Sistema de dirección

La misión de la dirección es orientar las ruedas para que el vehículo siga la trayectoria deseada.

Principio de funcionamiento

Relación de esfuerzos a transmitir: el par de giro es el producto de la fuerza por el radio. Por tanto la desmultiplicación esta en función de los diámetros del volante y el piñón de dirección. Las fuerzas aplicadas y obtenidas son inversamente proporcionales a los radios de giro.

Relación de transmisión: esta determinada por la relación que existe entre el angulo descrito por el volante y el angulo obtenido en las ruedas.

Elementos de la dirección

Volante: diseñado con una forma ergonómica, con la finalidad de obtener más facilidad en el manejo y mayor comodidad. Su misión es reducir el esfuerzo que el conductor aplica sobre las ruedas. Generalmente tiene 3 brazos para incorporar el dispositivo de seguridad pasiva, el airbag.

Columna de dirección: constituida por un árbol articulado que une el mecanismo de dirección con el volante. La columna de dirección tiene una gran influencia en la seguridad pasiva, pues se tratan de columnas retractiles formadas por dos o tres tramos con el fin de colapsarse y no producir daños al conductor en caso de colisión. Los tramos están unidos mediante juntas cardan. Permite la regulación del volante en altura y profundidad.

Caja de dirección: recibe el movimiento giratorio del volante por la columna y lo transforma en un movimiento rectilíneo y transversal al vehículo. A través de las barras articuladas con rotulas, la caja transmite el movimiento a las bieletas que hace girar las ruedas alrededor del eje del pivote. Hay caja de tornillo sin fin y de cremallera.

Tiranteria de la dirección tornillo sinfín: Palanca de mando: va unida a la caja de dirección. Recibe

el movimiento rotativo de la caja para transmitirlo en movimiento angular a la barra de mando.

Barra de mando: el movimiento direccional se transmite de la barra de mando a las barras de acoplamiento o ataca directamente sobre los brazos de acoplamiento.

Brazos de acoplamiento: transmiten a las ruedas el movimiento de la caja.

Barras de acoplamiento: bieletas de dirección. Realizan la unión de las dos ruedas, para que el movimiento sea simultáneo y conjugado. Sobre ellas se realiza la regulación de la convergencia de las ruedas.

Rotulas: constituidas por un muñón cónico en cuyos extremos tiene la unión roscada que permite el desmontaje y por otro la bola que realiza la unión elástica. La misión de la rotula es realizar la unión elástica entre la caja de la dirección y los brazos de acoplamiento de las ruedas.

Tiranteria de la dirección de cremallera: este tipo de dirección consta de menos Tiranteria, pues la cremallera tiene gran longitud; por lo que solo es necesaria la utilización de bieletas para la unión a la rueda por medio de rotulas. La regulación de la convergencia se realiza sobre las bieletas.

Tipos de cajas de dirección

Cremallera

Cremallera: se caracteriza por su mecanismo desmultiplicador (piñón y cremallera) y su sencillez de montaje. Esta constituida por una barra en la que hay tallada un dentado, que se desplaza lateralmente en el interior de un carter apoyada sobre casquillos de bronce. Esta accionada por el piñón, montado en la columna de la dirección.Es la más utilizada en turismos por que disminuye los esfuerzos del volante. Es suave en giros y tiene rapidez de recuperación, resultando una dirección estable y segura.

Cremallera de relación variable: en las direcciones de cremallera de relación constante se realiza el mismo esfuerzo sobre el volante. La principal característica de las cremallera de relación variable es que tienen el modulo variable y el angulo de presión variable. Esto permite: una relación corta ideal para la conducción en línea recta, y el modulo se

reduce progresivamente cuando la cremallera se desplaza hacia los extremos reduciendo así el esfuerzo de maniobrabilidad.

Tornillo sinfín

Esta basado en un tornillo sinfín. Este puede ser cilíndrico o globoide. Esta unido a la columna para transmitir el movimiento de rotación a un dispositivo de traslación, encargados de transmitir el movimiento a la palanca de ataque y esta a su vez a las barras.

Tornillo sin fin y sector dentado: formado por un sinfín cilíndrico, apoyado sobre cojinetes de rodillos cónicos. El movimiento se transmite a la palanca de mando a través de un sector dentado.

Tornillo sinfín y rodillo: formado por un sinfín globoide apoyado en cojinetes cónicos. Un rodillo esta apoyado en el sinfín, que al girar desplaza lateralmente el rodillo produciendo un movimiento angular en la palanca de mando.

Tornillo sin fin y dedo: formado por un sinfín cilíndrico y un dedo o tetón. Al girar el sinfín, el dedo se desplaza sobre las ranuras transmitiendo un movimiento oscilante a la palanca de mando.

Tornillo sinfín y tuerca: formado por un sinfín

cilíndrico y una tuerca. Al girar el sinfín produce un desplazamiento longitudinal de la tuerca, este es transmitido a la palanca de mando unida a la tuerca.

Tornillo sinfín y tuerca con bolas: consiste en intercalar unas bolas entre el sinfín y la tuerca. Esta a su vez dispone de

una cremallera exterior que transmite el movimiento a un sector dentado, que transmite el movimiento a la palanca de mando.

Orientación de las ruedas traseras

La orientación de las ruedas traseras se consigue en vehículos equipados con suspensiones multibrazo y ruedas tiradas mediante eje autodireccional.La finalidad es conseguir mayor estabilidad en el trazado de la curva. Estos sistemas permiten en la curva poder girar un pequeño angulo las ruedas traseras en el mismo sentido que las delanteras. Todo ello contribuye a una mayor estabilidad y mayor seguridad. Las ruedas traseras pueden ser orientadas de forma pasiva y activa.

Forma pasiva

Las ruedas traseras se orientan de forma pasiva por las solicitaciones del pavimento sin intervención del conductor. Estas solicitaciones aparecen por las aceleraciones transversales en las curvas y a las condiciones de adherencia al suelo.Este efecto se consigue mediante los elementos de suspensión.Suspensión multibrazo; la deformación de las articulaciones y los pequeños giros de los brazos producidos por los esfuerzos que es sometida la suspensión, induce ángulos de caída y convergencia en las ruedas consiguiendo un efecto directriz al tomar la curva.El eje autodireccional permite orientar las ruedas de forma conveniente pero pasiva en las curvas. Este sistema mantiene la caída de la rueda y el ancho de vía, por lo que se orienta no son las ruedas sino el tren trasero. Esto se consigue con las uniones del eje al bastidor mediante soportes elásticos, y cuando el vehículo toma una curva la unión elástica se deforma de tal forma que todo el tren gira un pequeño angulo de 1º o 2º.

Forma activa

En los vehículos con dirección total, el efecto director del tren trasero es una respuesta activa. Este sistema es independiente y no esta acoplado a la suspensión, se consigue mediante un mecanismo de dirección en el eje trasero.Este sistema proporciona al vehículo una disminución de angulo de giro peor aumenta la maniobrabilidad a bajas velocidades.Comportamiento de cada eje:

Las ruedas delanteras tienen una relación proporcional entre el giro del volante y el de las ruedas.

Las ruedas traseras se giran en paralelo hasta 1’5º que corresponde a un giro de 127º del volante, a partir de este giro vuelven progresivamente a la posición de línea recta.