Cardán: qué es y para qué sirve

El cardán es un elemento indispensable de la transmisión en un coche de tracción trasera o total. Este nodo no es demasiado complejo en el diseño, pero es muy importante – sin ella, el coche simplemente no puede moverse. Te contamos los principales hechos sobre el cardán, averías frecuentes y formas de evitarlos.

Qué es un árbol cardán y para qué se necesita

El árbol cardán, o, más sencillamente, el cardán, es una unidad de la transmisión del coche, que transmite la rotación desde la caja de cambios o la caja de transferencia a la caja de cambios de las ruedas motrices. Si estas unidades estuvieran rígidamente fijadas entre sí, podrían conectarse mediante un árbol ordinario. Pero en realidad, la caja de cambios y la caja de transferencia están situadas en planos diferentes una respecto a la otra, e incluso pueden cambiar su posición mutua durante el funcionamiento de la suspensión. Y cuanto más significativamente, mayor es el recorrido de la suspensión.

Por lo tanto, el cardán en el coche debe ser capaz de transmitir la rotación al cambiar los ángulos y la distancia entre las unidades de la transmisión. Por eso, su dispositivo es más complejo de lo que parece.

Diseño y tipos de transmisión por cardán

¿Qué aspecto tiene el árbol cardán? A primera vista parece bastante sencillo, pero en realidad incluye varios elementos importantes. He aquí en qué consiste un árbol cardán:

• eje o ejes tubulares;
• juntas angulares;
• cojinete de suspensión;
• unión de ranura;
• acoplamiento elástico.

La parte principal, más grande y más notable del árbol de transmisión es el tubo largo, que se denomina eje central. Con la misma rigidez y resistencia, un tubo hueco es más ligero que una barra maciza.

Los más sencillos y baratos son los árboles de transmisión monotubo. Pero si el cardán debe ser estructuralmente largo, se fabrica multieje a partir de varios tubos conectados de forma móvil. La foto siguiente ayudará a comprender mejor la estructura del árbol cardán.

Para conectar las partes del árbol cardán entre sí, se utilizan juntas de velocidad angular. Hay al menos dos de ellas en un árbol monotubo o más en diseños compuestos.

En la mayoría de los casos se utilizan juntas de velocidad angular desigual, denominadas cruces por su forma característica. Para cada cruz, los extremos del eje y las bridas de la transmisión están provistos de horquillas – motriz y conducida. Entre ellas hay una cruz con cuatro orejetas, cada una de las cuales contiene un cojinete de agujas. Para la fijación de la estructura se han previsto ranuras y estrías.

Los cardanes con cruz pertenecen al tipo asíncrono de engranajes cardán. La peculiaridad de este tipo de articulación es la rotación desigual de la horquilla conducida con respecto a la horquilla motriz, si sus ejes no son paralelos. En pocas palabras, la horquilla conducida reduce dos veces la velocidad de rotación y la acelera dos veces durante una revolución de la horquilla motriz, lo que genera más vibraciones.

El tipo síncrono incluye engranajes cardán, en cuya articulación se utilizan juntas de igual ángulo, o rótulas, como las que se emplean en el accionamiento de las ruedas delanteras. En su interior, una horquilla con varias láminas engrana con bolas que ruedan en ranuras especiales. Esto iguala la velocidad de rotación. Este tipo de transmisiones generan menos vibraciones, pero son más complicadas y notablemente más caras.

De los diseños exóticos, cabe recordar uno en el que se utilizan acoplamientos de goma como bisagra. Esta opción es sencilla y barata, pero en la práctica casi nunca se encuentra, porque no está diseñada para transmitir un par significativo y no funciona con grandes curvas en la transmisión.

El cojinete de suspensión, o de apoyo, se utiliza para soportar y estabilizar la rotación del cardán, si éste tiene un diseño compuesto.

Dado que las unidades conectadas por el árbol cardán se mueven unas respecto a otras, el dispositivo cardán incluye necesariamente una conexión estriada. Esto le permite cambiar su longitud en el rango requerido.

Además, la transmisión cardán incluye un acoplamiento elástico de caucho o caucho-metal, que suele instalarse en el lugar de conexión con la caja de cambios. La elasticidad del acoplamiento reduce las sacudidas y vibraciones durante el funcionamiento del mecanismo, y protege la transmisión de las cargas de choque.

Cuando las unidades conectadas están fuertemente desplazadas entre sí, se instala un árbol cardán con dos cruces.

Diagnóstico de averías del árbol cardán

Por regla general, el desgaste y el mal funcionamiento del árbol cardán durante la conducción se manifiestan por diversos ruidos, así como por vibraciones que se producen cuando gira rápidamente. He aquí los principales síntomas y las formas de reparar su árbol cardán.

Chasquidos, un golpe seco (como en un tubo vacío) al tocar. Vibraciones al acelerar o soltar el gas. Causas:

1. Desgaste del travesaño del árbol de transmisión. Es necesario sustituir el travesaño, no hay otras opciones.
2. Desgaste de estrías del árbol de transmisión. Eliminar el módulo con estrías o parte del eje o conjunto del eje.
3. Apriete flojo de los tornillos que sujetan el árbol de transmisión a las bridas de las unidades. Todos los tornillos deben estar apretados.

Chirrido cuando el eje está trabajando (su aparición puede depender del ángulo de funcionamiento del mecanismo). Causas:

1. La junta transversal del árbol cardán está atascada. Es necesario sustituir la articulación.
2. La rótula está atascada. Si está ligeramente desgastada, se puede reconstruir y lubricar, si está muy desgastada, es necesario sustituir la rótula.

Vibración del cardán al conducir. Motivos:

1. Desequilibrio del cardán. Por regla general, esto ocurre después de su desmontaje/montaje incorrecto con la sustitución de travesaños u otros elementos.
2. Violación de la suavidad en las juntas transversales. Es necesario sustituir las juntas desgastadas.
3. Falta de lubricación en las uniones estriadas del árbol de transmisión. Desmontar y lubricar los nudos.
4. Pérdida de placas de equilibrado. Eliminado mediante equilibrado.
5. Daños mecánicos en el tubo cardán. En este caso, sólo es posible la sustitución de la pieza por una nueva.

Aullidos o silbidos durante el funcionamiento

La causa más probable es el desgaste del cojinete de suspensión del árbol de transmisión. Es necesario sustituirlo.

Cómo comprobar el estado del cardán

El diagnóstico de la transmisión por cardán es bastante sencillo, y si dispone de un foso o un ascensor, es muy posible que lo realice usted mismo; después de todo, todos los elementos se encuentran a la vista. Esto es lo que hay que comprobar:

1. Rastros de daños mecánicos en el eje y otros elementos de la transmisión cardan – deben estar ausentes.
   Juntas o travesaños. No debe haber holgura en ellos. Se pueden sentir al intentar girar el eje con las manos o al mover el tubo de un lado a otro.
2. Pulsos de las articulaciones. Deben estar intactos, sin desgarros, grietas ni restos de aceite exprimido.
3. Acoplamiento elástico. Son inadmisibles las grietas y más aún los desgarros. Es mejor inspeccionar el acoplamiento al girar el eje.
4. Rodamiento de suspensión. Si se toman los dos ejes del cardán a ambos lados del cojinete y se sacuden para separarlos, no deben producirse holguras ni vibraciones.
5. Junta estriada. No debe tener holgura – esto debe comprobarse balanceando y girando el eje.
6. Los elementos de conexión de la transmisión de la TDF. Asegúrese de que todos los elementos de fijación están en su sitio y correctamente apretados.

Totales

• El cardán es un nudo de la transmisión del automóvil, que transmite la rotación desde la caja de cambios o la caja de transferencia a la caja de cambios de las ruedas motrices, situadas en diferentes planos.
• Los principales elementos del cardán – eje o ejes tubulares, juntas de velocidad angular, cojinete de suspensión, junta estriada, acoplamiento elástico
• Los principales fallos del cardán, como golpes o sonidos extraños durante el funcionamiento, están asociados al desgaste de sus elementos móviles. También el cardán puede estar desequilibrado.
• El estado de los elementos del árbol cardán es fácil de comprobar de forma independiente si se dispone de un foso o un elevador.