jueves, 3 de noviembre de 2016

Junta Homocinética: ¿Qué es? ¿Para qué sirve?

Los motores de los automóviles necesitan transmitir el movimiento rotativo desde el volante motor hasta las ruedas. Para que esto sea posible es necesario utilizar varios elementos de transmisión: embrague (en el caso de transmisiones manuales), caja de cambios, diferencial y palieres.


Dado que las ruedas forman parte de la masa no suspendida del vehículo y el motor, el embrague, la caja de cambios y el diferencial forman parte de la masa suspendida, entendemos que para transmitir el movimiento de rotación del motor la unión entre ambos conjuntos no puede ser rígida, ya que el sistema de suspensión provoca casi constantemente un movimiento relativo entre ellos. 

Además, a esto hay que sumar el movimiento giratorio de las ruedas provocado por la dirección del vehículo si nos referimos al tren delantero.

Por consiguiente, es necesario añadir a la cadena cinemática un componente no rígido con las siguientes características:

1. que permita los movimientos relativos entre los elementos de la masa suspendida con las ruedas (no suspendidas),

2. que posibilite el giro de las ruedas causado por la dirección del vehículo y,

3. que además, transmita el movimiento rotativo desde el motor hasta las ruedas de forma continua y sin vibraciones.

Este elemento se denomina junta homocinética o junta de transmisión a velocidad constante.

¿QUÉ ES LA JUNTA HOMOCINÉTICA?


Una junta homocinética o junta de velocidad constante es un acoplamiento mecánico articulado en el que la velocidad de rotación del eje de salida es la misma que la del eje de entrada independientemente del ángulo de transmisión con el que trabaje la articulación.



Van ubicadas en las puntas de los palieres de transmisión y conectan dicho palier por la punta interior al diferencial y por la punta exterior a la mangueta de la rueda.


La unión articulada está bañada en grasa evitando el desgaste de los elementos internos. 

Para impedir la pérdida de la grasa debido a las fuerzas centrífugas causadas por la rotación del palier, el conjunto de la articulación va metido en un guarda-polvos flexible que además previene la contaminación de la grasa por elementos externos. El guarda-polvos va sujeto a la articulación mediante unas bridas metálicas.

¿CÓMO FUNCIONA?


Basándonos en el tipo Rzeppa (por ser el más usado hoy día), su diseño permite que el movimiento rotativo sea transmitido a través de seis bolas periféricas localizadas entre una campana exterior y un núcleo interior ranurado. 

En este diseño, las bolas están sostenidas en su posición por pequeñas ventanas en una jaula de ensamble situada entre la campana exterior y el núcleo interior. 

El diseño de la junta es tal que la posición de las bolas siempre bi-secciona (corta por la mitad) el ángulo operativo de la junta. Es un diseño ingenioso que trabaja como un engranaje de bolas. Pero en vez de dientes de engranaje que transmiten el momento de rotación a través de la junta, las bolas empujan contra sus respectivas pistas en los alojamientos interiores y exteriores.


Además del diseño mostrado, para permitir la articulación entre el eje conducido y el eje conductor, las juntas homocinéticas están provistas de un hueco estriado mediante el cual se conectan ambos ejes. 

La zona de contacto entre ellos es suficientemente ancha como para permitir un deslizamiento axial necesario cuando se altera la distancia entre la mangueta y el diferencial. 

Este deslizamiento es debido al movimiento relativo entre la rueda y la masa suspendida del vehículo.

¿PARA QUÉ SIRVE LA JUNTA HOMOCINÉTICA?

Sirve para transmitir el movimiento de rotación de un eje a otro a pesar de que ambos ejes formen un ángulo entre si y no trabajen alineados. 

A diferencia de las juntas Cardán, las juntas homocinéticas pueden transmitir el movimiento rotativo sin variar la velocidad relativa entre el eje conductor y el conducido independientemente del ángulo que formen ambos ejes. 

Por el contrario, las Juntas Cardán, a medida que aumenta el ángulo entre el eje conducido y el conductor, varían la velocidad relativa entre ambos produciendo vibraciones cíclicas.





Cuanto más aumenta el ángulo de trabajo entre los ejes, mayor se incrementa la velocidad del eje conducido con respecto al conductor durante el primer cuarto de vuelta de la transmisión. 

Luego, en el segundo cuarto se produce una deceleración y así sucesivamente en cada vuelta de transmisión mientras exista un ángulo de transmisión importante entre ambos ejes conducido y conductor. 

Al final el resultado es una vibración con pulsaciones.





Tal y como apreciamos en la gráfica las juntas Cardán, son de utilidad cuando el ángulo de transmisión entre los ejes conducido y conductor no supera los 15 o 20 grados aproximadamente, por ejemplo en las barras de transmisión que conducen el movimiento rotativo desde la zona delantera del vehículo hasta el diferencial trasero y en los palieres de la propulsión trasera donde la variación de movimiento entre las ruedas y la masa suspendida es reducida.

El problema del uso de la junta Cardán vino cuando empezó a proliferar la tracción delantera en los vehículos, donde como hemos visto ya, además del movimiento relativo entre las ruedas y la masa suspendida hay que añadir el giro de las ruedas provocado por la dirección del vehículo. 

Esto supone un trabajo de transmisión a más de 30 grados entre los ejes conducido y conductor. La junta Cardán no está preparada para ello y los ingenieros tuvieron que rediseñar un tipo de junta capaz de mantener iguales las velocidades de ambos ejes incluso con ángulos de transmisión superiores a 45 grados y así permitir la maniobrabilidad de los vehículos. 

La solución ingeniosa fue la Junta homocinética o también llamada junta de transmisión a velocidad constante.

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