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Sistema de Dirección
•   El conjunto de mecanismos que componen el sistema de dirección
    tienen la misión de orientar las ruedas delanteras para que el
    vehículo tome la trayectoria deseada por el conductor.




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Características que deben reunir todo sistema
                  dirección




               Seguridad
               Suavidad
               Precisión
               Irreversibilidad




                   Vicent Lletí
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Características que deben reunir todo sistema
                       dirección


  Seguridad: depende de la fiabilidad del mecanismo, de la calidad de
los materiales empleados y del entretenimiento adecuado.



  Suavidad: se consigue con un montaje preciso, una
desmultiplicación adecuada y un perfecto engrase.




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Características que deben reunir todo sistema
                        dirección


  Precisión: se consigue haciendo que la dirección no sea muy dura ni
muy suave. Si la dirección es muy dura por un excesivo ataque (mal
reglaje) o pequeña desmultiplicación (inadecuada), la conducción se
hace fatigosa e imprecisa; por el contrario, si es muy suave, por causa
de una desmultiplicación grande, el conductor no siente la dirección y
el vehículo sigue una trayectoria imprecisa.

  Irreversibilidad: consiste en que el volante debe mandar el giro a las
pero, por el contrario, las oscilaciones que toman estas, debido a las
incidencias del terreno, no deben se transmitidas al volante. Esto se
consigue dando a los filetes del sin fin la inclinación adecuada, que
debe ser relativamente pequeña.




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Como las trayectorias a recorrer por la ruedas directrices son distintas
en una curva (la rueda exterior ha de recorrer un camino mas largo por
ser mayor su radio de giro, como se ve en la figura inferior), la
orientación que debe darse a cada una distinta también (la exterior
debe abrirse mas), y para que ambas sigan la trayectoria deseada,
debe cumplirse la condición de que todas las ruedas del vehículo, en
cualquier momento de su orientación, sigan trayectorias curvas de un
mismo centro O (concéntricas), situado en la prolongación del eje de
las ruedas traseras. Para conseguirlo se disponen los brazos de
acoplamiento A y B que mandan la orientación de las ruedas, de
manera que en la posición en línea recta, sus prolongaciones se corten
en el centro C del puente trasero o muy cerca de este.




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Arquitecturas del sistema de dirección

• El sistema de dirección para eje delantero rígido
  No se usa actualmente.
• Se utiliza una barra de acoplamiento única (4) que va
  unida a los brazos de la rueda (3) y a la palanca de
  ataque o palanca de mando (2).
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El sistema de dirección para tren delantero de
             suspensión independiente

Un tipo de dirección es el que utiliza una barra de acoplamiento
dividida en tres partes
El engranaje (S) hace mover transversalmente el brazo (R) que manda
el acoplamiento, a su vez apoyado por la palanca oscilante (O) en la
articulación (F) sobre el bastidor.

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•   Para transformar el giro del volante de la dirección en el movimiento
    a un lado u otro del brazo de mando, se emplea el mecanismo
    contenido en la caja de la dirección, que al mismo tiempo efectúa
    una desmultiplicación del giro recibido, para permitir al conductor
    orientar las ruedas con un pequeño esfuerzo realizado en el volante
    de la dirección. Se llama relación de desmultiplicación, la que existe
    entre los ángulos de giro del volante y los obtenidos en la
    orientación de las ruedas. Si en una vuelta completa del volante de
    la dirección (360º) se consigue una orientación de 20º en las
    ruedas, se dice que la desmultiplicación es de 360:20 o, lo que es
    igual 18:1. El valor de esta orientación varia entre 12:1 y 24:1,
    dependiendo este valor del peso del vehículo que carga sobre las
    ruedas directrices.




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• Mecanismos de dirección de tornillo sinfín
  Consiste en un tornillo que engrana constantemente con
  una rueda dentada. El tornillo se une al volante
  mediante la "columna de dirección", y la rueda lo hace al
  brazo de mando. De esta manera, por cada vuelta del
  volante, la rueda gira un cierto ángulo, mayor o menor
  según la reducción efectuada, por lo que en dicho brazo
  se obtiene una mayor potencia para orientar las ruedas
  que la aplicada al volante.




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El sistema de tornillo y sector dentado, que consiste en un tornillo
sinfín (7), al que se une por medio de estrías la columna de la
dirección. Dicho sinfín va alojado en una caja (18), en la que se apoya
por medio de los cojinetes de rodillos (4). Uno de los extremos del
sinfín recibe la tapadera (5), roscada a la caja, con la cual puede
reglarse el huelgo longitudinal del sinfín. El otro extremo de éste
sobresale por un orificio en la parte opuesta de la carcasa, donde se
acopla el reten (20), que impide la salida del aceite contenido en el
interior de la caja de la dirección.
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Mecanismo de dirección de cremallera
• Esta dirección se caracteriza por la sencillez de su
  mecanismo desmultiplicador y su simplicidad de
  montaje, al eliminar gran parte de la tiranteria
  direccional. Va acoplada directamente sobre los brazos
  de acoplamiento de las ruedas y tiene un gran
  rendimiento mecánico.
  Debido a su precisión en el desplazamiento angular de
  las ruedas se utiliza mucho en vehículos de turismo,
  sobre todo en los de motor y tracción delantera, ya que
  disminuye notablemente los esfuerzos en el volante.
  Proporciona gran suavidad en los giros y tiene rapidez
  de recuperación, haciendo que la dirección sea muy
  estable y segura.



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Mecanismo de dirección de cremallera

•   El mecanismo esta constituido por una barra (1) tallada en
    cremallera que se desplaza lateralmente en el interior del cárter.
    Esta barra es accionada por un piñón helicoidal (2) montado en el
    árbol del volante y que gira engranado a la cremallera.

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Consiste en una barra (6), donde hay labrada una cremallera en la que
engrana el piñón (9), que se aloja en la caja de dirección (1), apoyado
en los cojinetes (10 y 16). El piñón (9) se mantiene en posición por la
tuerca (14) y la arandela (13); su reglaje se efectúa quitando o
poniendo arandelas (11) hasta que el clip (12) se aloje en su lugar. La
cremallera (6) se apoya en la caja de dirección (1) y recibe por sus dos
extremos los soportes de la articulación (7), roscado en ella y que se
fijan con las contratuercas (8). Aplicado contra la barra de cremallera
(6) hay un dispositivo (19), de rectificación automática de la holgura
que pueda existir entre la cremallera y el piñón (9). Este dispositivo
queda fijado por la contratuerca (20).

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Columna de la dirección




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Dirección asistida
Debido al empleo de neumáticos de baja presión y gran superficie de
contacto, la maniobra en el volante de la dirección para orientar las
ruedas se hace difícil, sobre todo con el vehículo parado. Como no
interesa sobrepasar un cierto limite de desmultiplicación, porque se
pierde excesivamente la sensibilidad de la dirección, en los vehículos
se recurre a la asistencia de la dirección, que proporciona una gran
ayuda al conductor en la realización de las maniobras y, al mismo
tiempo, permite una menor desmultiplicación, ganando al mismo
tiempo sensibilidad en el manejo y poder aplicar volantes de radio
mas pequeño.




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Dirección asistida
•   El mas usado hasta ahora es el de mando hidráulico (aunque
    actualmente los sistemas de dirección con asistencia eléctrica le
    están comiendo terreno) del que se muestra el esquema básico en
    la figura inferior. Puede verse en ella que el volante de la dirección
    acciona un piñón, que a su vez mueve una cremallera como en una
    dirección normal de este tipo; pero unido a esta cremallera se
    encuentra un pistón alojado en el interior de un cilindro de manera
    que a una u otra de las caras puede llegar el liquido a presión
    desde una válvula distribuidora, que a su vez lo recibe de un
    depósito, en el que se mantiene almacenado a una presión
    determinada, que proporciona una bomba y se conserva dentro de
    unos limites por una válvula de descarga.




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Servodirección hidráulica




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Dispositivo de mando hidráulico


La válvula de distribución, situada en el interior del cuerpo central de la
servodirección, esta formada por una caja de válvulas (1), en cuyo
interior se desplaza una corredera (2) movida por el árbol de la
dirección (3). Esta válvula canaliza, según la maniobra realizada en el
volante, el aceite a presión hacia uno u otro lado del émbolo (4) de
doble efecto.
Mientras no se actúa sobre el volante; las válvulas se mantienen
abiertas por estar situada la corredera en su posición media. Esta
posición es mantenida por un dispositivo elástico de regulación por
muelles (5), que tienen una tensión inicial apropiada a las
características del vehículo. En esta posición el aceite tiene libre paso
de entrada y salida por el interior del distribuidor sin que realice presión
alguna sobre las caras del émbolo.




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Vicent Lletí
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Bomba de presión
El tipo de bomba empleado en estas servodirecciones es el de tipo de
paletas que proporciona un caudal progresivo de aceite hasta alcanzar
las 1000 r.p.m. y luego se mantienen prácticamente constante a
cualquier régimen de funcionamiento por medio de unos limitadores de
caudal y presión situados en el interior de la misma.




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El limitador o regulador de caudal

Está formado por una válvula de pistón (1) y un resorte tarado (2),
intercalados entre la salida de la cámara de presión y el difusor de la
bomba; hace retornar el caudal sobrante al circuito de entrada. El
limitador de presión esta formado por una válvula de asiento cónico o
una esfera (3) y un resorte tarado (4), que comunica la salida de aceite
con la parte anterior del difusor.




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Servodirección hidráulica




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Servodirección hidráulica




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Ventajas e inconvenientes de la servodirección

Ventajas:

1ª.- Reducen el esfuerzo en el volante, con menor fatiga para el
     conductor, ventaja muy conveniente en los largos recorridos o
     para las maniobras en ciudad.
2ª.- Permiten acoplar una dirección mas directa; es decir, con una
     menor reducción con lo que se obtiene una mayor rapidez de giro
     en las ruedas. Esto resulta especialmente adecuado en los
     camiones y autocares.
3ª.- En el caso de reventón del neumático, extraordinariamente grave
     en las ruedas directrices, estos mecanismos corrigen
     instantáneamente la dirección, actuando automáticamente sobre
     las ruedas en sentido contrario al que el neumático reventado
     haría girar al vehículo.




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Ventajas e inconvenientes de la servodirección

4ª No presentan complicaciones en el montaje, son de fácil aplicación
   a cualquier vehículo y no afectan a la geometría de la dirección.
5ª.- Permiten realizar las maniobras mas delicadas y sensibles que el
   conductor precise, desde la posición de paro a la máxima velocidad.
   La capacidad de retorno de las ruedas, al final del viraje, es como la
   de un vehículo sin servodirección.
6ª.- En caso de avería en el circuito de asistencia, el conductor puede
   continuar conduciendo en las mismas condiciones de un vehículo
   sin servodirección, ya que las ruedas continúan unidas
   mecánicamente al volante aunque, naturalmente, tenga que realizar
   mayor esfuerzo en el mismo.




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Ventajas e inconvenientes de la servodirección

Inconvenientes:
   Los inconvenientes de estos mecanismos con respecto a las
   direcciones simples con prácticamente nulos ya que, debido a su
   simplicidad y robustez, no requieren un entretenimiento especial y
   no tienen prácticamente averías. Por tanto los únicos
   inconvenientes a destacar son:

1ª.- Un costo mas elevado en las reparaciones, ya que requieren mano
   de obra especializada.
2ª.- El costo mas elevado de este mecanismo y su adaptación inicial
   en el vehículo, con respecto a la dirección simple




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Servodirección hidráulica de asistencia
                   variable
Este sistema permite adaptar la tasa de asistencia a la velocidad del
vehículo, o lo que es lo mismo varia el esfuerzo que hay que hacer
sobre el volante dependiendo de la velocidad del vehículo y del valor
de fricción, esfuerzo rueda-suelo. Haciendo variar el esfuerzo que hay
que hacer en el volante según la velocidad, este sistema de dirección
tiene dos fases de funcionamiento:
• Cuando el vehículo esta parado o circulando a muy baja velocidad,
la tasa de asistencia tiene que ser grande para facilitar las maniobras
cuando mas falta hace.
• Cuando el vehículo aumenta la velocidad la tasa de asistencia tiene
que ir disminuyendo progresivamente, endureciendo la dirección, con
el fin de ganar en precisión de conducción y en seguridad.



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Servodirección hidráulica de asistencia
                   variable
    El sistema toma los componentes de base de la dirección asistida
    clásica con:
•   Cilindro hidráulico de doble efecto integrado en el cárter o caja de
    dirección.
•   Depósito.
•   Bomba de alta presión y regulador de presión (caudal).
•   Válvula distribuidora rotativa.
•   Canalizaciones.

    A los anteriores se les viene añadir los elementos siguientes:
•   Regulador de caudal integrado en el cárter de la válvula rotativa y
    constituido por un elemento de regulación cuyos desplazamientos
    están controlados por un motor eléctrico paso a paso o también por
    un convertidor electrohídraulico..
•   Un calculador electrónico situado bajo el asiento del pasajero que
    pilota el motor paso a paso, la velocidad se le transmite por medio
    de dos captadores, uno mecánico y otro electrónico.
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Vicent Lletí
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Dirección electrohidraulica de asistencia
         variable (Peugeot 407)




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Dirección electromecánica de asistencia
                 variable

En estos últimos años se esta utilizando cada vez mas este sistema de
dirección, denominada dirección eléctrica. La dirección eléctrica se empezó a
utilizar en vehículos pequeños (utilitarios) pero ya se esta utilizando en
vehículos del segmento medio, como ejemplo: la utilizada por el Renault
Megane.
En este tipo de dirección se suprime todo el circuito hidráulico formado por la
bomba de alta presión, depósito, válvula distribuidora y canalizaciones que
formaban parte de las servodirecciones hidráulicas. Todo esto se sustituye por
un motor eléctrico que acciona una reductora (corona + tornillo sinfín) que a su
vez mueve la cremallera de la dirección.




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Dirección electromecánica de asistencia
                variable




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Dirección electromecánica de asistencia
                 variable
Sus principales ventajas son:
• Se suprimen los componentes hidráulicos, como la bomba de aceite para
   servoasistencia, entubados flexibles, depósitos de aceite y filtros
• Se elimina el líquido hidráulico
• Reducción del espacio requerido, los componentes de servoasistencia van
   instalados y actúan directamente en la caja de la dirección.
• Menor sonoridad
• Reducción del consumo energético. A diferencia de la dirección hidráulica,
   que requiere un caudal volumétrico permanente, la dirección asistida
   electromecánica solamente consume energía cuando realmente se mueve
   la dirección. Con esta absorción de potencia en función de las necesidades
   se reduce también el consumo de combustible (aprox. 0,2 L cada 100 Km.)
• Se elimina el complejo entubado flexible y cableado.
• El conductor obtiene una sensación óptima al volante en cualquier
   situación, a través de una buena estabilidad rectilínea, una respuesta
   directa, pero suave al movimiento del volante y sin reacciones
   desagradables sobre pavimento irregular.


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Dirección electromecánica de asistencia
                variable
Sus inconvenientes son:
• Estar limitado en su aplicación a todos los vehículos (limitación que no
  tiene el sistema de dirección hidráulica) ya que dependiendo del peso del
  vehículo y del tamaño de las ruedas, este sistema no es valido. A mayor
  peso del vehículo normalmente mas grandes son las ruedas tanto en altura
  como en anchura, por lo que mayor es el esfuerzo que tiene que desarrollar
  el sistema de dirección, teniendo en cuenta que en las direcciones
  eléctricas todo la fuerza de asistencia la genera un motor eléctrico, cuanto
  mayor sea la asistencia a generar por la dirección, mayor tendrá que ser el
  tamaño del motor, por lo que mayor será la intensidad eléctrica consumida
  por el mismo.

• Un excesivo consumo eléctrico por parte del motor eléctrico del sistema de
  dirección, no es factible, ya que la capacidad eléctrica del sistema de carga
  del vehículo esta limitada. Este inconveniente es el que impide que este
  sistema de dirección se pueda aplicar a todos los vehículos, ya que por lo
  demás todo son ventajas.




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Dirección electromecánica de asistencia
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Cotas de reglaje de la dirección

Para que le funcionamiento de la de dirección resulte adecuado, es preciso
que los elementos que lo forman cumplan unas determinadas condiciones,
llamadas cotas de dirección o geometría de dirección, mediante las cuales,
se logra que las ruedas obedezcan fácilmente al volante de la dirección y
no se altere su orientación por las irregularidades del terreno o al efectuar
una frenada, resultando así la dirección segura y de suave manejo.
También debe retornar a la línea recta y mantenerse en ella al soltar el
volante después de realizar una curva.
Las cotas que determinan la geometría del sistema de dirección son:
• Ángulo de salida (king-pin)
• Ángulo de caída (Camber)
• Ángulo de inclinación (Ángulo incluido)
• Ángulo de avance (Caster)
• Cotas conjugadas
• Convergencia de las ruedas
• Radio de viraje o giro máximo
• Ángulo de empuje



                                 Vicent Lletí
                                        Lletí                              37
Ángulo de salida (King-pin)
Se llama ángulo de salida al ángulo (As) que forman la prolongación
del eje del pivote, sobre el que gira la rueda para orientarse, con la
prolongación del eje vertical que pasa por el centro de apoyo de la
rueda y cuyo vértice coincide en A´. Este ángulo suele estar
comprometido entre 5 y 10º, siendo en la mayoría de los vehículos
de 6 a 7º.




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Ángulo de salida (King-pin)
Esta disposición del pivote sobre el que se mueve la mangueta reduce el esfuerzo
a realizar para la orientación de la rueda ya que, depende directamente de la
distancia "d" (figura inferior) cuanto menor sea "d" menor será el esfuerzo a
realizar con el volante para orientar las ruedas. Este esfuerzo será nulo cuando el
eje del pivote pase por el punto "A", centro de la superficie de contacto del
neumático con el suelo. En este caso solo habría que vencer el esfuerzo de
resistencia de rodadura (Fr) correspondiente al ancho del neumático, ya que el par
de giro seria nulo. En la practica "d" no puede ser cero ya que, entonces la
dirección se volvería inestable




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Ángulo de salida (King-pin)

De la inclinación del eje del pivote resultan fuerzas de retroceso, las
cuales, después del paso de una curva, hacen volver a las ruedas a la
posición en línea recta en sentido de la marcha. Esto es debido a que
al orientar la rueda para tomar una curva, como gira sobre el eje de
pivote y éste esta inclinado. la rueda tiende a hundirse en el suelo, y
como no puede hacerlo, es la carrocería la que se levanta,
oponiéndose a esto su propio peso, por lo cual, en cuanto se suelte el
volante de la dirección, el peso de la carrocería, que tiende a bajar,
hará volver la rueda a su posición de marcha en línea recta.
Además el ángulo de salida, minimiza el efecto de las irregularidades
de la carretera en el ensamblaje del conjunto de dirección.




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Ángulo de salida (King-pin)

•   La presión de inflado de los neumáticos tiene una importancia vital en este
    ángulo, pues con menor presión, el punto "A´" se desplaza mas hacia
    abajo, aumentando la distancia "d" y, por tanto, el esfuerzo para girar las
    ruedas.




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Ángulo de caída (Camber)
•   Se llama ángulo de caída al ángulo"Ac" que forma la prolongación del eje
    de simetría de la rueda con el vertical que pasa por el centro de apoyo de la
    rueda.
    Este ángulo se consigue dando al eje de la mangueta una cierta inclinación
    con respecto a la horizontal. Tiene por objeto desplazar el peso del
    vehículo que gravita sobre este eje hacia el interior de la mangueta,
    disminuyendo así el empuje lateral de los cojinetes sobre los que se apoya
    la rueda




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Ángulo de caída (Camber)
La mangueta esta sometida a esfuerzos de flexión equivalentes a peso que
sobre ella gravita (P) por su brazo de palanca (d). Con el ángulo de caída lo
que se busca es reducir el brazo de palanca o distancia (d), por ello al inclinar
la rueda, se desplaza el punto de reacción (A) hacia el pivote, con lo que el
brazo de palanca o distancia (d) se reduce y, por tanto, también se reduce el
esfuerzo a que están sometidos los rodamientos de la mangueta.
El valor del ángulo de caída (Ac), que suele estar comprendido entre treinta
minutos y un grado, hace disminuir el ángulo de salida (As), aunque mantiene
se mantiene dentro de unos limites suficientes




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Ángulo de inclinación de la rueda
                (Ángulo incluido)
Los valores de la caída y la salida, conjuntamente, hacen que la rueda adquiera
una posición inclinada respecto al suelo (mas abierta d arriba). Evidentemente,
el ángulo de inclinación de la rueda, también llamado ángulo incluido, depende
de los valores de los ángulos de caída y salida, determinándose estos por el
constructor del vehiculo.
Se dice que el ángulo de inclinación de la rueda es positivo cuando ésta se
inclina hacia el exterior por su parte superior y negativo en el caso contrario.




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Ángulo de avance (Caster)
Se llama ángulo de avance, al ángulo (Aa) que forma la prolongación
del eje del pivote con el eje vertical que pasa por el centro de la rueda
y en el sentido de avance de la misma.
Cuando el empuje del vehículo se realiza desde las ruedas traseras
(propulsión), el eje delantero es arrastrado desde atrás, lo que supone
una inestabilidad en la dirección. Esto se corrige dando al pivote un
cierto ángulo de avance (Aa), de forma que su eje corte a la línea de
desplazamiento un poco por delante del punto (A) de apoyo de la
rueda. Con ello aparece una acción de remolque en la propia rueda
que da fijeza a la dirección, haciendo que el punto (A) de apoyo tienda
a estar siempre en línea recta y por detrás de (B) punto de impulsión.




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Ángulo de avance (Caster)
Al girar la dirección para tomar una curva la rueda se orienta sobre el punto (B)
fijado para el avance: esto hace que el punto (A) se desplace hasta (A´),
creándose un par de fuerzas que tiende a volver a la rueda a su posición de
línea recta ya que, en esta posición, al ser (d = 0), desaparece el par.




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Ángulo de avance (Caster)
De esta forma se consigue dar a la dirección fijeza y estabilidad, ya que las
desviaciones que pueda tomar la rueda por las desigualdades del terreno,
forman este par de fuerzas que la hacen volver a su posición de línea recta.
El avance debe ser tal, que cumpla la misión encomendada sin perturbar
otras condiciones direccionales. Si este ángulo es grande, el par creado
también lo es, haciendo que las ruedas se orienten violentamente. Si el
ángulo es pequeño o insuficiente, el par de orientación también lo es,
resultando una dirección inestable.
El ángulo de avance suele estar comprendido entre 0 y 4º para vehículos con
motor delantero y de 6 a 12º para vehículos con motor trasero.




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Cotas conjugadas
Las cotas de salida y caída hacen que el avance corte a la línea de
desplazamiento por delante y hacia la derecha de punto (A). De ello resulta
que, para vehículos de propulsión trasera, el empuje que se transmite el eje
delantero pasa de éste a la rueda por el pivote, teniendo su punto de tiro en la
rueda sobre el punto (B). Como la resistencia de rodadura actúa sobre su
punto de apoyo (A), resulta un par de fuerzas que tiende a abrir la rueda por
delante, debiendo dar una convergencia a la rueda para corregir esta
tendencia.




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Cotas conjugadas
La convergencia será tanto mayor cuanto mas adelantado y hacia la derecha
se encuentre el punto (B). Esta posición viene determinada por los ángulos de
caída, salida y avance, lo que quiere decir que la convergencia depende
directamente de estas tres cotas.
En vehículos con tracción delantera, la fuerza de empuje está aplicada al
mismo punto de apoyo de la rueda, siendo las ruedas traseras remolcadas sin
ejercer efecto alguno sobre la dirección. No obstante, se les da un pequeño
avance para mantener estable la dirección resultando, junto a las cotas de
salida y caída, una convergencia que pueda ser positiva o negativa.




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Convergencia

La convergencia o paralelismo de las ruedas delanteras es la posición que
ocupan las dos ruedas con respecto al eje longitudinal del vehículo. Este valor
se mide en milímetros y es la diferencia de distancia existente entre las partes
delanteras y traseras de las llantas a la altura de la mangueta; está entre 1 y
10 mm para vehículos con propulsión y cero a menos 2 mm para vehículos con
tracción.




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                                            Lletí                              50
Convergencia

El ángulo de caída (Ac) y el de salida (As) hace que la rueda esté inclinada
respecto al terreno y que al rodar lo haga sobre la generatriz de un "cono" lo
que implica que las ruedas tienden a abrirse. Para corregir esto se cierran las
ruedas por su parte delantera, con lo que adelanta el vértice del cono en el
sentido de la marcha.




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Convergencia

La convergencia también contrarresta el par de orientación que se forma entre
el empuje y el rozamiento de la rueda y que tiende a abrirla, siendo esta la
razón de que los coches con propulsión tengan mayor convergencia que los de
tracción, en efecto: debido al avance y salida, la prolongación del pivote corta al
suelo en un punto mas adelantado y hacia el centro que el de apoyo del
neumático. Si el coche lleva propulsión, la fuerza de empuje se transmite a la
rueda delantera a través del pivote y la de resistencia se aplica en el punto de
contacto del neumático, esto origina un par de giro que tiende a abrir las ruedas
delanteras, cosa que no ocurre en vehículos con tracción ya que la fuerza se
aplica en el punto de contacto.




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Convergencia
El que el valor de la convergencia pueda ser positivo o negativo (divergencia)
depende de los valores que tengan los ángulos de caída, salida y, además, de
que el vehículo sea de tracción delantera o propulsión trasera. El valor de esta
convergencia viene determinado por los valores de las cotas de caída, salida y
avance.




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Radio de viraje o giro máximo

                La distancia entre pivotes (a) que recibe
                el nombre de vía y la longitud e
                inclinación de los brazos de
                acoplamiento en función de la batalla
                (b) del vehículo, que corresponde a la
                distancia entre ejes, determinan una de
                las características de la dirección, como
                es su radio de giro máximo. Este radio
                viene determinado de forma que las
                ruedas puedan girar describiendo un
                circulo de diámetro cuatro veces mayor
                que la batalla del vehículo.




            Vicent Lletí
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Ángulo de empuje

Se denomina así al ángulo que forma la perpendicular al eje trasero con
respecto al eje longitudinal del vehiculo. Este ángulo debe ser igual a cero. Es
decir, el eje de empuje debe con el eje longitudinal del vehiculo, pues en caso
contrario las ruedas traseras describirían trayectorias diferente a las delanteras
en la marcha en línea recta, con el consiguiente tiro lateral del vehiculo.
El tren trasero de un vehiculo tiene una gran importancia sobre la estabilidad
de marcha en carretera. Debe estar centrado y simétrico con respecto al tren
delantero. Por otra parte, las ruedas traseras están dotadas de cotas de
dirección como la convergencia y el ángulo incluido, que determinan el
posicionamiento correcto de la ruedas sobre el suelo




                                     Vicent Lletí
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Valores reales de las cotas de reglaje de
   un automóvil de la marca: Renault
                Laguna II




                  Vicent Lletí
                         Lletí          56

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Sistema de dirección

  • 1. Sistema de Dirección • El conjunto de mecanismos que componen el sistema de dirección tienen la misión de orientar las ruedas delanteras para que el vehículo tome la trayectoria deseada por el conductor. Vicent Lletí Lletí 1
  • 2. Características que deben reunir todo sistema dirección Seguridad Suavidad Precisión Irreversibilidad Vicent Lletí Lletí 2
  • 3. Características que deben reunir todo sistema dirección Seguridad: depende de la fiabilidad del mecanismo, de la calidad de los materiales empleados y del entretenimiento adecuado. Suavidad: se consigue con un montaje preciso, una desmultiplicación adecuada y un perfecto engrase. Vicent Lletí Lletí 3
  • 4. Características que deben reunir todo sistema dirección Precisión: se consigue haciendo que la dirección no sea muy dura ni muy suave. Si la dirección es muy dura por un excesivo ataque (mal reglaje) o pequeña desmultiplicación (inadecuada), la conducción se hace fatigosa e imprecisa; por el contrario, si es muy suave, por causa de una desmultiplicación grande, el conductor no siente la dirección y el vehículo sigue una trayectoria imprecisa. Irreversibilidad: consiste en que el volante debe mandar el giro a las pero, por el contrario, las oscilaciones que toman estas, debido a las incidencias del terreno, no deben se transmitidas al volante. Esto se consigue dando a los filetes del sin fin la inclinación adecuada, que debe ser relativamente pequeña. Vicent Lletí Lletí 4
  • 5. Como las trayectorias a recorrer por la ruedas directrices son distintas en una curva (la rueda exterior ha de recorrer un camino mas largo por ser mayor su radio de giro, como se ve en la figura inferior), la orientación que debe darse a cada una distinta también (la exterior debe abrirse mas), y para que ambas sigan la trayectoria deseada, debe cumplirse la condición de que todas las ruedas del vehículo, en cualquier momento de su orientación, sigan trayectorias curvas de un mismo centro O (concéntricas), situado en la prolongación del eje de las ruedas traseras. Para conseguirlo se disponen los brazos de acoplamiento A y B que mandan la orientación de las ruedas, de manera que en la posición en línea recta, sus prolongaciones se corten en el centro C del puente trasero o muy cerca de este. Vicent Lletí Lletí 5
  • 6. Arquitecturas del sistema de dirección • El sistema de dirección para eje delantero rígido No se usa actualmente. • Se utiliza una barra de acoplamiento única (4) que va unida a los brazos de la rueda (3) y a la palanca de ataque o palanca de mando (2). • Vicent Lletí Lletí 6
  • 7. El sistema de dirección para tren delantero de suspensión independiente Un tipo de dirección es el que utiliza una barra de acoplamiento dividida en tres partes El engranaje (S) hace mover transversalmente el brazo (R) que manda el acoplamiento, a su vez apoyado por la palanca oscilante (O) en la articulación (F) sobre el bastidor. • Vicent Lletí Lletí 7
  • 8. Para transformar el giro del volante de la dirección en el movimiento a un lado u otro del brazo de mando, se emplea el mecanismo contenido en la caja de la dirección, que al mismo tiempo efectúa una desmultiplicación del giro recibido, para permitir al conductor orientar las ruedas con un pequeño esfuerzo realizado en el volante de la dirección. Se llama relación de desmultiplicación, la que existe entre los ángulos de giro del volante y los obtenidos en la orientación de las ruedas. Si en una vuelta completa del volante de la dirección (360º) se consigue una orientación de 20º en las ruedas, se dice que la desmultiplicación es de 360:20 o, lo que es igual 18:1. El valor de esta orientación varia entre 12:1 y 24:1, dependiendo este valor del peso del vehículo que carga sobre las ruedas directrices. Vicent Lletí Lletí 8
  • 9. • Mecanismos de dirección de tornillo sinfín Consiste en un tornillo que engrana constantemente con una rueda dentada. El tornillo se une al volante mediante la "columna de dirección", y la rueda lo hace al brazo de mando. De esta manera, por cada vuelta del volante, la rueda gira un cierto ángulo, mayor o menor según la reducción efectuada, por lo que en dicho brazo se obtiene una mayor potencia para orientar las ruedas que la aplicada al volante. Vicent Lletí Lletí 9
  • 10. El sistema de tornillo y sector dentado, que consiste en un tornillo sinfín (7), al que se une por medio de estrías la columna de la dirección. Dicho sinfín va alojado en una caja (18), en la que se apoya por medio de los cojinetes de rodillos (4). Uno de los extremos del sinfín recibe la tapadera (5), roscada a la caja, con la cual puede reglarse el huelgo longitudinal del sinfín. El otro extremo de éste sobresale por un orificio en la parte opuesta de la carcasa, donde se acopla el reten (20), que impide la salida del aceite contenido en el interior de la caja de la dirección. • Vicent Lletí Lletí 10
  • 11. Mecanismo de dirección de cremallera • Esta dirección se caracteriza por la sencillez de su mecanismo desmultiplicador y su simplicidad de montaje, al eliminar gran parte de la tiranteria direccional. Va acoplada directamente sobre los brazos de acoplamiento de las ruedas y tiene un gran rendimiento mecánico. Debido a su precisión en el desplazamiento angular de las ruedas se utiliza mucho en vehículos de turismo, sobre todo en los de motor y tracción delantera, ya que disminuye notablemente los esfuerzos en el volante. Proporciona gran suavidad en los giros y tiene rapidez de recuperación, haciendo que la dirección sea muy estable y segura. Vicent Lletí Lletí 11
  • 12. Mecanismo de dirección de cremallera • El mecanismo esta constituido por una barra (1) tallada en cremallera que se desplaza lateralmente en el interior del cárter. Esta barra es accionada por un piñón helicoidal (2) montado en el árbol del volante y que gira engranado a la cremallera. • Vicent Lletí Lletí 12
  • 13. Consiste en una barra (6), donde hay labrada una cremallera en la que engrana el piñón (9), que se aloja en la caja de dirección (1), apoyado en los cojinetes (10 y 16). El piñón (9) se mantiene en posición por la tuerca (14) y la arandela (13); su reglaje se efectúa quitando o poniendo arandelas (11) hasta que el clip (12) se aloje en su lugar. La cremallera (6) se apoya en la caja de dirección (1) y recibe por sus dos extremos los soportes de la articulación (7), roscado en ella y que se fijan con las contratuercas (8). Aplicado contra la barra de cremallera (6) hay un dispositivo (19), de rectificación automática de la holgura que pueda existir entre la cremallera y el piñón (9). Este dispositivo queda fijado por la contratuerca (20). • Vicent Lletí Lletí 13
  • 14. Columna de la dirección Vicent Lletí Lletí 14
  • 15. Dirección asistida Debido al empleo de neumáticos de baja presión y gran superficie de contacto, la maniobra en el volante de la dirección para orientar las ruedas se hace difícil, sobre todo con el vehículo parado. Como no interesa sobrepasar un cierto limite de desmultiplicación, porque se pierde excesivamente la sensibilidad de la dirección, en los vehículos se recurre a la asistencia de la dirección, que proporciona una gran ayuda al conductor en la realización de las maniobras y, al mismo tiempo, permite una menor desmultiplicación, ganando al mismo tiempo sensibilidad en el manejo y poder aplicar volantes de radio mas pequeño. Vicent Lletí Lletí 15
  • 16. Dirección asistida • El mas usado hasta ahora es el de mando hidráulico (aunque actualmente los sistemas de dirección con asistencia eléctrica le están comiendo terreno) del que se muestra el esquema básico en la figura inferior. Puede verse en ella que el volante de la dirección acciona un piñón, que a su vez mueve una cremallera como en una dirección normal de este tipo; pero unido a esta cremallera se encuentra un pistón alojado en el interior de un cilindro de manera que a una u otra de las caras puede llegar el liquido a presión desde una válvula distribuidora, que a su vez lo recibe de un depósito, en el que se mantiene almacenado a una presión determinada, que proporciona una bomba y se conserva dentro de unos limites por una válvula de descarga. Vicent Lletí Lletí 16
  • 17. Servodirección hidráulica Vicent Lletí Lletí 17
  • 18. Dispositivo de mando hidráulico La válvula de distribución, situada en el interior del cuerpo central de la servodirección, esta formada por una caja de válvulas (1), en cuyo interior se desplaza una corredera (2) movida por el árbol de la dirección (3). Esta válvula canaliza, según la maniobra realizada en el volante, el aceite a presión hacia uno u otro lado del émbolo (4) de doble efecto. Mientras no se actúa sobre el volante; las válvulas se mantienen abiertas por estar situada la corredera en su posición media. Esta posición es mantenida por un dispositivo elástico de regulación por muelles (5), que tienen una tensión inicial apropiada a las características del vehículo. En esta posición el aceite tiene libre paso de entrada y salida por el interior del distribuidor sin que realice presión alguna sobre las caras del émbolo. Vicent Lletí Lletí 18
  • 19. Vicent Lletí Lletí 19
  • 20. Vicent Lletí Lletí 20
  • 21. Bomba de presión El tipo de bomba empleado en estas servodirecciones es el de tipo de paletas que proporciona un caudal progresivo de aceite hasta alcanzar las 1000 r.p.m. y luego se mantienen prácticamente constante a cualquier régimen de funcionamiento por medio de unos limitadores de caudal y presión situados en el interior de la misma. Vicent Lletí Lletí 21
  • 22. El limitador o regulador de caudal Está formado por una válvula de pistón (1) y un resorte tarado (2), intercalados entre la salida de la cámara de presión y el difusor de la bomba; hace retornar el caudal sobrante al circuito de entrada. El limitador de presión esta formado por una válvula de asiento cónico o una esfera (3) y un resorte tarado (4), que comunica la salida de aceite con la parte anterior del difusor. Vicent Lletí Lletí 22
  • 23. Servodirección hidráulica Vicent Lletí Lletí 23
  • 24. Servodirección hidráulica Vicent Lletí Lletí 24
  • 25. Ventajas e inconvenientes de la servodirección Ventajas: 1ª.- Reducen el esfuerzo en el volante, con menor fatiga para el conductor, ventaja muy conveniente en los largos recorridos o para las maniobras en ciudad. 2ª.- Permiten acoplar una dirección mas directa; es decir, con una menor reducción con lo que se obtiene una mayor rapidez de giro en las ruedas. Esto resulta especialmente adecuado en los camiones y autocares. 3ª.- En el caso de reventón del neumático, extraordinariamente grave en las ruedas directrices, estos mecanismos corrigen instantáneamente la dirección, actuando automáticamente sobre las ruedas en sentido contrario al que el neumático reventado haría girar al vehículo. Vicent Lletí Lletí 25
  • 26. Ventajas e inconvenientes de la servodirección 4ª No presentan complicaciones en el montaje, son de fácil aplicación a cualquier vehículo y no afectan a la geometría de la dirección. 5ª.- Permiten realizar las maniobras mas delicadas y sensibles que el conductor precise, desde la posición de paro a la máxima velocidad. La capacidad de retorno de las ruedas, al final del viraje, es como la de un vehículo sin servodirección. 6ª.- En caso de avería en el circuito de asistencia, el conductor puede continuar conduciendo en las mismas condiciones de un vehículo sin servodirección, ya que las ruedas continúan unidas mecánicamente al volante aunque, naturalmente, tenga que realizar mayor esfuerzo en el mismo. Vicent Lletí Lletí 26
  • 27. Ventajas e inconvenientes de la servodirección Inconvenientes: Los inconvenientes de estos mecanismos con respecto a las direcciones simples con prácticamente nulos ya que, debido a su simplicidad y robustez, no requieren un entretenimiento especial y no tienen prácticamente averías. Por tanto los únicos inconvenientes a destacar son: 1ª.- Un costo mas elevado en las reparaciones, ya que requieren mano de obra especializada. 2ª.- El costo mas elevado de este mecanismo y su adaptación inicial en el vehículo, con respecto a la dirección simple Vicent Lletí Lletí 27
  • 28. Servodirección hidráulica de asistencia variable Este sistema permite adaptar la tasa de asistencia a la velocidad del vehículo, o lo que es lo mismo varia el esfuerzo que hay que hacer sobre el volante dependiendo de la velocidad del vehículo y del valor de fricción, esfuerzo rueda-suelo. Haciendo variar el esfuerzo que hay que hacer en el volante según la velocidad, este sistema de dirección tiene dos fases de funcionamiento: • Cuando el vehículo esta parado o circulando a muy baja velocidad, la tasa de asistencia tiene que ser grande para facilitar las maniobras cuando mas falta hace. • Cuando el vehículo aumenta la velocidad la tasa de asistencia tiene que ir disminuyendo progresivamente, endureciendo la dirección, con el fin de ganar en precisión de conducción y en seguridad. Vicent Lletí Lletí 28
  • 29. Servodirección hidráulica de asistencia variable El sistema toma los componentes de base de la dirección asistida clásica con: • Cilindro hidráulico de doble efecto integrado en el cárter o caja de dirección. • Depósito. • Bomba de alta presión y regulador de presión (caudal). • Válvula distribuidora rotativa. • Canalizaciones. A los anteriores se les viene añadir los elementos siguientes: • Regulador de caudal integrado en el cárter de la válvula rotativa y constituido por un elemento de regulación cuyos desplazamientos están controlados por un motor eléctrico paso a paso o también por un convertidor electrohídraulico.. • Un calculador electrónico situado bajo el asiento del pasajero que pilota el motor paso a paso, la velocidad se le transmite por medio de dos captadores, uno mecánico y otro electrónico. Vicent Lletí Lletí 29
  • 30. Vicent Lletí Lletí 30
  • 31. Dirección electrohidraulica de asistencia variable (Peugeot 407) Vicent Lletí Lletí 31
  • 32. Dirección electromecánica de asistencia variable En estos últimos años se esta utilizando cada vez mas este sistema de dirección, denominada dirección eléctrica. La dirección eléctrica se empezó a utilizar en vehículos pequeños (utilitarios) pero ya se esta utilizando en vehículos del segmento medio, como ejemplo: la utilizada por el Renault Megane. En este tipo de dirección se suprime todo el circuito hidráulico formado por la bomba de alta presión, depósito, válvula distribuidora y canalizaciones que formaban parte de las servodirecciones hidráulicas. Todo esto se sustituye por un motor eléctrico que acciona una reductora (corona + tornillo sinfín) que a su vez mueve la cremallera de la dirección. Vicent Lletí Lletí 32
  • 33. Dirección electromecánica de asistencia variable Vicent Lletí Lletí 33
  • 34. Dirección electromecánica de asistencia variable Sus principales ventajas son: • Se suprimen los componentes hidráulicos, como la bomba de aceite para servoasistencia, entubados flexibles, depósitos de aceite y filtros • Se elimina el líquido hidráulico • Reducción del espacio requerido, los componentes de servoasistencia van instalados y actúan directamente en la caja de la dirección. • Menor sonoridad • Reducción del consumo energético. A diferencia de la dirección hidráulica, que requiere un caudal volumétrico permanente, la dirección asistida electromecánica solamente consume energía cuando realmente se mueve la dirección. Con esta absorción de potencia en función de las necesidades se reduce también el consumo de combustible (aprox. 0,2 L cada 100 Km.) • Se elimina el complejo entubado flexible y cableado. • El conductor obtiene una sensación óptima al volante en cualquier situación, a través de una buena estabilidad rectilínea, una respuesta directa, pero suave al movimiento del volante y sin reacciones desagradables sobre pavimento irregular. Vicent Lletí Lletí 34
  • 35. Dirección electromecánica de asistencia variable Sus inconvenientes son: • Estar limitado en su aplicación a todos los vehículos (limitación que no tiene el sistema de dirección hidráulica) ya que dependiendo del peso del vehículo y del tamaño de las ruedas, este sistema no es valido. A mayor peso del vehículo normalmente mas grandes son las ruedas tanto en altura como en anchura, por lo que mayor es el esfuerzo que tiene que desarrollar el sistema de dirección, teniendo en cuenta que en las direcciones eléctricas todo la fuerza de asistencia la genera un motor eléctrico, cuanto mayor sea la asistencia a generar por la dirección, mayor tendrá que ser el tamaño del motor, por lo que mayor será la intensidad eléctrica consumida por el mismo. • Un excesivo consumo eléctrico por parte del motor eléctrico del sistema de dirección, no es factible, ya que la capacidad eléctrica del sistema de carga del vehículo esta limitada. Este inconveniente es el que impide que este sistema de dirección se pueda aplicar a todos los vehículos, ya que por lo demás todo son ventajas. Vicent Lletí Lletí 35
  • 36. Dirección electromecánica de asistencia variable Vicent Lletí Lletí 36
  • 37. Cotas de reglaje de la dirección Para que le funcionamiento de la de dirección resulte adecuado, es preciso que los elementos que lo forman cumplan unas determinadas condiciones, llamadas cotas de dirección o geometría de dirección, mediante las cuales, se logra que las ruedas obedezcan fácilmente al volante de la dirección y no se altere su orientación por las irregularidades del terreno o al efectuar una frenada, resultando así la dirección segura y de suave manejo. También debe retornar a la línea recta y mantenerse en ella al soltar el volante después de realizar una curva. Las cotas que determinan la geometría del sistema de dirección son: • Ángulo de salida (king-pin) • Ángulo de caída (Camber) • Ángulo de inclinación (Ángulo incluido) • Ángulo de avance (Caster) • Cotas conjugadas • Convergencia de las ruedas • Radio de viraje o giro máximo • Ángulo de empuje Vicent Lletí Lletí 37
  • 38. Ángulo de salida (King-pin) Se llama ángulo de salida al ángulo (As) que forman la prolongación del eje del pivote, sobre el que gira la rueda para orientarse, con la prolongación del eje vertical que pasa por el centro de apoyo de la rueda y cuyo vértice coincide en A´. Este ángulo suele estar comprometido entre 5 y 10º, siendo en la mayoría de los vehículos de 6 a 7º. Vicent Lletí Lletí 38
  • 39. Ángulo de salida (King-pin) Esta disposición del pivote sobre el que se mueve la mangueta reduce el esfuerzo a realizar para la orientación de la rueda ya que, depende directamente de la distancia "d" (figura inferior) cuanto menor sea "d" menor será el esfuerzo a realizar con el volante para orientar las ruedas. Este esfuerzo será nulo cuando el eje del pivote pase por el punto "A", centro de la superficie de contacto del neumático con el suelo. En este caso solo habría que vencer el esfuerzo de resistencia de rodadura (Fr) correspondiente al ancho del neumático, ya que el par de giro seria nulo. En la practica "d" no puede ser cero ya que, entonces la dirección se volvería inestable Vicent Lletí Lletí 39
  • 40. Ángulo de salida (King-pin) De la inclinación del eje del pivote resultan fuerzas de retroceso, las cuales, después del paso de una curva, hacen volver a las ruedas a la posición en línea recta en sentido de la marcha. Esto es debido a que al orientar la rueda para tomar una curva, como gira sobre el eje de pivote y éste esta inclinado. la rueda tiende a hundirse en el suelo, y como no puede hacerlo, es la carrocería la que se levanta, oponiéndose a esto su propio peso, por lo cual, en cuanto se suelte el volante de la dirección, el peso de la carrocería, que tiende a bajar, hará volver la rueda a su posición de marcha en línea recta. Además el ángulo de salida, minimiza el efecto de las irregularidades de la carretera en el ensamblaje del conjunto de dirección. Vicent Lletí Lletí 40
  • 41. Ángulo de salida (King-pin) • La presión de inflado de los neumáticos tiene una importancia vital en este ángulo, pues con menor presión, el punto "A´" se desplaza mas hacia abajo, aumentando la distancia "d" y, por tanto, el esfuerzo para girar las ruedas. Vicent Lletí Lletí 41
  • 42. Ángulo de caída (Camber) • Se llama ángulo de caída al ángulo"Ac" que forma la prolongación del eje de simetría de la rueda con el vertical que pasa por el centro de apoyo de la rueda. Este ángulo se consigue dando al eje de la mangueta una cierta inclinación con respecto a la horizontal. Tiene por objeto desplazar el peso del vehículo que gravita sobre este eje hacia el interior de la mangueta, disminuyendo así el empuje lateral de los cojinetes sobre los que se apoya la rueda Vicent Lletí Lletí 42
  • 43. Ángulo de caída (Camber) La mangueta esta sometida a esfuerzos de flexión equivalentes a peso que sobre ella gravita (P) por su brazo de palanca (d). Con el ángulo de caída lo que se busca es reducir el brazo de palanca o distancia (d), por ello al inclinar la rueda, se desplaza el punto de reacción (A) hacia el pivote, con lo que el brazo de palanca o distancia (d) se reduce y, por tanto, también se reduce el esfuerzo a que están sometidos los rodamientos de la mangueta. El valor del ángulo de caída (Ac), que suele estar comprendido entre treinta minutos y un grado, hace disminuir el ángulo de salida (As), aunque mantiene se mantiene dentro de unos limites suficientes Vicent Lletí Lletí 43
  • 44. Ángulo de inclinación de la rueda (Ángulo incluido) Los valores de la caída y la salida, conjuntamente, hacen que la rueda adquiera una posición inclinada respecto al suelo (mas abierta d arriba). Evidentemente, el ángulo de inclinación de la rueda, también llamado ángulo incluido, depende de los valores de los ángulos de caída y salida, determinándose estos por el constructor del vehiculo. Se dice que el ángulo de inclinación de la rueda es positivo cuando ésta se inclina hacia el exterior por su parte superior y negativo en el caso contrario. Vicent Lletí Lletí 44
  • 45. Ángulo de avance (Caster) Se llama ángulo de avance, al ángulo (Aa) que forma la prolongación del eje del pivote con el eje vertical que pasa por el centro de la rueda y en el sentido de avance de la misma. Cuando el empuje del vehículo se realiza desde las ruedas traseras (propulsión), el eje delantero es arrastrado desde atrás, lo que supone una inestabilidad en la dirección. Esto se corrige dando al pivote un cierto ángulo de avance (Aa), de forma que su eje corte a la línea de desplazamiento un poco por delante del punto (A) de apoyo de la rueda. Con ello aparece una acción de remolque en la propia rueda que da fijeza a la dirección, haciendo que el punto (A) de apoyo tienda a estar siempre en línea recta y por detrás de (B) punto de impulsión. Vicent Lletí Lletí 45
  • 46. Ángulo de avance (Caster) Al girar la dirección para tomar una curva la rueda se orienta sobre el punto (B) fijado para el avance: esto hace que el punto (A) se desplace hasta (A´), creándose un par de fuerzas que tiende a volver a la rueda a su posición de línea recta ya que, en esta posición, al ser (d = 0), desaparece el par. Vicent Lletí Lletí 46
  • 47. Ángulo de avance (Caster) De esta forma se consigue dar a la dirección fijeza y estabilidad, ya que las desviaciones que pueda tomar la rueda por las desigualdades del terreno, forman este par de fuerzas que la hacen volver a su posición de línea recta. El avance debe ser tal, que cumpla la misión encomendada sin perturbar otras condiciones direccionales. Si este ángulo es grande, el par creado también lo es, haciendo que las ruedas se orienten violentamente. Si el ángulo es pequeño o insuficiente, el par de orientación también lo es, resultando una dirección inestable. El ángulo de avance suele estar comprendido entre 0 y 4º para vehículos con motor delantero y de 6 a 12º para vehículos con motor trasero. Vicent Lletí Lletí 47
  • 48. Cotas conjugadas Las cotas de salida y caída hacen que el avance corte a la línea de desplazamiento por delante y hacia la derecha de punto (A). De ello resulta que, para vehículos de propulsión trasera, el empuje que se transmite el eje delantero pasa de éste a la rueda por el pivote, teniendo su punto de tiro en la rueda sobre el punto (B). Como la resistencia de rodadura actúa sobre su punto de apoyo (A), resulta un par de fuerzas que tiende a abrir la rueda por delante, debiendo dar una convergencia a la rueda para corregir esta tendencia. Vicent Lletí Lletí 48
  • 49. Cotas conjugadas La convergencia será tanto mayor cuanto mas adelantado y hacia la derecha se encuentre el punto (B). Esta posición viene determinada por los ángulos de caída, salida y avance, lo que quiere decir que la convergencia depende directamente de estas tres cotas. En vehículos con tracción delantera, la fuerza de empuje está aplicada al mismo punto de apoyo de la rueda, siendo las ruedas traseras remolcadas sin ejercer efecto alguno sobre la dirección. No obstante, se les da un pequeño avance para mantener estable la dirección resultando, junto a las cotas de salida y caída, una convergencia que pueda ser positiva o negativa. Vicent Lletí Lletí 49
  • 50. Convergencia La convergencia o paralelismo de las ruedas delanteras es la posición que ocupan las dos ruedas con respecto al eje longitudinal del vehículo. Este valor se mide en milímetros y es la diferencia de distancia existente entre las partes delanteras y traseras de las llantas a la altura de la mangueta; está entre 1 y 10 mm para vehículos con propulsión y cero a menos 2 mm para vehículos con tracción. Vicent Lletí Lletí 50
  • 51. Convergencia El ángulo de caída (Ac) y el de salida (As) hace que la rueda esté inclinada respecto al terreno y que al rodar lo haga sobre la generatriz de un "cono" lo que implica que las ruedas tienden a abrirse. Para corregir esto se cierran las ruedas por su parte delantera, con lo que adelanta el vértice del cono en el sentido de la marcha. Vicent Lletí Lletí 51
  • 52. Convergencia La convergencia también contrarresta el par de orientación que se forma entre el empuje y el rozamiento de la rueda y que tiende a abrirla, siendo esta la razón de que los coches con propulsión tengan mayor convergencia que los de tracción, en efecto: debido al avance y salida, la prolongación del pivote corta al suelo en un punto mas adelantado y hacia el centro que el de apoyo del neumático. Si el coche lleva propulsión, la fuerza de empuje se transmite a la rueda delantera a través del pivote y la de resistencia se aplica en el punto de contacto del neumático, esto origina un par de giro que tiende a abrir las ruedas delanteras, cosa que no ocurre en vehículos con tracción ya que la fuerza se aplica en el punto de contacto. Vicent Lletí Lletí 52
  • 53. Convergencia El que el valor de la convergencia pueda ser positivo o negativo (divergencia) depende de los valores que tengan los ángulos de caída, salida y, además, de que el vehículo sea de tracción delantera o propulsión trasera. El valor de esta convergencia viene determinado por los valores de las cotas de caída, salida y avance. Vicent Lletí Lletí 53
  • 54. Radio de viraje o giro máximo La distancia entre pivotes (a) que recibe el nombre de vía y la longitud e inclinación de los brazos de acoplamiento en función de la batalla (b) del vehículo, que corresponde a la distancia entre ejes, determinan una de las características de la dirección, como es su radio de giro máximo. Este radio viene determinado de forma que las ruedas puedan girar describiendo un circulo de diámetro cuatro veces mayor que la batalla del vehículo. Vicent Lletí Lletí 54
  • 55. Ángulo de empuje Se denomina así al ángulo que forma la perpendicular al eje trasero con respecto al eje longitudinal del vehiculo. Este ángulo debe ser igual a cero. Es decir, el eje de empuje debe con el eje longitudinal del vehiculo, pues en caso contrario las ruedas traseras describirían trayectorias diferente a las delanteras en la marcha en línea recta, con el consiguiente tiro lateral del vehiculo. El tren trasero de un vehiculo tiene una gran importancia sobre la estabilidad de marcha en carretera. Debe estar centrado y simétrico con respecto al tren delantero. Por otra parte, las ruedas traseras están dotadas de cotas de dirección como la convergencia y el ángulo incluido, que determinan el posicionamiento correcto de la ruedas sobre el suelo Vicent Lletí Lletí 55
  • 56. Valores reales de las cotas de reglaje de un automóvil de la marca: Renault Laguna II Vicent Lletí Lletí 56