Mecanismos de Dirección: Componentes, Tipos y Geometría

Componentes Mecánicos del Conjunto de Dirección

• Volante
• Caña
• Cardán
• Caja desmultiplicadora
• Bielas de mando
• Rótulas

Diseño y Adaptación de Mecanismos de Dirección

• Motocicletas: Sistema más sencillo
• Vehículos ligeros: Dirección de cremallera sin asistencia
• Vehículos pesados: Direcciones con asistencia

Relación de Transmisión de la Dirección

Es la relación entre el ángulo de giro del volante y el ángulo de giro de las ruedas. Determina la desmultiplicación del conjunto de dirección.

Árbol de Dirección

Transmite el par de giro desde el volante hasta la caja desmultiplicadora.

Cajas de Dirección Desmultiplicadoras

Engranajes que reducen y transforman el movimiento recibido del árbol de transmisión.

Cajas Montadas en Direcciones Mecánicas

• Cajas de dirección de cremallera
• Cajas con tornillo sin fin

Cajas con Caja de Cremallera

Sistema de dirección más empleado en automóviles pequeños. El árbol de dirección y el volante quedan detrás del eje delantero.

Componentes:

• Piñón helicoidal
• Barra de mando con dentado helicoidal
• Mecanismo de reglaje y retenes de hermeticidad
• Articulaciones
• Guardapolvos

Dirección con Tornillo Sin Fin

Dispone de más barras que una dirección de cremallera, permitiendo el accionamiento y giro de las manguetas en vehículos con características mecánicas especiales (por ejemplo, eje delantero rígido).

Tipos de cajas de dirección de tornillo sin fin:

• Caja de tornillo y tuerca desplazable
• Caja de tornillo y tuerca con bolas circulantes
• Caja de tornillo globoide y tornillo
• Caja de tornillo y sector dentado

Tiratería de Mando

Transmite el movimiento lineal de la caja de dirección hasta las manguetas de las ruedas.

Piezas:

• Barras de mando
• Bielas de dirección
• Manguitos de ajuste
• Palacas angulares
• Rótulas

Geometría de Ejes

Se consigue cuando las 4 ruedas recorren circunferencias con un centro común (centro de rotación), ubicado en la prolongación del eje trasero.

Ángulo de Empuje

Bisectriz de la convergencia trasera en relación con el eje longitudinal del vehículo. Es positivo cuando las ruedas apuntan hacia la derecha y negativo cuando apuntan hacia la izquierda.

Set Back

Ángulo formado por la línea longitudinal del vehículo y la perpendicular del eje. Puede medirse en grados o milímetros. Es positivo cuando la rueda derecha está detrás de la izquierda.

Vía y Batalla del Vehículo

Vía: Distancia entre las ruedas del mismo eje medida desde el eje central de la rueda.

Batalla: Distancia entre ruedas de distinto eje.

Geometría y Ángulos en las Ruedas

Ángulo de Caída

Inclinación de la rueda respecto al plano vertical. Se mide en grados.

Ángulo de Salida

Inclinación del pivote de la dirección (kin-pin) respecto al eje vertical del neumático.

Funciones:

• Aproximación del centro de apoyo del neumático a la intersección del eje del pivote con el suelo, disminuyendo el par de giro en las ruedas y el volante.
• Determinación de la estabilidad en la trayectoria del movimiento del vehículo, creando fuerzas estáticas que tienden a llevar el coche a la posición de marcha rectilínea.
• Reducción del radio de rodadura sin recurrir a la caída.
• Favorecimiento del retorno de la dirección a la posición en línea recta.

Ángulo de Avance

Ángulo formado por el eje de pivote de la mangueta con la vertical. Puede ser positivo o negativo. Es positivo cuando la prolongación del pivote encuentra el terreno delante de la huella del neumático y negativo cuando lo encuentra detrás.