Sistemas de Dirección Vehicular: Funcionamiento, Tipos y Geometría Clave

Tipos de Sistemas de Dirección

Dirección de Cremallera

El aceite impulsado por la bomba entra en la válvula distribuidora y, una vez que el conductor gira el volante, permite el paso de aceite hacia el cilindro de doble efecto. Sin embargo, para que el aceite salga, es necesario que la barra se torsione y se produzca una desalineación entre el eje de la barra y la válvula.

Dirección de Bolas Recirculantes

La barra de torsión se torsiona cuando la válvula giratoria 4/3 permite el paso de aceite de un lado de la cámara y el retorno de aceite del otro lado de la cámara hacia el depósito. Si la barra de torsión no se torsiona, ambos lados de la cámara se quedarán en compresión.

Dirección Electromecánica (EPS)

Funciona a través de un motor eléctrico que puede estar ubicado en la columna de dirección o en la propia caja de dirección. La UCE (Unidad de Control Electrónico) cambia la polaridad del motor eléctrico según si la asistencia es hacia la derecha o la izquierda. También contribuye al autocentrado de las ruedas al salir de una curva. La UCE evalúa los sensores principales: el de par y el de ángulo de volante.

¿Cómo sabe la UCE cuándo proporcionar asistencia?

La UCE verifica la desalineación entre el sensor de ángulo de volante y el sensor de par; si hay diferencia, es porque la barra de torsión se ha torsionado, lo que indica resistencia y la necesidad de asistencia.

Clasificaciones de Sistemas de Dirección

Clasificaciones de Direcciones Asistidas

• Tipo de asistencia: Hidráulica, electrónica, electrohidráulica.
• Tipo de unión entre volante y ruedas: Con unión mecánica, sin unión (hidrostática).
• Ubicación del mecanismo de asistencia: Sobre el mecanismo de dirección, en la barra de acoplamiento, en la columna de dirección.
• Número de ruedas directrices: 2 ruedas, 4 ruedas.

Ventajas de la Dirección Asistida

• Mayor confort de marcha, tanto al aparcar como en cualquier maniobra.
• Mayor maniobrabilidad y multiplicación más directa.
• Reducción del esfuerzo del conductor, sobre todo a baja velocidad, sin aumento de desmultiplicación y sin perder por ello sensibilidad.

Características de la Dirección Electromecánica

• Es una dirección que asiste el esfuerzo del conductor a través de un motor eléctrico.
• La asistencia se produce generalmente en la columna de dirección.
• Presenta reducido peso y poca potencia absorbida.
• No es indicada para grandes esfuerzos de dirección.
• La UCE es quien decide la asistencia en función de los sensores y los actuadores.
• El autocentrado de la dirección es apoyado por la servodirección.
• Posee autodiagnosis.
• Comunicación por CAN-BUS.

Clasificaciones de Direcciones Mecánicas

• Número de ruedas: Una única rueda, ruedas delanteras, ruedas delanteras dobles, ruedas traseras, a las 4 ruedas.
• Mecanismo de dirección: Cremallera, tornillo, desmultiplicación variable.
• Acoplamiento de timonería: Directa, indirecta.

Mecanismo de una Dirección

El mecanismo de dirección transforma el movimiento giratorio del volante en un movimiento transversal de orientación para las ruedas, al mismo tiempo que permite la desmultiplicación.

Tipos de Mecanismos de Tornillo sin Fin

• Sector dentado
• Rodillo
• Dedo
• Recirculación de bolas

Cotas de Dirección y Geometría de las Ruedas

Posición de las Ruedas

• Distancia entre ejes: (Mayor confort, menor maniobrabilidad).
• Distancia entre ruedas: (Mayor velocidad en curvas, mayor desgaste y peor comportamiento en línea recta).

Relación de Transmisión

La relación de transmisión es la relación existente entre el ángulo descrito por el volante y el ángulo de giro obtenido en las ruedas. A mayor relación de transmisión, menor es el esfuerzo requerido en el volante, menor la irreversibilidad y mayor el ángulo de giro de las ruedas.

Paralelogramo de Ackerman

Al tomar una curva, las ruedas interiores a la curva han de recorrer menos espacio que las exteriores. Para que esta condición de geometría de giro se cumpla y las ruedas tengan recorridos diferentes, pero con el mismo centro instantáneo de rotación, se debe cumplir el Paralelogramo de Ackerman. Este se cumple cuando las prolongaciones de los ejes delanteros coinciden con el punto central del eje trasero.

Ángulo de Caída (Camber)

Mirando el vehículo longitudinalmente, es el ángulo formado por el eje de la rueda con la vertical.

Ángulo de Salida (Kingpin Inclination o SAI)

Mirando el vehículo frontalmente, es el ángulo formado por la prolongación del pivote de dirección con la vertical.

Ángulo Total

Es la suma del Ángulo de Caída y el Ángulo de Salida.

Ángulo de Avance (Caster)

Mirando el vehículo lateralmente, es el ángulo formado por la prolongación del pivote de dirección con el plano vertical.

Convergencia (Toe-in)

Indica que la distancia entre las ruedas de un eje es menor en la parte delantera que en la trasera.

Divergencia (Toe-out)

Presenta una distancia menor en la parte trasera que en la delantera entre las pestañas de las llantas del eje correspondiente.

Convergencia 0 (Toe-zero)

Significa que los planos medios de las ruedas de un eje son paralelos entre sí.