Funcionamiento y Geometría del Sistema de Dirección Automotriz

Misión y Componentes del Sistema de Dirección

1. Misión principal: La misión principal de la dirección en un vehículo es orientar las ruedas a voluntad del conductor para que el vehículo tome la trayectoria deseada, siendo un sistema preciso que no necesita un gran esfuerzo por parte del conductor.

Elementos del Sistema

2. Componentes clave:

• Eje de pivote
• Mangueta
• Caja de dirección
• Columna de dirección
• Barra de acoplamiento
• Brazo de acoplamiento
• Ángulo de giro derecho
• Ángulo de giro izquierdo

Procedimiento de Seguridad y Desmontaje

3. Pasos para el desmontaje del volante y airbag:

1. Quitar el contacto y extraer la llave.
2. Esperar el tiempo según el fabricante (entre 1 y 5 minutos).
3. Desconectar el cable de masa de la batería y asegurarse de que no vuelva a conectarse.
4. Esperar el tiempo indicado por el fabricante antes de seguir trabajando; si desconocemos este dato, esperar unos 30 minutos.
5. Desmontar la unidad de airbag.
6. Aflojar la tuerca de fijación del volante a la columna de dirección.
7. Golpear con las manos hasta desacoplar la parte cónica del ensamblaje.
8. Centrar y marcar su posición, quitar la tuerca y extraerla.

Geometría y Ángulos de Giro

4. Ángulos principales: Ángulo de caída, ángulo de avance y ángulo de salida.

Definiciones Técnicas

5. Descripción de los ángulos:

• Ángulo de caída: Visto el vehículo de frente, es el ángulo que forma la prolongación del eje de simetría de la rueda con el eje vertical que pasa por el centro de apoyo de la rueda.
• Ángulo de avance: Visto el vehículo de lado, está formado por la prolongación del eje de pivote con el eje vertical que pasa por el centro de la rueda.
• Ángulo de salida: Visto el vehículo de frente, está formado por la prolongación del eje de pivote sobre el cual gira la rueda para orientarse con la prolongación del eje vertical que pasa por el centro de apoyo de la rueda.

Mecanismos y Diagnóstico de Desgaste

6. Mecanismo de cremallera: El mecanismo de dirección está constituido por una barra en la que hay un dentado de cremallera que se desplaza lateralmente en el interior de un cárter, apoyada en unos casquillos de bronce o nailon. La cremallera está accionada por el piñón.

7. Efectos de la convergencia: Unos neumáticos con exceso de convergencia producen un desgaste en el neumático en el borde exterior y rebabas de dentro hacia fuera de la banda de rodadura.

8. Tipos de convergencia: Positiva y negativa.

La Columna de Dirección

9. Estructura y función: La columna de dirección está constituida por un árbol articulado que une el mecanismo de dirección con el volante. Permite la regulación de altura en el volante y, en algunos casos, también la profundidad. Su misión es transmitir el giro del volante a la caja de dirección.

Ajustes y Estabilidad

10. Ángulo incluido: El ángulo incluido es la suma del ángulo de caída y el ángulo de salida; algunos fabricantes dan el valor de este ángulo en vez del de caída.

11. Avance insuficiente: Un ángulo de avance insuficiente provoca una dirección poco estable y con poca reversibilidad.

12. Radio de giro: Es más pequeño.

Problemas Comunes y Mantenimiento

13. Causas de inestabilidad: Presión de los neumáticos descompensada, exceso o falta de convergencia, cubiertas con diferentes tamaños o con gran diferencia de desgaste, algún muelle de suspensión vencido, algún elemento de suspensión con holguras y caída o avance desiguales.

14. Función de la convergencia: La función de la convergencia en las ruedas es permitir girar las ruedas de cada eje paralelas entre sí con el vehículo en marcha y evitar que las ruedas derrapen con el consiguiente desgaste de neumáticos. Se expresa en milímetros o en grados; suele estar entre 0 y 5 mm.

15. Exceso de caída positiva: Un exceso de caída positiva origina en las ruedas un desgaste exterior de la banda de rodadura en el neumático.

Principios de Ingeniería y Confort

16. Principio de Ackerman: El principio de Ackerman dice que las trayectorias descritas por las cuatro ruedas del vehículo al describir una curva han de ser circunferencias concéntricas; es decir, debe haber un solo centro de giro para las 4 ruedas llamado centro instantáneo de giro.

17. Holgura en el volante: Si el volante tiene holgura excesiva, puede ser debido a la caja de dirección con desgaste excesivo o a una rotura o desgaste en alguna articulación.

18. Objetivos de la geometría: Mantener la dirección estable y precisa con un efecto direccional o autocentrado del vehículo, favorecer la reversibilidad para que las ruedas vuelvan en línea recta después de tomar una curva y evitar las vibraciones de las ruedas y la consiguiente repercusión en la dirección.