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Semiárboles para vehículos con tracción delantera (palieres)

Los vehículos con motor y tracción delanteras deben utilizar para transmitir el movimiento de la caja de cambios (diferencial) a las ruedas, un sistema de transmisión con unas juntas que permitan tanto el movimiento oscilante de la suspensión como el movimiento de orientación de las ruedas, ya que estas ruedas ademas de ser motrices son directrices.

Para este tipo de transmisiones no puede utilizarse juntas cardan, pues como ya se ha comentado anteriormente, las velocidades de los dos árboles unidos a este tipo de juntas, cuando están formando un cierto ángulo, no son iguales en todo momento. La velocidad de giro que reciben de la caja de cambios es regular, pero a la salida de la junta, en cada vuelta aumenta dos veces y disminuye otras dos, lo que significa un giro de impulsos cuando el ángulo formado por los dos ángulos es grande, como ocurre cuando el vehículo toma una curva. En una tracción delantera hay que tener presente que el árbol intermedio alcanza fácilmenteángulos del orden de 20º con el árbol de salida del diferencial como consecuencia de los desplazamientos de la suspensión. Por otra parte, el árbol conducido, que ataca a la rueda motriz y directriz, alcanza ángulos de unos 40º con el árbol intermedio como consecuencia del giro de orientación de las ruedas.

Para evitar los inconvenientes de las juntas cardan en transmisiones delanteras se utilizan juntas homocinéticas de las que existen varios diseños:

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, transmitiendose 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 esta constituida por un trípode (1) donde se acoplan los rodillos (2) alojados en las ranuras cilíndricas del manguito (3) donde pueden deslizarse. En el interior del trípode (1) donde se acoplan los rodillos (2) alojados en las ranuras cilíndricas del manguito (3) donde pueden deslizarse. En el interior del trípode (1) se aloja el palier (6) y, en el casquillo (3), el planetario (7), resultando una junta homocinética deslizante. El casquillo (4) y el guardapolvos (5) 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 homocineticamente 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 mas conocida por "junta homocinética de bolas" es la mas utilizada hoy en día. Esta junta suele utilizarse combinada con la Glaenzer trípode deslizante (ver figura superior), esta ultima 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, esta 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 practica vemos muchos automóviles tirados en la carretera debido a la perdida de la grasa que esta en el interior del guardapolvos y que provoca una avería en la junta homocinética).

Vemos que la junta homocinética Rzeppa es uno de los componentes mecánicos del automóvil mas complejos y que juega un papel muy destacado dentro de su funcionamiento, controlando tanto la tracción como la dirección de las ruedas, de hay la gran precisión necesaria en el proceso de fabricación de la misma.

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 practica vemos muchos automóviles tirados en la carretera debido a la perdida de la grasa que esta en el interior del guardapolvos y que provoca una avería en la junta homocinética). Los fabricantes de automóviles no aplican un mantenimiento preventivo de este elemento, simplemente se aconseja a los profesionales de la reparación (mecánicos) que realizen una inspección visual del guardapolvos del palier, cosa que no sirve para mucho, por que el guardapolvos a partir de un numero de km o un determinado tiempo de utilización del vehículo, se rasga, se rompe por que el guardapolvos es de goma y este material tiende a endurecerse perdiendo sus propiedades elásticas por lo que llega un momento en que se rompe, dejando salir la grasa consistente que lubrica la junta, por lo que esta se deteriora rapidamente ocasionando una avería grave en la transmisión.
Para evitar este inconveniente seria recomendable cambiar el guardapolvos del palier entre los 100.000 o 150.000 km, con esto evitariamos una avería grave en el vehículo que en la mayor parte de las veces nos deja tirado en la carretera.

Otras juntas homocinéticas menos utilizadas o ya en desuso son:

• Junta homocinética Tracta
  Desarrollada en los años 20 del siglo pasado, se trata de una junta sencilla y relativamente fácil de fabricar. Los árboles de entrada y salida incorporan unas horquillas que se acoplan a dos piezas centrales, que hacen el efecto del árbol intermedio de las juntas. Estas dos piezas centrales, que denominaremos "nueces" por su enorme parecido con este alimento. Las nueces son macho y hembra, y se acoplan entre sí de manera que los elementos que transmiten el movimiento están siempre en el plano bisector.
  Los ángulos a los que puede trabajar esta junta son importantes; no obstante, cuando alcanzan valores del orden de 45º no permiten la transmisión de pares de elevado valor. La angularidad de la junta viene limitada por la geometría y la resistencia; en esas condiciones surgen movimientos relativos entre las piezas que dan lugar a rozamientos intensos que producen incrementos de temperatura. Ello limitara la vida de la junta, por lo que los pares a transmitir bajo ángulos fuertes tienen que ser mas bajos que los que podría transmitir con los arboles conductor y conducido en prolongación uno del otro.

• Junta homocinética Bendix-Weiss
  Esta junta como la Rzeppa utiliza bolas que proporcionan las puntos de contacto propulsores, en está no hay jaula que controle las bolas, las cuales van perfectamente ajustadas en sus pistas entre las dos mitades del acoplamiento. Las cuatro bolas deslizantes son fijadas por una bola interior taladrada que gira sobre un pasador alojado en el semieje exterior. El plano de los puntos de contacto se mantiene en la bisectriz del ángulo de los dos semiejes, pero la posición de las bolas se consigue por el "roce del rodamiento" entre las cuatro bolas y sus pistas.