
-ARMADO Y AJUSTE
-Armado. Invertir la operación empleado para el desarme. La única precaución que debe tomarse, es que instalado el extremo estriado en la horquilla deslizante, los orificios de ambos horquillas queden sobre una misma línea , enfrentadas las marcas hechas previo a su desmontaje.
-Por último, aconsejamos no olvidarse de lubricar el eje de propulsión y las crucetas, y apretar las tuercas de los bulones en "U", a la torsión de 2,1 a 2,5 mkg (15 a 18 pie-lbs).
-CUIDADO
-Recordar que las crucetas y el eje de propulsión (con la horquilla deslizante), deben ser lubricadas siempre a baja presión pues, haciéndolo a alta presión, se corre el riesgo de dañar los retenes de las crucetas y del eje, con la consiguiente pérdida del lubricante y el rápido desgaste de esos elementos
-La lubricación deberá efectuarse cada 1.500 km. (Periodo de Mantenimiento), con lubricante para chasis, Nº 1 en verano y Nº 0 en invierno.
-Ajuste. En realidad, el eje de propulsión no tiene ningún ajuste específico. Para todos los modelos, solamente podría dársele carácter de tal, a la excentricidad máxima permisible del árbol, medida en el centro del tubo, cuya valores de 0,381 mm (.015"); y de 0,254 mm (.010") en una sección de 38 mm (1 1/2"), tomado desde las soldaduras en cada extremo del tubo, hacia el centro del mismo. Es decir, que el control se realiza en tres puntos del árbol: extremo anterior, centro y extremo posterior.
-La verificación puede realizarse colocando el árbol del eje entre puntas, en un torno u otro elemento apropiado, realizando el control con un comparador a dial.
-También puede hacerse con el eje de propulsión montado en el vehículo. Para ello, colocar la palanca de cambios en neutral y levantar del suelo las ruedas posteriores. Instalar el comparador a dial y girar a mano el eje de propulsión.
-En ambos casos, antes de efectuar la medición, limpiar con tela esmeril las tres secciones a verificar, para evitar que grumos de pintura o suciedad interfieran el instrumento de medición. Si la excentricidad no estuviera comprendida entre aquellas tolerancias, verificar el estado de las horquillas (caja y puente), y el apriete correcto de las tuercas de los bulones en "U". Medir la excentricidad del eje en el lugar más cercano a la horquilla y marcar ésta para indicar el punto de máxima descentración. Desconectar la junta universal, girar media vuelta (180º) la horquilla y volver a montar la junta universal. Realizar nuevamente la medición y si la máxima excentricidad se registra en el mismo punto de la horquilla que antes, aunque el valor de la medici6n sea distinta, puede admitirse que es la horquilla quien ocasiona dicha descentración.
-Siendo imposible alcanzar los valores de la tolerancia, a pesar de haberse girado las horquillas, será conveniente reemplazar el eje de propulsión a aquéllos caso contrario, el eje no funcionará con suavidad, sin vibraciones, dado que no se encuentra perfectamente alineado, equilibrado y concéntrico.
-En cuanto al balanceo dinámico del eje de propulsión, su valor máximo deberá ser de 36 gr.cm. (.500 pulg.oz.), medido en cada extremo a 3.200 r.p.m.
 === Eje libre ===