Ángulos de la dirección del automóvil: salida, caída, convergencia y avance

Resumen

El documento explica los principales ángulos de la dirección de un automóvil: salida, caída, convergencia o divergencia y avance. Describe para cada uno sus efectos sobre el esfuerzo de giro, la autoalineación, la estabilidad y el desgaste de los neumáticos. También recoge el principio de Ackerman y el funcionamiento del eje autodireccional.

Puntos clave

El ángulo de salida reduce el esfuerzo de giro, favorece la autoalineación y la irreversibilidad de la dirección.
El ángulo de caída es positivo si la parte superior de la rueda se inclina hacia el exterior y negativo si se inclina hacia el interior.
Una caída excesiva produce desgaste asimétrico: en el borde exterior si es positiva y en el interior si es negativa.
La convergencia hace que las ruedas tiendan a cerrarse al avanzar y debe compensar la caída y las fuerzas longitudinales.
El ángulo de avance favorece la autoalineación y la estabilidad; si es excesivo provoca oscilaciones y vibraciones en el volante.
El principio de Ackerman establece que, al girar, los ejes de todas las ruedas deben concurrir en un mismo punto, el centro instantáneo de giro.

Ponte a prueba

Ángulos de la Dirección

Ángulo de Salida

El ángulo de salida, o ángulo de inclinación del pivote de la mangueta, ofrece las siguientes ventajas:

Reduce el esfuerzo de giro de la dirección al disminuir el brazo de par.
Favorece la autoalineación, también conocida como “llamada gravitatoria”, que ayuda a mantener o llevar las ruedas a la alineación recta. Este efecto tiende a endurecer la dirección.
Favorece la irreversibilidad de la dirección, transmitiendo los esfuerzos de la rueda al volante.

Ángulo de Caída

El ángulo de caída de la rueda se refiere a la inclinación de la parte superior de la rueda con respecto a la vertical. Es positivo cuando la parte superior de la rueda se inclina hacia el exterior del automóvil y negativo cuando se inclina hacia el interior.

Influye en la tendencia de las ruedas a desviarse de la alineación recta: si la caída es positiva, las ruedas tienden a abrirse, y si es negativa, a cerrarse.
La caída excesiva produce desgaste asimétrico de los neumáticos: si es positiva, el desgaste se produce en el borde exterior, y si es negativa, en el interior.
Ocasiona un deslizamiento lateral que genera una fuerza lateral.
La caída debe estar compensada por la convergencia.

Ángulo de Convergencia o Divergencia de la Rueda

La convergencia hace que las ruedas tiendan a cerrarse al avanzar, mientras que la divergencia hace que tiendan a abrirse al avanzar.
Las fuerzas longitudinales crean un par respecto a las articulaciones de la suspensión y modifican la orientación de las ruedas.
La convergencia debe compensar los efectos de las fuerzas longitudinales y del ángulo de caída.
La convergencia excesiva produce desgaste de los neumáticos por el borde exterior, mientras que la divergencia excesiva lo hace por el borde interior.

Ángulo de Avance

El ángulo de avance es la inclinación longitudinal del eje del pivote de la mangueta.

Facilita que la dirección recupere la alineación recta (autoalineación). Es el mismo ángulo que tienen las bicicletas, los carritos móviles y las ruedas delanteras de los aviones.
Favorece la estabilidad de la dirección.
Si es excesivo, puede provocar oscilaciones de la rueda y vibraciones en el volante.
Si es demasiado bajo, reduce la estabilidad direccional a velocidades elevadas.
Tiene una “contrallamada gravitatoria”, que se opone a la llamada gravitatoria del ángulo de salida. Si el ángulo de avance es excesivo y el de salida muy pequeño, se puede producir, a baja velocidad, “el enrollamiento” de la dirección.

Principio de Ackerman

Para que un vehículo recorra una curva, es necesario que se cumpla una condición geométrica conocida como principio de Ackerman. Este principio establece que, cuando un vehículo gira, los ejes de todas las ruedas deben concurrir en un mismo punto, llamado centro instantáneo de giro.

Eje Autodireccional

Cuando un vehículo con eje autodireccional toma una curva, los tacos elásticos delanteros reciben una fuerza lateral y se deforman. Esto permite que todo el conjunto pueda rotar respecto a un centro ubicado detrás de los cuatro anclajes elásticos, dando al tren un efecto autodireccional.

Preguntas frecuentes

¿Qué efecto tiene el ángulo de caída excesivo sobre los neumáticos?

Una caída excesiva produce desgaste asimétrico del neumático. Si la caída es positiva, el desgaste se produce en el borde exterior; si es negativa, en el borde interior.

¿Para qué sirve el ángulo de avance?

El ángulo de avance facilita que la dirección recupere la alineación recta y favorece la estabilidad direccional. Es el mismo ángulo que tienen las bicicletas y las ruedas delanteras de los aviones.

¿Qué establece el principio de Ackerman?

Establece que, cuando un vehículo gira, los ejes de todas las ruedas deben concurrir en un mismo punto, llamado centro instantáneo de giro.