Cojinetes de cubo de rueda: diferencias de diseño, sellado y montaje automotriz

Una unidad de cubo que mide la tolerancia interna en el banco aún puede provocar una falla del ABS dentro de los primeros cientos de kilómetros si el anillo codificador está colocado en la dirección incorrecta o si la distancia del sensor cae fuera de la ventana que espera la unidad de control. En los vehículos con tracción delantera, el cojinete del cubo de la rueda transporta la masa del vehículo, fija la posición del disco de freno y de la rueda y, en los modelos con codificador integrado, también genera la señal de velocidad de la rueda. La generación, la arquitectura del sello, el tipo de codificador y el método de montaje deben estar alineados antes de presionar o atornillar la pieza.

Cuatro generaciones de unidades de cubo y lo que cambia cada una durante el montaje

Los cojinetes de cubo de rueda se fabrican en cuatro generaciones, y la generación decide cómo se ubica la unidad en el muñón, dónde se establece el juego axial y qué opciones de sellado y codificador permite el diseño.

Las unidades de primera generación son un par combinado de rodamientos de contacto angular de una hilera o un rodamiento de dos hileras con anillos exteriores separados, presionados en el muñón. La brida del cubo es una pieza separada, el juego axial se ajusta durante el montaje y el sello se asienta fuera del rodamiento. El mantenimiento significa presionar, no desatornillar.

Las unidades de segunda generación sueldan o forman la brida en el anillo exterior. El disco de freno y la rueda se atornillan directamente al cojinete, pero la unidad todavía tiene un ajuste de interferencia en el muñón, por lo que la tolerancia del orificio y las herramientas de presión aún deciden si el conjunto funciona correctamente.

Las unidades de tercera generación también agregan una brida en el anillo interior y se convierten en un cartucho atornillado. La holgura se establece en fábrica, la unidad está sellada de por vida, el codificador está integrado y el conjunto completo se reemplaza con nuevos pernos de montaje apretados según la cifra del fabricante del vehículo.

Las unidades de cuarta generación estrian el anillo interior sobre el muñón de la junta homocinética, de modo que el cubo también transmite el par motor a los ejes motrices.

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Bola o rodillo cónico: hacer coincidir el elemento rodante con el caso de carga

Las unidades de bolas de contacto angular de doble hilera cubren las cargas por eje de los turismos, mientras que las unidades de rodillos cónicos se especifican donde la carga radial es mayor y el cubo también debe absorber fuerzas de compensación.

Las unidades de cubo de bolas suelen tener ángulos de contacto de entre 25 y 35 grados, lo que mantiene la fricción y el ruido bajos a costa de la capacidad axial. Las unidades de rodillos cónicos utilizan contacto lineal, transportan más carga radial en la misma envolvente y aparecen en vehículos comerciales ligeros, SUV, remolques y maquinaria agrícola conjuntos de ejes. También son menos indulgentes: el juego axial fuera de la banda del fabricante produce oscilaciones del disco, mientras que la precarga excesiva eleva la temperatura de funcionamiento y acorta la vida útil de la grasa.

La vida nominal sigue la base ISO 281, L10 = (C/P)^p en millones de revoluciones con una confiabilidad del 90 por ciento, con p = 3 para rodamientos de bolas y p = 10/3 para rodamientos de rodillos. Cálculo ilustrativo: con una capacidad dinámica de 30 kN y una carga equivalente de 6 kN, una unidad de bolas devuelve (30/6)^3 = 125 millones de revoluciones, mientras que las mismas cifras en una unidad de rodillos cónicos devuelven aproximadamente 214 millones.

En una unidad de cubo sellada y preestablecida, la grasa y el sello deciden la vida útil. El acero de la pista de rodadura rara vez tiene la oportunidad de fatigarse primero.

Estructuras de sellado: dónde realmente comienzan las fallas en los cojinetes de las mazas

La arquitectura del sello separa un buje que dura toda la vida útil del vehículo de uno que falla después de dos inviernos, y el sello del codificador es el componente que con mayor frecuencia se instala al revés.

Los sellos de labio de contacto son la base: un labio de elastómero adherido que se extiende sobre una superficie rectificada, generalmente respaldado por un labio de polvo secundario. Los sellos de casete añaden un deflector de metal y varios labios en una unidad prensada, lo que mejora la exclusión de agua y arena a costa de una mayor resistencia. Los sellos laberínticos no tienen contacto y funcionan en frío, pero ofrecen una protección limitada contra la inmersión o la limpieza con vapor. Las juntas codificadoras combinan la función de sellado con un anillo de goma magnetizado que lee un sensor ABS activo.

La elección del elastómero establece la ventana de temperatura. El nitrilo (NBR) está clasificado para funcionamiento continuo desde aproximadamente -40 hasta más 100 grados Celsius, el fluoroelastómero (FKM) desde aproximadamente -20 hasta más 200 grados Celsius, lo que permite ganar espacio libre a alta temperatura al precio de la flexibilidad a baja temperatura. Esas son clasificaciones típicas de las hojas de datos y se mueven con el compuesto y el ciclo de trabajo.

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Comprobaciones de compatibilidad antes de encender una unidad central

Seis comprobaciones deciden si una unidad de maza es compatible: geometría del orificio y de la brida, tipo de señal del codificador, especificaciones de sello y grasa, método de montaje y torque de los pernos, descentramiento de la interfaz del disco de freno y la condición de la articulación y la junta de acoplamiento.

• Dimensiones: el orificio, el diámetro exterior, el ancho y el desplazamiento de la brida deben coincidir con la unidad original, no solo con el orificio del rodamiento impreso en un catálogo.
• Codificador: los sensores activos necesitan un anillo magnetizado con el número de polos y el patrón de señal que espera la unidad de control, mientras que los sistemas inductivos pasivos utilizan un anillo dentado.
• Sello y grasa: el rango de temperatura, la exposición al agua y el tipo de espesante deben adaptarse al ciclo de trabajo, porque mezclar espesantes incompatibles ablanda la grasa.
• Montaje: las unidades de segunda generación necesitan un ajuste de interferencia controlado y una herramienta de presión que cargue solo el aro exterior, mientras que las unidades de tercera generación necesitan pernos nuevos y la secuencia de torsión especificada.
• Interfaz de freno: el descentramiento de la cara de la brida se transfiere directamente a la variación del espesor del disco y a la pulsación del pedal.
• Piezas acopladas: un orificio de articulación deforme o corroído acortará la vida útil de una maza nueva independientemente de la calidad del rodamiento.

Los requisitos son específicos de la plataforma y el mismo diámetro de 42 mm puede aparecer en tres configuraciones diferentes. Catálogos basados en aplicaciones, como el gama de rodamientos para automóviles , haga que esa verificación cruzada sea más rápida que una búsqueda de dimensión pura.

Práctica de instalación que decide la vida útil

Una instalación correcta del buje sigue cinco pasos y ninguno de ellos implica un martillo.

1. Limpie el orificio del muñón, elimine la corrosión y verifique la redondez con un micrómetro interno antes de presionar algo.
2. Aplique fuerza de presión al anillo exterior sólo en unidades de segunda generación; cargar el anillo interior empuja la fuerza a través de las pistas de rodadura y las embellece.
3. Asiente la unidad completamente, luego verifique el descentramiento de la cara de la brida con un indicador de cuadrante según el límite del fabricante del vehículo en lugar de una cifra genérica.
4. Apriete los pernos de montaje o la tuerca del cubo con la rueda levantada del suelo, siguiendo la secuencia y la figura de los datos de servicio.
5. Confirme la salida del sensor con un alcance o una herramienta de escaneo y complete una prueba en carretera antes de soltar el vehículo.

Preguntas que surgen en el mostrador

¿Cuál es la diferencia entre un rodamiento de rueda y un rodamiento de unidad de cubo?

Un cojinete de rueda es el conjunto de elementos rodantes por sí solo. Un cojinete de unidad de cubo agrega la brida, la holgura ajustada en fábrica, el llenado de grasa de por vida y, a partir de la segunda generación, el codificador. Un rodamiento de rueda de primera generación se puede reemplazar por sí solo, mientras que una unidad de tercera generación se reemplaza como un conjunto completo atornillado.

¿Se puede seguir atornillando un buje con el codificador incorrecto?

Sí, y ese es el problema. La brida y el orificio encajan perfectamente, pero un anillo con el número de polos o la dirección de orientación incorrectos no produce ninguna señal utilizable y la lámpara ABS regresa dentro del primer ciclo de conducción. Haga coincidir el codificador con el tipo de sensor antes de realizar el pedido.

¿Es necesario volver a engrasar las unidades de cubo sellado?

No. Las unidades selladas de por vida se llenan una vez durante el ensamblaje y al abrirlas se destruye el sello. Sólo se vuelven a engrasar los rodamientos de primera generación en servicio, en el intervalo especificado por el fabricante del vehículo, utilizando una grasa con un espesante compatible y grado NLGI.

¿Qué junta se adapta mejor al lavado a alta presión?

Un sello de casete con múltiples labios y un deflector resiste mejor los chorros de agua que un sello de un solo labio, pero ningún sello de labio sobrevive a un chorro dirigido directamente al labio. Mantenga la boquilla fuera del espacio del sello y fuera de la cara del codificador.