Sistemas de Dirección en Vehículos: Tipos, Componentes y Geometría

Tipos de Mecanismos de Dirección

Existen varios tipos de mecanismos de dirección, cada uno con características y aplicaciones específicas:

• Cremallera
• Cremallera de relación variable
• Tornillo sin fin y sector dentado
• Tornillo y rodillo
• Tornillo y dedo
• Tornillo y tuerca
• Tornillo y tuerca con bolas circulantes

Mecanismo de Cremallera

Se caracteriza por su mecanismo desmultiplicador y su sencillez de montaje. Está constituida por una barra en la que hay tallado un dentado de cremallera, que se desplaza lateralmente en el interior, accionada por el piñón, montado en un extremo del árbol del volante.

Tipos de cremallera:

• Dirección de cremallera de relación variable

Mecanismo de Tornillo sin Fin

Puede ser cilíndrico o globoide. Está unido al árbol del volante para transmitir su movimiento de rotación a un dispositivo de traslación que engrana con el mismo, encargado de transmitir el movimiento a la palanca de ataque y esta, a su vez, a las barras de acoplamiento.

Tirantería de Dirección

Constituida por un conjunto de elementos que transmiten el movimiento desde el mecanismo de dirección a las ruedas. Se utilizan dos sistemas principales:

1. Aplicado a la dirección de cremallera.
2. Aplicado a la dirección de tornillo sin fin.

Partes:

• Palanca de ataque
• Barra de mando
• Brazos de acoplamiento
• Barras de acoplamiento

Geometría de Giro

Cuando el vehículo toma una curva, la trayectoria recorrida por cada una de las ruedas es diferente, porque tienen distinto radio de curvatura. Esto se consigue dando a los brazos de acoplamiento una inclinación determinada. Cuando el vehículo circula en línea recta, la prolongación de los ejes de los brazos de mando debe coincidir con el centro del eje trasero.

Principio de Ackermann: Las trayectorias descritas por las cuatro ruedas del vehículo al describir una curva han de ser circunferencias concéntricas.

Geometría de las Ruedas (Cotas de Dirección)

Las ruedas tienen que obedecer al volante y su orientación no debe alterarse con las irregularidades del pavimento. Es necesario que las ruedas cumplan una serie de condiciones geométricas, denominadas cotas de dirección.

Estas son las siguientes:

• Ángulo de caída
• Ángulo de salida
• Ángulo de avance
• Ángulo incluido
• Cotas conjugadas
• Convergencia

Ángulo de Caída

Es el ángulo comprendido entre la horizontal y el eje de la mangueta en el plano transversal del vehículo. También llamado inclinación de rueda.

Funciones del ángulo de caída:

• Compensa la deformación.
• Desplaza el peso del vehículo sobre el eje.
• Evita el desgaste de neumáticos y rodamientos.
• Reduce el esfuerzo de giro del volante de dirección.

Síntomas del ángulo de caída en mal estado:

• Desgaste rápido y anormal del neumático.
• Exceso de caída negativa: provoca el desgaste interior de la banda de rodadura.
• Exceso de caída positiva: provoca desgaste en la parte exterior de la banda de rodadura.

Ángulo de Salida

Llamado ángulo de pivote, está formado por la prolongación del eje del 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.

Ángulo de Avance

Formado por la prolongación del eje del pivote con el eje vertical que pasa por el centro de la rueda en sentido de avance de la misma.

Sus funciones:

• Mantener la dirección estable y precisa.
• Favorecer la reversibilidad.
• Evitar vibraciones en las ruedas.
• El efecto de avance aumenta en las ruedas directrices.

Ángulo de avance en mal estado:

• Un ángulo de avance insuficiente provoca poca reversibilidad y dirección poco estable.
• Un ángulo de avance excesivo provoca una dirección muy reversible y dura, inestable en los viajes.

Cotas Conjugadas

Están formadas por el ángulo incluido y el ángulo de avance. Estos dos ángulos son independientes para su funcionamiento, pero están sobre una misma pieza.

Convergencia

Su función consiste en permitir que las ruedas de cada eje giren paralelas entre sí, con el vehículo en marcha, y evitar que las ruedas derrapen, con el consiguiente desgaste de los neumáticos.

Comprobaciones

1. Verificaciones preliminares:
   • Neumáticos: Dimensiones, presiones y grado de desgaste.
2. Centrado de dirección.
3. Determinación del punto medio de dirección: Girar la dirección a tope y hacer una marca en el punto más alto del volante.
4. Control del alabeo de las ruedas.
5. Ajuste de avance, caída y paralelismo de las ruedas delanteras.