Sistema de dirección automotriz: componentes y principio de Ackerman

Resumen

El texto explica el sistema de dirección de un vehículo: su función de orientar las ruedas delanteras, la relación de esfuerzos y de desmultiplicación entre el volante y las ruedas, y los componentes principales como la columna, la caja de dirección, la tirantaría y las rótulas. También desarrolla el principio de Ackerman, que describe cómo deben colocarse los brazos de mando en línea recta y en curva para evitar el arrastre de las ruedas.

Puntos clave

La dirección orienta las ruedas delanteras y debe ser precisa, de fácil manejo y no transmitir vibraciones de la carretera al conductor.
El par de giro se calcula como P = F1 x R1, donde R1 es el radio del volante.
La relación de desmultiplicación es la proporción entre el ángulo girado por el volante y el ángulo girado por las ruedas.
La caja de dirección transforma el movimiento circular del volante en movimiento lineal y reduce el esfuerzo necesario para girar.
Las rótulas realizan la unión elástica entre la caja de dirección y los brazos de acoplamiento, y permiten corregir la convergencia de las ruedas.
Según el principio de Ackerman, en una curva las cuatro ruedas describen circunferencias concéntricas con un único centro de giro, y la rueda interior gira un ángulo mayor que la exterior.

Ponte a prueba

El Sistema de Dirección Automotriz: Componentes y Principios

La dirección es el conjunto de mecanismos cuya misión es orientar las ruedas delanteras para que sigan la trayectoria deseada por el conductor. Un sistema de dirección eficaz debe ser preciso, de fácil manejo y no transmitir al conductor las irregularidades de la carretera en forma de vibraciones.

Relación de Esfuerzos a Transmitir

El par de giro se define como el producto de la fuerza por una distancia. En el contexto de la dirección, esta distancia es el radio del volante de dirección: P = F1 x R1. Por lo tanto, la desmultiplicación está en función de los diámetros del volante y del piñón de la dirección. Las fuerzas aplicadas y obtenidas son inversamente proporcionales a los radios de giro, ya que el momento de esfuerzo del volante es igual al momento resistente en la caja de dirección.

Relación de Desmultiplicación de la Dirección

Esta relación se define como la proporción entre el ángulo de giro del volante y el ángulo que giran las ruedas. La relación de desmultiplicación viene determinada por la proporción entre el ángulo descrito por el volante y el ángulo obtenido en las ruedas.

Componentes Clave del Sistema de Dirección

La Columna de Dirección

Es la encargada de transmitir el giro del volante a la caja de dirección. Una de las uniones a la caja de dirección suele realizarse a través de un elemento elástico para evitar la transmisión de vibraciones. La dirección debe ser “retráctil o pivotante” para no penetrar excesivamente en el habitáculo de los pasajeros en caso de impacto frontal.

La Caja de Dirección

Es el componente encargado de transformar el movimiento circular del volante en un movimiento lineal, según la voluntad del conductor. A su vez, reduce el esfuerzo requerido para girar el volante mediante la desmultiplicación.

Tirantaría de Mando

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

Barras de Dirección: Son barras de acero con una rosca en su interior en cada extremo. Estas roscas unen dos rótulas o las barras de dirección utilizadas en sistemas de dirección con tornillo sin fin.
Bieletas de Dirección: Son las barras de mando de las direcciones de cremallera. Transmiten el movimiento de la caja de dirección hasta las rótulas.
Las Rótulas de la Dirección: Son elementos cónicos cuya misión consiste en realizar la unión elástica entre la caja de dirección y los brazos de acoplamiento de las ruedas. Permiten, además, las variaciones de longitud necesarias para corregir la convergencia de las ruedas.

Principio de Ackerman

Trapecio de Ackerman en Línea Recta

Para que este principio se cumpla en marcha recta, los brazos de acoplamiento reciben una inclinación determinada. De esta forma, cuando el vehículo circula en línea recta, la prolongación de los ejes de los brazos de mando (bieletas) debe coincidir con el centro del eje trasero.

Trapecio de Ackerman en las Curvas

Para evitar el arrastre de las ruedas al tomar una curva, debe cumplirse este principio. Las trayectorias descritas por las cuatro ruedas del vehículo al tomar una curva deben ser circunferencias concéntricas, es decir, debe existir un único centro de giro para las cuatro ruedas. La rueda interior siempre girará un ángulo mayor que la rueda exterior.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la relación de desmultiplicación de la dirección?

Es la proporción entre el ángulo que describe el volante y el ángulo que giran las ruedas. Indica cuánto se reduce el giro del volante respecto al de las ruedas.

¿Para qué sirve el principio de Ackerman?

Sirve para evitar el arrastre de las ruedas al tomar una curva, haciendo que las cuatro ruedas describan circunferencias concéntricas con un único centro de giro.

¿Qué función tienen las rótulas de la dirección?

Son elementos cónicos que realizan la unión elástica entre la caja de dirección y los brazos de acoplamiento de las ruedas, y permiten variar la longitud para corregir la convergencia.