El Sistema de Dirección Del Automóvil

7/25/2019 El Sistema de Direccin Del Automvil

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El sistema de direccin del automvil

La direccin de un automvilo de un vehculo rotor en general es el

conjunto de rganos que permiten modificar la orientacin de la trayectoria para as poder

tomar una curva.

En los vehculos con ruedas, al actuar sobre el volante (o manillar) el conductor cambia el

ngulo de deriva (ngulo entre el plano de la rueda y la trayectoria de la rueda) de las ruedas

directri!directrices. "a fuer!a creada entre la carretera y el eje de giro hace girar el vehculo.

Cualidades

#ualquier mecanismo de direccin deber ser preciso y fcil de manejar, y las ruedas delanteras tendern

a volver a su posicin central al completar una curva. $or otra parte, la direccin no debe transmitir al

conductor las irregularidades de la carretera. $ara conseguir estas caractersticas, debe reunir las

siguientes cualidades%

Suave y cmoda

El manejo de la direccin se ha de reali!ar sin esfuer!o, ya que si la direccin es dura, la conduccin se

hace difcil y fatigosa, lo que representa un cierto peligro por la dificultad que representa su

accionamiento.

"a suavidad y la comodidad se conseguirn mediante una precisa desmultiplicacin en el sistema de

engranaje, una direccin asistida, as como un buen estado de las cotas y el mantenimiento del conjunto.

Seguridad

"a direccin es uno de los principales factores de seguridad activa. Esta seguridad depende del estudio y

construccin del sistema, la calidad de los materiales empleados y de un correcto mantenimiento.

Precisin

"a precisin consiste en que la direccin responda con e&actitud en funcin de las circunstancias, y no

sea ni dura ni blanda, para que las maniobras del conductor se transmitan con precisin. $ara ello no ha

de haber holguras e&cesivas entre los rganos de la direccin' las cotas de la direccin han de sercorrectas, el desgaste debe ser simtrico en los neumticos, las ruedas estar bien equilibradas y la

presin de los neumticos correcta.


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Irreversibilidad

"a direccin debe ser semirreversible. #onsiste en que el volante ha de transmitir movimiento a las

ruedas, pero stas, a pesar de las irregularidades del terreno, no deben transmitir las oscilaciones al

volante. "a semirreversibilidad permite que las ruedas recuperen su posicin media con un pequeo

esfuer!o por parte del conductor despus de girar el volante.

Estable

#uando, circulando en recta, al soltar el volante no se desva el vehculo de su trayectoria.

Progresiva

#uando la apertura de las ruedas, para giros iguales del volante, va en aumento.

Elementos de mando

"a figura 1, representa la organi!acin clsica de los elementos queconstituyen la cadena cinemtica que transmite el movimiento de giro delvolante a las ruedas, seg*n el sentido de las flechas que se indican.

+odos los elementos los podemos clasificar en tres grupos%

o olante y rbol de la direccin.

o #aja de engranajes de la direccin.

o $alancas y barras (timonera) de la direccin.

El rbol de direccin(A)por su parte superior, va unida al volante (V), y por lainferior a la caja de la direccin (C)donde se transforma el movimiento circulardel volante en movimiento lineal. -e la caja de direccin llega el movimiento a

la barra de acoplamiento (B) a travs del bra!o de mando (M), biela (L)ypalanca de ataque(P), los tres articulados entre s.

"os e&tremos del eje delantero terminan en unas horquillas (H)sobre las que se articula elpivote(R)(eje direccional de las ruedas). -el pivote sale la mangueta (E)sobre la que giran locas lasruedas en cojinetes de bolas o rodillos.

-e cada mangueta (E)y fijo a ella sale el bra!o de acoplamiento (). Estos bra!os estn unidos por labarra de acoplamiento(B)que va articulada en los e&tremos de ambos bra!os.

/ Volante ! "r#ol de la direccin

El volante(V) (fig$ %)es el rgano de mando de la direccin. Eldiseodel volante vara seg*n elfabricante. El tacto y el grosor deben permitir el uso cmodo y agradable. 0e ha de ver cuando el vehculocircula en lnea recta, el tablero del vehculo(&).
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El volante presenta una parte central ancha y unos radios tambin anchos para distribuir

la carga del impacto por todo el pecho del conductor, en caso de accidente.

El rbol de direccin (A), (fig. 3)est protegido por una caja Cfijada por un extremo

(el inferior) en la caja(E)de engranaje de la direccin, y por el centro o su parte

superior, en una brida (B)o soporte ue lo sujeta al tablero o a la carrocer!a del

veh!culo. "u extremo superior se une al volante (V). El conjunto rbol y caja

constituyen la columna de direccin.

#lgunos modelosposeen una columna de direccin ajustable. $a parte superior, a la ue

se conecta el volante, puede moverse telescpicamente y, en algunos casos, colocarse en

un ngulo adaptado a la altura y posicin del conductor.%urante los &ltimos a'os se han realiado numerosas pruebas para proteger al conductor

de las lesiones ue pudiera producirle el rbol de la direccin (o el volante) en caso de

choue frontal. El rbol de la direccin est dise'ado para evitar estas circunstancias.

on el fin de evitar ue las vibraciones de la columna se transmitan al volante de la

direccin, a veces, se dispone el rbol de la direccin en dos pieas unidas mediante una

junta elstica o cardn. #dems, en caso de choue frontal, el rbol ceder por esa junta,

con lo ue el conductor ueda protegido del volante.

En la fig. 4se representa el rbol de la direccin (detalle A) cmo se encuentra en

condiciones normales de funcionamiento y (detalle B), despus de un choue frontal.
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* Caja y engranajes de la direccin

El mando de este mecanismo lo ejecuta el conductor con el volante, verdadero rgano

de mando, a travs de l, comunica a las ruedas directrices sus ordenes.

El grado de reduccin de esfuero por parte del conductor conseguido por efectodesmultiplicador del giro del volante de la direccin, depende del peso, tipo y uso del

veh!culo. +n veh!culo deportivo ligero necesitar poca reduccin, ya ue el conductor

ha de ejercer un control rpido del veh!culo para corregir derrapes.

$os coches pesados con neumticos anchos necesitarn una gran reduccin y alg&n

dispositivo de asistencia para poder girar a poca velocidad.

El mecanismo de la direccin tambin transmite al volante la reaccin de las ruedas

respecto a la superficie de la carretera. Esta reaccin avisa inmediatamente al conductor

de los cambios en las condiciones del piso, pero los fabricantes no se han puesto de

acuerdo sobre el grado de reaccin ue debe percibir.

$a caja del engranaje de la direccin cumple las funciones de proteger del polvo y la

suciedad el conjunto de engranajes, contener el aceite en ue se halla sumergido stos y

servir de soporte al mecanismo de la direccin, al volante y al brao. Esta caja se fija al

bastidor por medio de tornillos, ue aseguran su montaje.

* Palanca y arras de direccin

"e denomina tambin timoner!a de la direccin.

iene la misin de transmitir a las ruedas el movimiento obtenido en la caja de

engranaje de la direccin.

$a disposicin del conjunto de palanca depende del dise'o utiliado por el fabricante.

El sistema de acoplamiento puede ser mediante barras de acoplamiento divididas en dos

e incluso en tres secciones.

Engranajes de direccin

* !eneralidades

El sistema de engranajes va montado al final de la columna de la direccin, envuelto en

un crter ue se prolonga casi siempre en un tubo ue rodea a la columna hasta el

volante.

El sistema de engranajes debe permitir un cambio de direccin fcil sin necesidad degirar muchas vueltas el volante. $os engranajes de tipo ms corriente proporcionan una


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desmultiplicacin de -- - a - en los turismos y de -/ ms en los camiones pesados,

lo ue uiere decir ue el volante debe girar ,0 a 1,0 vueltas completas para ue las

ruedas giren entre sus posiciones extremas.

"i se transmite el movimiento del volante directamente a las ruedas, tiene el

inconveniente de transmitirse (al volante) todas las sacudidas producidas por el camino

en las ruedas y stas tienden, constantemente, a imprimir un giro en el volante. # este

tipo de direccin se le llama reversible.

$a direccin irreversible es auella en ue ninguna vibracin o esfuero de las ruedas se

transmite al volante, pero tiene el defecto de ue el conductor no percibe estas

vibraciones en el volante, habindose demostrado prcticamente ue no conviene de

ninguna manera2 adems, debido a esta rigide, las pieas se desgastan y sufren ms.

El tipo actual ms corriente es el semi3reversible, intermedio entre los dos anteriores,

ue tienden ligeramente las ruedas a girar el volante, pero no deja de notar, el conductor

en el volante, los efectos de las irregularidades del terreno.

* "istemasde engranajes de la direccin

El sistema de engranaje de la direccin, constituye el elemento desmultiplicador de giro

del volante y lo forma un conjunto de engranaje protegidos en un crter y a su ve sirve

de unin al bastidor.

"eg&n la disposicin, la forma y los elementos ue lo componen, existen los tipos de

direccin ue se enumeran en el cuadro siguiente4

* #ecanismo de sinf$n cil$ndrico con tuerca (fig. %)

"obre el tornillo sinf!n (&)se desplaa la tuerca('), ue engrana interiormente con el

tornillo sinf!n. El movimiento de la tuerca se transmite a una palanca (P)ue se monta

sobre la tuerca. Esta palanca a su ve est unida al eje de giro de la palanca demando(#)hacindola girar al accionar el volante de la direccin.
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* #ecanismo de sinf$n cil$ndrico con sector dentado (fig. )

$a parte inferior de la barra o columna(C)de la direccin termina en un

sinf!n(') donde engrana un sector dentado ("), ue lleva fijo en su centro un eje (E), al

ue va unido el brao de mando (#). #l girar el volante y, con l, la columna de la

direccin, el sector dentado se desplaa sobre el 5sinf!n5 haciendo girar su eje ue

obliga a oscilar adelante y atrs, al brao, de mando ue, al estar articulado

elsticamente a la biela, imprime a sta un movimiento longitudinal en ambos sentidos.

* #ecanismo de tornillo sinf$n cil$ndrico con dedo o leva (fig. )

ambin denominado 5palanca y leva5. $a columna de la direccin termina en un

husillo (')sobre cuya ranura puede desplaarse una leva o dedo (*)fija al extremo de

una palanca (P)ue mueve el brao de mando (#). #l mover el volante, la leva se

desplaa sobre el husillo, desplaamiento ue a travs de la palanca produce en el brao

de mando un movimiento longitudinal de delante hacia atrs.

* #ecanismo de tornillo sinf$n cil$ndrico con tuerca e +ilera de olas

"e denomina tambin de circulacin de bolas. "obre el tornillo sinf!n (') (fig. lleva

una tuerca(C)y entre sta y el tornillo sinf!n una hilera de bolas (B)ue recorren la

hlice del tallado interior del tornillo y de la tuerca.

$a tuerca lleva tallada una cremallera transmitiendo su movimiento a un

sector (")dentado unido al brao de mando (#).


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* #ecanismo de tornillo sinf$n glooide y rodillo

El sinf!n globoide (fig. ,)se aplica cuando el elemento de translacin se desplaa

describiendo un arco al girar sobre su propio eje de giro, como en el sistema tornillo y

rodillo. En este sistema la columna(C)lleva en su parte inferior un tornillo(')roscado

sobre el ue rueda, engranado en su estr!a, un rodillo (-)ue forma parte del brao demando(#), al ue imprime un movimiento.

* #ecanismo de direccin or cremallera

El sistema de esta direccin se caracteria por la reduccin del n&mero de elementos y

por su mecanismo desmultiplicador y su simplicidad de montaje. 6a acoplada

directamente sobre los braos de acoplamiento de las ruedas y tiene un gran rendimiento

mecnico.


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Es un procedimiento de mandar transversalmente la direccin (fig. /0 y //). $a

columna (V), termina en un pi'n (P), ue al girar, desplaa a derecha o iuierda la

barra cremallera (C), ue mueve las dos bieletas (B), de la barra de acoplamiento. $as

bieletas en sus extremos se unen por rtulas (-)con los braos de

acoplamiento(A)desplandola y orientando las ruedas, las cuales, se desplaan por

modificacin de sus pivotes.


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$a barra3cremallera se articula a ambas partes, (B)de la barra de acoplamiento,

mediante las rtulas (-).

7tras veces, las barras(B)son ms largas y se articulan casi juntas a la cremallera (C).

#ctualmente se utilia en muchos modelos de veh!culos de traccin delantera debido su

precisin en el desplaamiento angular de las ruedas. "e consigue una gran suavidad enlos giros y una recuperacin rpida, haciendo ue la direccin sea ms segura, estable y

cmoda.

Cotas de la direccin

Entendemos como cotas de la direccin auellos factores ue intervienen para obtener

una direccin vlida. El tren delantero debe ser estudiado siguiendo una geometr!a

precisa ue nos va a permitir responder a las exigencias esenciales de4

o Estabilidad.

o onservacin mecnica.

o onservacin de los neumticos.


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8or otra parte, una buena geometr!a del tren delantero llegar hasta la obtencin de una

direccin segura y cmoda, ue se manifiesta por4

o El mantenimiento en trayectoria rectil!nea.

o $a insensibilidad a factores exteriores (baches, viento, etc.).

o $as entradas y salidas fciles de las curvas.

8odemos decir ue la direccin debe ser estable y para conseguirlo se consideran dos

factores4

o $a geometr!a de giro.

o $a geometr!a de las ruedas o cotas geomtricas, ue son4

9 El ngulo de salida o inclinacin.

9 El ngulo de ca!da.

9 El ngulo de avance.

9 $as cotas conjugadas.

$a convergencia o divergencia (alineacin de las ruedas).

* !eometr$a de giro

El veh!culo al tomar una curva, la trayectoria a seguir por las ruedas directrices no es la

misma ya ue, cada una de ellas, tiene distinto radio de curvatura. 8or tanto, la

orientacin dada a ambas ruedas son distintas para evitar ue una de las ruedas sea

arrastrada, efecto ue ocurrir!a si los dos ngulos fueran iguales.

8ara ue esto no ocurra, (fig. /1)las dos ruedas deben girar concntricas, o sea, con el

mismo centro de rotacin.

$o mismo ocurre con las ruedas traseras con respecto a las delanteras ya ue, como todo

el veh!culo tiene ue tomar la misma trayectoria de la curva, todo l tiene ue tener el

mismo centro de rotacin. 8ara ello (fig. /3)tiene ue cumplirse la condicin

geomtrica de ue todas las ruedas en cualuier posicin tengan un mismo centro de

rotacin (2).


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Esto se consigue (fig. /4)dando a los braos de acoplamiento una inclinacin tal, ue

cuando el veh!culo circule en l!nea recta, los ejes de prolongacin de los braos de

acoplamiento coincidan en el centro del eje trasero ,y al tomar una curva, los ejes de las

ruedas coincidan sobre un mismo centro (2).

direccin autoDireccin asistida

Direccin asistida hidrulica

Para facilitar al conductor la ejecucin de las maniobras con el vehculo, se emplean las servo-direcciones

o direcciones asistidas, que tienen como misin el ayudar al conductor a orientar en la direccin deseada

las ruedas directrices, ayuda que es imprescindible en camiones pesados y autobuses.

Para conseguir esta ayuda puede utilizarse como fuente de energa la proporcionada por: vaco de la

admisin, aire comprimido o fuerza hidrulica.

De estas tres fuentes de energa, la del vaco de la admisin es muy poco usada; el aire comprimido,

queda limitado su empleo a los vehculos que lo utilizan para el mando de los frenos; la hidrulica es la

ms empleada. El dispositivo de la direccin asistida que utiliza esta ltima es la siguiente(fig. 22):
http://lim.ii.udc.es/docs/proceedings/2002_12_CNIM_Sistema_mecanico.pdfhttp://lim.ii.udc.es/docs/proceedings/2002_12_CNIM_Sistema_mecanico.pdf


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Est constituido por un cilindro mvil(C)solidario a la biela transversal(A)de la direccin. En el interior

hay un mbolo(E)centrado, que va unido al bastidor(H)del vehculo; por lo tanto, inmvil. A ambos lados

del mbolo puede ser enviado lquido desde una vlvula de mando en la que una vlvula corredera(V),desplazable en ambos sentidos, intercomunica o interrumpe el paso del lquido al cilindro a uno u otro lado

del mbolo.

Cuando se gira el volante(G), se mueve el brazo del mando(M)y, con l, la biela de la direccin que

mueve sta y, a la vez, la corredera de la vlvula de mando, permitiendo el paso de lquido a un lado del

mbolo; al ser el mbolo fijo, el lquido obliga a desplazarse al cilindro que, por estar unido a la barra de

acoplamiento(T)de la direccin, la mueve hacia un lado, sumndose este movimiento al directo imprimido

por el volante(G), ayudando, con ello, a la orientacin de las ruedas y, en definitiva, al conductor.

El lquido es enviado por la vlvula de mando a uno u otro lado del mbolo, segn se gire el volante.

La presin del lquido necesaria para conseguir el desplazamiento del cilindro unido a la biela, se

consigue con una bomba(B)de engranajes que es accionada por la correa que transmite el movimiento

del cigeal. El lquido procede de depsito(D)que, por un tubo, se comunica con la vlvula de mando.

Una vlvula de descarga, instalada entre el tubo que lleva el lquido a la bomba y el de comunicacin del

depsito con la vlvula de mando, mantiene constante la presin.

Direccin asistida neumtica (fig. 23)


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Los grandes y rpidos camiones son difciles de dirigir, pues sobre sus grandes cubiertas de mucha

seccin, gravitan grandes cargas que aumentan su resistencia al giro.

Se utilizan para su accionamiento aire a presin procedente del sistema neumtico del que van dotados

los vehculos con frenos de aire comprimido.

En esencia no es ms que un cilindro(C)(servo neumtico) con un pistn(E), enlazado por medio de una

eje(J)con el brazo de mando de la direccin(B), para ayudar a los desplazamientos de ste. Por ambas

caras del pistn puede entrar, alternativamente la presin atmosfrica o el aire a presin. Esto trae comoconsecuencia el desplazamiento del pistn en un sentido o en otro y, por lo tanto, la ayuda en el

movimiento del brazo de mando. Para que pase aire a presin, tiene una vlvula de control(V)que se

acciona al iniciar el giro el volante. El aire sobrante en el cilindro sale al exterior a travs de la vlvula

correspondiente (de destreza).

La presin del aire suministrado desde la tubera al cilindro es proporcional al desplazamiento de la varilla

de control.

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