Fundamentos de Dirección y Suspensión Automotriz: Geometría y Componentes Clave

Principio de Ackermann en la Dirección Automotriz

La diferencia en el ángulo de dirección entre el neumático interior y el exterior coincide con el centro de giro geométrico a baja velocidad. Es decir, el ángulo de la rueda interior a la curva será mayor que el de la exterior. Esto se diseña para evitar que la rueda interior arrastre al tomar una curva, mejorando significativamente la estabilidad del vehículo.

Respecto a la optimización del giro, una configuración que sitúa el centro de giro geométrico más adelante facilita una entrada más ágil en la curva, mientras que una configuración que lo desplaza hacia atrás (o 'punto negativo') resulta en una respuesta más lenta al iniciar el giro.

Desmultiplicación de la Dirección: Impacto en la Conducción

La desmultiplicación de la dirección se refiere a la relación entre el ángulo de giro del volante y el ángulo de giro de las ruedas. Esta relación varía a lo largo del recorrido de la cremallera, afectando directamente la respuesta y el control del vehículo.

• Baja desmultiplicación: El ángulo de giro al volante se traduce en un ángulo de giro de las ruedas relativamente grande, cercano al del volante (siempre menor). Esta configuración es típica en el centro de la cremallera. Aunque ofrece una dirección muy directa, puede generar problemas de estabilidad a altas velocidades en línea recta debido a su alta sensibilidad.
• Alta desmultiplicación: El ángulo de giro al volante se traduce en un ángulo de giro de las ruedas relativamente pequeño. Esta configuración se encuentra en los extremos de la cremallera. Si bien proporciona mayor control y suavidad en maniobras a baja velocidad, puede resultar en una conducción más lenta y menos reactiva en ciudad o en carreteras con curvas pronunciadas.

Componentes Clave del Sistema de Suspensión

Silentblock:

Son elementos de goma o caucho diseñados para evitar o minimizar la transmisión de vibraciones y ruidos entre dos piezas, una o ambas de las cuales poseen movimientos relativos. Contribuyen al confort y a la durabilidad de los componentes.

Tirantes de suspensión:

Su misión es transmitir fuerzas longitudinales y transversales, en función de su ubicación, manteniendo la posición adecuada de los brazos de suspensión y, por ende, la geometría de la rueda.

Tirantes longitudinales:

Específicamente diseñados para absorber desplazamientos o reacciones longitudinales que se producen durante las aceleraciones y frenadas del vehículo.

Tirantes transversales:

Permiten el guiado preciso de la mangueta y absorben los desplazamientos laterales generados por los elementos elásticos de la suspensión.

Tipos de Suspensión Vehicular

• Suspensión dependiente: Ambas ruedas de un eje están conectadas rígidamente, lo que favorece la robustez y la simplicidad, pero reduce el confort de marcha al transmitir los movimientos de una rueda a la otra.
• Suspensión independiente: Cada rueda se mueve de forma autónoma, sin afectar directamente a la opuesta. Esto mejora significativamente la estabilidad, el agarre y el confort, ya que cada rueda puede adaptarse individualmente a las irregularidades del terreno.
• Suspensión semidependiente: Combina elementos de ambos sistemas, buscando un equilibrio óptimo entre el coste de fabricación, la robustez y el rendimiento, ofreciendo un compromiso entre confort y estabilidad.

Ángulos de Geometría de Dirección: Caída y Avance

La correcta alineación de las ruedas es fundamental para la estabilidad, el desgaste uniforme de los neumáticos y la seguridad del vehículo. Los ángulos de caída y avance son cruciales en esta geometría.

Ángulo de Caída (Camber)

El ángulo de caída es la inclinación vertical de la rueda con respecto a la carretera, vista desde la parte frontal del vehículo. Se forma uniendo el eje de simetría de la rueda con la proyección vertical del centro de la huella del neumático.

• Caída positiva: La parte superior de la rueda se inclina hacia afuera del vehículo. Un exceso de caída positiva provoca un desgaste prematuro de la banda de rodadura exterior del neumático.
• Caída negativa: La parte superior de la rueda se inclina hacia adentro del vehículo. Un exceso de caída negativa resulta en un desgaste acelerado de la banda de rodadura interior del neumático.

Si el ángulo de caída no es el adecuado, el neumático se desgastará de forma irregular en un solo lado, afectando la tracción y la vida útil del mismo.

Ángulo de Avance (Caster)

El ángulo de avance es la inclinación del eje de pivote de la dirección (el eje sobre el que gira la rueda al girar el volante) con respecto a la vertical, visto desde el lateral del vehículo. Para determinarlo, se utiliza el eje vertical y el eje de pivote.

Este ángulo es crucial para la estabilidad direccional y el efecto de autoalineado del vehículo, es decir, la tendencia de las ruedas a volver a la posición recta después de un giro. Si el ángulo de avance es incorrecto, puede causar desgaste irregular de los neumáticos, dificultad para mantener la trayectoria recta y una dirección pesada o demasiado ligera.

Procedimiento de Alineación de la Dirección

Para realizar una alineación precisa de la dirección, se deben seguir los siguientes pasos:

1. Centrar el vehículo en el elevador y posicionarlo en modo de alineación.
2. Colocar los platos goniométricos y asegurar que las ruedas estén bien centradas sobre ellos.
3. Realizar una inspección visual de las ruedas para detectar desgastes anormales y verificar la presión de los neumáticos, ajustándola si es necesario.
4. Observar si existen holguras en los componentes de la suspensión y dirección que puedan afectar la alineación.
5. Instalar los captadores de alineación en cada rueda.
6. Liberar el freno de estacionamiento, asegurar el volante en posición recta y seleccionar el modelo de coche en el software de alineación.
7. Ajustar los valores: Soltar la contratuerca que bloquea la rótula y la biela axial, y girar la biela de dirección hasta que los valores de alineación estén dentro de las especificaciones del fabricante. Luego, apretar nuevamente la contratuerca.
8. Finalmente, realizar un 'bacheo' (movimiento de compresión y extensión de la suspensión) para comprobar que los valores se mantienen estables incluso cuando el vehículo experimenta irregularidades en la carretera.

Función de la Cámara de Gas en Amortiguadores Monotubo

La cámara de gas en los amortiguadores monotubo cumple una misión fundamental: mantener la presión constante del aceite hidráulico y evitar la formación de burbujas (cavitación) durante el funcionamiento. Esto mejora significativamente la eficiencia y el rendimiento del amortiguador, especialmente bajo condiciones de uso intensivo.

Además, esta cámara compensa las variaciones de volumen que sufre el aceite en la cámara de trabajo cada vez que el vástago del amortiguador entra y sale, asegurando un funcionamiento suave y consistente.

Elementos Articulados del Sistema de Dirección

Juntas Cardan:

Permiten la unión de los árboles de la columna de dirección, facilitando la transmisión del movimiento de giro del volante a la caja de dirección, incluso cuando existen ciertos ángulos o desalineaciones entre los ejes.

Rótula de Dirección:

Son articulaciones esféricas que absorben los desplazamientos y movimientos que se producen entre la carrocería y las ruedas, permitiendo el giro de estas últimas y la adaptación a las irregularidades del terreno.

Rótula Axial:

Conectan la cremallera de dirección con los brazos de dirección. Permiten movimientos axiales y angulares, facilitando la transmisión del movimiento de la cremallera a la rótula de dirección y, finalmente, a la rueda.