TEMA 9 DIRECCIÓN

1.LA DIRECCIÓN

La dirección está formada por un volante unido a un extremo de la columna de dirección. Esta a su vez se une por el otro extremo al mecanismo de dirección alojado en la propia caja.

Su misión consiste en dirigir la orientación de las ruedas, para que el vehículo tome la trayectoria deseada. Para ello utiliza una serie de elementos que transmiten el movimiento desde el volante hasta la ruedas.

1.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Relación de  esfuerzos a transmitir

El par de giro es el producto de la fuerza por una distancia, en este caso el radio P = F · R. Por tanto, la desmultiplicación está en función de los diámetros del volante y el piñón de 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 transmisión

Está determinada por la relación que existe entre el ángulo descrito por el volante y el ángulo obtenido en las ruedas.

En esta relación, también denominada desmultiplicación, influye fundamentalmente el mecanismo ubicado en la caja de dirección y el carillaje encargado de transmitir el movimiento de las ruedas.

1.2 DISPOSICIÓN DE LOS ELEMENTOS SOBRE EL VEHÍCULO

El conjunto de elementos que intervienen en la dirección está formado por los elementos siguientes:

• Volante.
• Columna de dirección.
• Caja o mecanismo de dirección.
• Timonería de mando o brazos de acoplamiento y de mando.
• Ruedas.

En la figura se muestra una dirección de cremallera, la cual está unida a las ruedas mediante las barras de acoplamiento. En la otra se muestra una caja de dirección de tipo sinfín y sector dentado que necesita más timonería de mando para establecer la unión con las ruedas.

En funcionamiento, cuando el conductor acciona el volante unido a la columna de dirección transmite a las ruedas el ángulo de giro deseado. La caja de dirección y la relación de palancas realizan la desmultiplicación de giro y la multiplicación de fuerza necesaria para orientar las ruedas con el mínimo esfuerzo del conductor.

Los brazos de mando y acoplamiento transmiten el movimiento desde la caja de dirección a las ruedas.

En la tabla siguiente se desarrolla un ejemplo de características constructivas de una dirección mecánica, en este caso de cremallera.

Caracteristicas                                        Dirección mecánica

Piñón de mando                                        7 dientes

Diámetro del volante                                370 mm

Número de cardans en la columna           1 (2 con air bag

Recorrido de la cremallera                       80 mm (neumáticos de 155)

                                                                 72 mm (neumáticos de 165)

Relación de desmultiplicación                 1/22

Número de vueltas entre topes                 4,10 (recorrido de 80 mm)

                                                                  3.68 (recorrido de 72 mm)

Diámetro de giro ente paredes                  39º4 (recorrido de 80 mm)

                                                                  34º2 (recorrido de 72)

Ángulo de giro de rueda interior              34º (recorrido de 80 mm)

                                                                  30º40 (recorrido de 72 mm)

1.3 ESTUDIO DE LOS ÓRGANOS CONSTRUCTIVOS

Volante

Está diseñado con una forma ergonómica con dos o tre brazos, con la finalidad de obtener mayor facilidad de manejo y comodidad. Su misión consiste en reducir el esfuerzo que el conductor aplica a las ruedas. En elos vehículos con mayor equipamiento, generalmente está dotado de tres brazos para incorporar el dispositivo de seguridad pasiva de protección del conductor (airbag).

Columna de dirección

Está constituida por un árbol artuculado que une el mecanismo de dirección con el volante.

La columna de la dirección tiene una gran influencia en la seguridad pasiva. Todos los vehículos están euipados con una columna de dirección retráctil, formada por ods o tres tramos con el fin de colapsarse y no producir daños al conductor en caso de colisión. Estos tramos están unidos mediante juntas cardan y elásticas diseñadas para tal fin.

La columna de dirección permite la regulación del volante en altura y, en algunos casos, también la profundidad, para facilitar la conducción.

Caja o mecanismo de dirección

El movimiento giratorio del volante se transmite a través del árbol y llega a la caja de dirección, que transforma el movimiento giratorio en otro rectilíneo transversal al vehículo.

A través de las barras, articuladas con rótulas, el mecanismo de dirección alojado en la caja transmite el movimiento transversal a las bieletas o brazos de acoplamiento que hacen girar las ruedas alrededor del eje del pivote.

Existen los siguientes tipos de cajas o mecanismos de dirección:

• Cremallera.
• Cremallera de relación variable.
• Tornillo sinfín y sector dentado.
• Tornillo sinfín y rodillo.
• Tornillo sinfín y dedo.
• Tornillo sinfín y tuerca.
• Tornillo sinfín y tuerca con bolas circulantes o recirculación de bolas.

En la mayoría de los turísmos, se utiliza la dirección de cremallera; sin embargo, en vehículos todo terreno y camiones, la más utilizada es la caja de tornillo sinfín y tuercas con bolas circulantes, también llamada de recirculación de bolas.

Cremallera

Este tipo de dirección se caracteriza por su mecanismo desmultiplicador (piñón-cremallera) y su sencillez de montaje. Elimina parte de la timonería de mando.

La dirección de cremallera está constituida por una barra en la que hay tallada un dentado de cremallera, que se desplaza lateralmente en el interior de un cárter apoyada en unos casquillos de bronce o nylón. Está accionada por un piñón, montado en un extremo del árbol del volante, engranando con la cremallera.

Es la más utilizada en los vehículos de turismo, sobre todo en los de motor y tracción delantera, porque disminuye notablemente los esfuerzos del volante. Es suave en los giros y tiene rapidez de recuperación, resultando una dirección estable y segura.

La cremallera se une directamente a los brazos de acoplamiento de las ruedas a través de dos bielas de dirección. en cuyo extremo se sitúan las rótulas que, a su vez. son regulables para modificar la convergencia.

Dirección de cremallera de relación variable

En las direcciones mecánicas de cremallera con relación constante, se realiza el mismo esfuerzo sobre el volante tanto en maniobras de aparcamiento como en carretera.

Sin embrago, en las maniobras de aparcamiento. es necesaria una dirección con relación de reducción elevada para disminuir el esfuerzo en el volante, lo que implica una disminución de la sensibilidad en la conducción durante la marcha.

Con una  relación de reducción inferior se evita la falta de sensibilidad, pero la maniobrabilidad en parado resulta más difícil.

Estos problemas se resuelven con la adopción de la dirección de cremallera de relación variable.

La principal característica constructiva de esta dirección es la cremallera, la cual dispone de unos dientes con:

• Módulo variable.
• Ángulo de presión variable.

Está accionada por un piñón normal.

En la parte central de la cremallera, los dientes tienen un módulo variable, de tal forma que permite:

• Una relación corta ideal, para la conducción durante la marcha en linea recta,
• El módulo se reduce progresivamente cuando la cremallera se desplaza hacia sus extremos, reduciendo así el esfuerzo de maniobrabilidad en el estacionamiento.

Tornillo sinfín

Es un mecanismo basado en un tornillo sinfín. Puede ser cilíndrico o globoide. Está unido al árbol del volante para tranmitir su movimiento de rotación a un dispositivo de traslación que engrana con el mismo, generalmente un sector, una tuerca, un rodillo o un dedo, encargados de transmitir el movimiento a la palanca de ataque y ésta a su vez a las barras de acoplamiento.

Tornillo sinfín y sector dentado

Está formado por un sinfín cilíndrico, apoyado en sus extremos sobre dos cojinetes de rodillo cónico. El movimiento se transmite a la palanca de mando a través de un sector dentado, cuyos dientes engranan con el tornillo sinfín en toma constante.

Tornillo sinfín con rodillo

Está formado por un sinfín globoide apoyado en cojinetes de rodillos cónicos. Un rodillo está apoyado en el tornillo sinfín, que al girar desplaza lateralmente el rodilo produciendo un movimiento angular en el eje de la palanca de ataque.

Tornillo sinfín y dedo

Esta formado por un sinfín cilíndrico y un dedo o telón. Al girar el sinfín. el dedo se desplaza sobre las ranuras del sinfín transmitiendo un movimiento oscilante a la palanca de atraque.

Tornillo sinfín y tuerca

Está formado por un sinfín cilíndrico y una tuerca. Al girar el sinfín produce un desplazamiento longitudinal de la tuerca. Este movimiento es transmitido a la palanca de ataque unida a la tuerca.

Tornillo sinfín y tuerca con hilera de bolas

Este mecanismo consiste en intercalar una hilera de bolas entre el tornillo sinfín y una tuerca. Esta a su vez dispone de una cremallera exterior que transmite el movimiento a un sector dentado, el cual lo transmite a su vez a la palanca de ataque.

Tirantería de dirección

La tirantería de dirección está constituida por un conjunto de elementos que transmite el movimiento desde el mecanismo de dirección a las ruedas. Generalmente se utilizan dos sistemas, uno aplicado a la dirección de cremallera y otro aplicado a la dirección de tornillo sinfín.

Palanca de ataque

También llamada palanca o biela de mando, va unida a la salida de la caja de dirección mediante un estriado fino. Recibe el movimiento de rotación de la caja de dirección para transmitirlo, en movimiento angular, ala barra de mando.

Barra de mando

El movimiento direccional se transmite por medio de una barra de mando unida, por un lado, a la palanca de ataque y, por el otro, a las barras de acoplamiento  de la dirección.

En estos sistemas, el macanismo de dirección ataca directamente los brazos de acoplamiento de las ruedas, como ocurre en las direcciones de cremallera.

Brazos de acoplamiento

Estos elementos transmiten a las ruedas el movimiento obtenido en la caja de la dirección  y constituyen el sistema direccional para orientar las mismas.

Este sistema está formado por unos brazos de acoplamiento montados sobre las manguetas de forma perpendicular al eje de las ruedas y paralelos al terreno.

Estos brazos llevan un cierto ángulo de inclinación para que la prolongación de sus ejes coincida sobre el centro del eje trasero y tienen por misión el desplazamiento lateral de las ruedas directrices.

Barras de acoplamiento

También se llaman bieletas de dirección. Realizan la unión de las dos ruedas por medio de una o varias barras de acoplamiento, según el sistema empleado. Las barras de acoplamiento realizan la unión de los dos brazos para que el movimiento en las dos ruedas sea simultaneo y conjugado, al producirse el desplazamiento lateral en una de ellas.

Están formadas por un tubo de acero en cuyos extremos van montadas las rótulas, cuya misión es hacer elástica la unión entre los brazos de acoplamiento de las ruedas  y adaptarlas a las variaciones de longutud producidas por las incidencias del terreno. Sirven además para la regulación de la convergencia de las ruedas.

2. GEOMETRIA DE LA DIRECCIÓN

Para determinar la posición de las ruedas en movimiento, tanto en línea recta como en curva, todos los órganos que afectan a la dirección, suspensión y ruedas tienen que cumplir unas condiciones geométricas, que están determinadas por la geometría de giro y la geometría d elas ruedas.

Estas condiciones permiten la orientación de las ruedas delanteras con seguridad y precisión para que el vehículo tome la trayectoria deseada por el conductor.

La suspensión desarrolla el control de dos parámetros fundamentales:

• Posición de la rueda respecto al pavimento.
• Movimientos longitudinales de la rueda.

2.1. 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. Por tanto, la orientación que hay que dar a cada una de ellas es distinta.

Este efecto director está dado por las dos ruedas directrices y resulta evidente que deben de funcionar de manera simultánea.

La geometría de giro se consigue dando a los brazos de acoplamiento una inclinación determinada de forma que, cuando el vehículo circula en linea recta, la prolongación de los ejes d elos brazos de mando debe coincidir con el centro del eje trasero.

Para conseguir que cada una de las ruedas delanteras tome la posición adecuada para que sus ejes de giro se corten en el punto O es necesario disponer de un trapecio articulado llamado trapecio de dirección o de ackerman, el cual está formado por el propio eje delantero, dos brazos de acoplamiento, y una barra de acoplamiento.

Los brazos de acoplamiento están unidos a las manguetas de las ruedas sobre las que giran estas y también están articulados sobre la barra de acoplamiento.

Como el ángulo que forma la mangueta y el brazo de dirección no es recto, al girar una de las manguetas un angulo, la otra girará en un ángulo distinto, de forma que la rueda del interior de la curva siempre gira más que la del exterior, para permitir un trazado correcto de curva de distinto radio.

Para evitar el arrastre de las ruedas al tomar una curva, debe cumplirse el principio de Ackerman: 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 cuatro ruedas, llamado centro instantáneo de giro (CIG).

Como el puente trasero es normalmente rígido o compuesto por dos semiejes alineados, el centro de giro del vehículo tiene que estar en la prolongación de este eje, por tanto, esta exige que el mecanismo de dirección tenga que girar ángulos desiguales para las ruedas delanteras, siendo siempre mayor el ángulo de la rueda interior, respecto a la rueda exterior.

2.2. GEOMETRÍA DE LAS RUEDAS

Para obtener una dirección segura y fácil de manejar, las ruedas tienen que obedecer al volante y su orientación no debe alterarse con las irregularidades del pavimento. Para ello, 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

El ángulo de caída es el ángulo comprendido entre la horzontal y el eje de la mangueta en el plano transversal del vehículo. También es llamado inclinación de rueda.

Este ángulo provoca una inclinación idéntica de la parte superior de las ruedas directrices hacia el exterior del vehículo. El ángulo puede considerarse comprendido entre la vertical y el plano de rueda. Este ángulo hace converger a las dos ruedas hacia el suelo.

Es un ángulo muy pequeño que esta comprendido entre 0º y 2º.

Permite hacer coincidir el eje del pivote con el centro de la superficie de los neumáticos sobre el suelo.

El ángulo de caída realiza las funciones siguientes:

• Compensa la deformación por flexión del ten delantero.
• Desplaza el peso del vehículo sobre el eje, que está apoyado la parte interior de la mangueta, disminuyendo así el empuje lateral  de los cojinetes sobre los que se apoya la rueda.
• Evita el desgaste de neumáticos y rodamientos.
• Reduce el esfuerzo de giro del volante de dirección.

Influencia del ángulo de caída

Un ángulo de caída fuera de tolerancias o mal regulado provoca que el vehículo se desvíe en su trayectoria al lado de mayor ángulo de caída. Por tanto, es necesario corregir la trayectoria con el volante, la conducción se hace peligrosa y el desgaste de neumáticos es rápido.

Una diferencia superior a un grado entre los dos lados origina un desvío de trayectoria que es necesario corregir con el volante, ocasionando un desgaste anormal en los neumáticos.

Síntomas del ángulo de caída en mal estado

• Desgaste anormal y rápido del neumático.
• La banda de rodadura del neumático está desgastada de forma creciente de un lado a otro.
• Un exceso de caída negativa provoca el desgaste en la parte interior de la banda de rodadura,
• Un exceso de caída positiva provoca el desgaste en la parte exterior de la banda de rodadura

Ángulo de salida

También 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.

Se treta de hacer coincidir el centro de la superficie del neumático en contacto con el suelo con la prolongación del eje pivote para obtener las funciones siguientes:

• Reducir el esfuerzo para realizar la orientación de la rueda.
• Disminuir el ángulo de caída para mejorar el desgaste del neumático, sobre todo en los vehículos modernos con neumáticos de sección ancha.
• Favorecer la reversibilidad de la dirección.

Conviene que los ejes se corten un poco por debajo del punto de contacto con el suelo para obtener mayor estabilidad de dirección, sobre todo, al circular por irregularidades del pavimento, que tienden a desorientarse.

Influencia del ángulo de salida

El ángulo de salida incide sobre el de caída. Por tanto, tendremos las mismas consecuencias y efectos de desgaste en los neumáticos.

Síntomas del ángulo de salida en mal estado

• Desgaste anormal y rápido del neumático.
• La banda de rodadura del neumático está desgastada de forma creciente de un lado a otro.
• Un exceso de salida provoca una dureza en la dirección y retorno a la línea recta de forma brusca.
• Una escasa salida provoca reacciones en la dirección ante los esfuerzos laterales, dirección mas suave y poca reversibilidad de la dirección.

Ángulo de avance

Es el ángulo formado por la prolongación del eje del pivote con el eje vertical que pasa por el centro de la rueda y en sentido de avance de la misma.

Cuando del vehículo es de propulsión trasera el empuje, realizado por las ruedas traseras, produce un arrastre del eje delantero, generando una cierta inestabilidad de dirección. Se corrige dando al pivote una inclinación (ángulo de avance) de tal forma que su eje corte la línea de desplazamiento un poco por delante del punto de apoyo de la rueda. Este ángulo está comprendido ente 5 y 10 grados.

Cuando el vehículo es de tracción delantera, este fenómeno de arrastre de las ruedas delanteras no se produce, por tanto, el ángulo de avance es mucho menor. Está comprendido ente 0 y 3 grados.

El ángulo de avance permite conseguir las funciones siguientes:

• Mantener la dirección estable y precisa, con un efecto direccional o autocentrado del vehículo.
• Favorecer la reversibilidad para que las ruedas vuelvan a la línea recta después de tomar una curva.
• Evitar las vibraciones en las ruedas y la consiguiente repercusión en la dirección.
• El efecto de avance aumenta en las ruedas directrices y disminuye en las ruedas directrices motrices.

Este ángulo se complementa con el de caída en los virajes para realizar las funciones siguientes:

• Aumenta el ángulo de caída de la rueda exterior en la curva con la suspensión comprimida.
• Disminuye el ángulo de caída de la rueda interior en la curva con la suspensión extendida.

Influencia del ángulo de avance

El ángulo incorrecto o repartido de forma desigual entre ambas ruedas provoca la desviación del vehículo de su trayectoria hacia el lado donde el avance sea menor.

Síntomas del 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 e inestable en los virajes.

Cotas conjugadas

El ángulo comprendido entre el eje del pivote y el eje de la mangueta se denomina ángulo incluido.

Las cotas conjugadas están formadas por el ángulo incluido y el ángulo de avance. Aunque estos dos ángulos son independientes para su funcionamiento, generalmente están sobre la misma pieza. El reglaje de estos dos ángulos  entre sí no se puede hacer.

El conjunto formado por los ángulos de salida y caída junto con el de avance se denomina cotas conjugadas. Hacen que el eje de prolongación del pivote que determina el avance corte la línea de desplazamiento por delante y a la derecha del eje vertical de la rueda.

El ángulo incluido tiene una gran importancia ya que permite:

• Reducir los efectos de reacción del suelo sobre las ruedas.
• Disminuir el desgaste de las rótulas y rodamientos de la mangueta.
• Aplicar los pesos sobre el rodamiento interior del buje.

Influencia del ángulo incluido

El ángulo incluido determina el radio de giro o brazo de palanca transversal. El ángulo incluido es la distancia entre el punto de corte con el suelo del eje de la rueda y el eje del pivote. Según sea este ángulo tenemos:

• Radio de giro positivo cuando la intersección de los dos ejes se da por debajo del suelo.
• Radio de giro negativo cuando la intersección de los ejes se da por encima del suelo.

El radio negativo se suele dar en vehículos con sistemas de frenos en diagonal para favorecer la estabilidad de la dirección cuando las fuerzas de frenado en el eje delantero y trasero son desiguales.

Este radio determina el esfuerzo a realizar sobre la dirección.

Convergencia

La convergencia determina el paralelismo que existe entre los ejes longitudinales de las ruedas y visto el vehículo por arriba y en sentido de marcha normal.

Su función consiste en permitir girar las ruedas de cada eje con el vehículo en marcha y evitar que las ruedas derrapen con el consiguiente desgaste de neumáticos.

La convergencia se expresa en milímetros por la diferencia entre las distancias obtenidas entre la parte delantera y trasera de las ruedas, tomadas en puntos diametralmente opuestos. Suele estar comprendida entre 0 y 5 mm.

El ángulo de convergencia es la derivación angular respecto a la dirección en marcha.

Se denomina convergencia positiva cuando la prolongación de los ejes longitudinales de las ruedas se cortan por delante (ruedas cerradas) y se expresa con signo positivo.

Se denomina convergencia negativa o divergencia cuando la prolongación de los ejes longitudinales de las ruedas se cortan por detrás (ruedas abiertas) y se expresa con signo negativo.

Efectos dinámicos de la convergencia

En las ruedas anteriores y posteriores no motrices, durante el rodaje, se produce una apertura de las ruedas, por tanto, hay que dar un cierre inicial o divergencia.

En las ruedas anteriores y posteriores motrices, durante el rodaje, se produce un cierre de las mismas. En este caso hay que dar un apertura inicial o divergencia.

Influencia de un mal reglaje de paralelismo

Un exceso de convergencia o insuficiente convergencia provoca en la banda de rodadura rebabas de fuera hacia dentro, además de un desgaste excesivo en el borde interior, y un exceso de convergencia o insuficiente divergencia provoca en la banda de rodadura rebabas de dentro hacia fuera y un desgaste excesivo en el borde exterior.

Síntomas de un mal reglaje de paralelismo

Desgaste anormal y rápido de la cubierta con rebabas en la banda de rodadura.

Aspectos a tener en cuenta:

• Un exceso importante de divergencia ocasiona un desgaste en el borde interior, simétrico en los dos neumáticos.
• Un exceso importante de convergencia ocasiona un desgaste en el borde exterior, simétrico en los dos neumáticos.

3. ORIENTACIÓN DE LAS RUEDAS

Este sistema permite la orientación de las cuatro ruedas. La orientación de las ruedas traseras se consigue en vehículos equipados con suspensión multibrazo y ruedas tiradas mediante eje autodireccional.

La finalidad de estos sistemas es conseguir que los vehículos tengan mayor estabilidad en el trazado de las curvas.

Estos sistemas permiten al vehículo, en el trazado de una curva, poder girar las ruedas  traseras un pequeño ángulo en el mismo sentido de giro que las ruedas delanteras.

Este pequeño giro hace que el vehículo tenga un carácter más sobrevirador para compensar en parte el carácter subvirador de los vehículos de tracción delantera, buscando de esta forma la neutralidad.

Todo ello contribuye a una mayor estabilidad en la dirección y por tanto, una mayor seguridad.

Las ruedas traseras pueden ser orientadas de forma pasiva o activa.

3.1. Forma pasiva

En la orientación de forma pasiva se orientan las ruedas del eje trasero debido a las  solicitaciones del pavimento sin intervención del conductor. Estas solicitaciones son debidas a la aceleración transversal del vehículo en el trazado de las curvas y a las distintas condiciones de adherencia del suelo.

Este efecto se consigue mediante los elementos de suspensión. Este sistema baja su rendimiento en condiciones de mala adherencia.

Se utiliza en ejes traseros equipados con suspensión independiente multibrazo y brazos tirados, dando lugar a un eje autodireccional.

Se muestra una suspensión multibrazo con cuatro o mas brazos en una disposición que permite mantener las ruedas paralelas al eje longitudinal del vehículo. La deformación (de las articulaciones elásticas) y los movimientos (pequeños giros) de los brazos producidos por los esfuerzos a que se ve sometida la suspensión induce ángulos de caída y convergencia en el as ruedas consiguiendo  un efecto de dirección directriz de las ruedas traseras, favoreciendo la estabilidad, al tomar una curva con el vehículo.

El eje autodireccional permite orientar las ruedas traseras de forma conveniente, pero pasiva, en el trazado de las curvas. Este sistema mantiene la caída de las ruedas y el ancho de vía del eje, por tanto, la orientación no es de lasa ruedas, si no del tren trasero. Esto se consigue mediante la unión del eje al bastidor mediante unos soportes elásticos. Cuando el vehículo toma una curva, se deforma la unión elástica de tal forma que todo el eje de suspensión gira un pequeño ángulo de 1 a 2 grados.

Cuando se aplica una fuerza sobre la rueda exterior en una curva, el tren trasero pivota alrededor de un punto imaginario, que es el centro de rotación retrasado respecto a las ruedas que giran en el sentido deseado proporcionalmente a la velocidad y al ángulo de giro de las ruedas delanteras. El punto imaginario de rotación del eje se obtiene por la orientación de los soportes delanteros.

La flexibilidad longitudinal y transversal de los soportes delanteros con respecto a los traseros determina esta flexibilidad programada que se obtiene por la constitución interna de los soportes delanteros.

Se muestra una suspensión de ruedas independientes por brazos tirados  barras de torsión transversales. En el interior del eje va alojada la barra estabilizadora. El eje trasero está fijado al bastidor mediante cuatro soportes elásticos. Dos de ellos van colocados en la parte trasera del tren y otros dos en la parte delantera.

Los dos soportes elásticos colocados en la parte delantera del tren son los que tienen el efecto autodireccional en las curvas, además de absorber las vibraciones.

La elasticidad de los soportes elásticos delanteros de fijación del eje varia según sea el sentido de la fuerza a que se vean sometidos.Para conseguir este efecto, el soporte se compone de una interposición de láminas metálicas colocadas durante la embutición de la goma del taco elastico.

Este taco se compone de tal forma que es más rígido según se le aplique la fuerza de deformación en una dirección u otra.

Cuando el vehículo toma una curva, los tacos elásticos delanteros reciben una fuerza lateral y se deforman, permitiendo que todo el conjunto pueda rotar respecto a un centro por detrás de los cuatro anclajes elásticos  y dando al tren un efecto autodireccional.

Cuando se abandona la curva, cesa la fuerza lateral sobre los tacos, de forma que vuelven a su posición original situando el tren trasero en su posición habitual.

Para variar el comportamiento directriz del eje trasero hay que modificar la geometría de los anclajes del eje sobre el bastidor mediante el cambio de láminas metálicas con las distintas dimensiones y propiedades.

3.2. Forma activa

En los vehículos con dirección total a las cuatro ruedas, el efecto director del tren trasero es una respuesta activa independientemente de la adherencia. Este sistema es totalmente independiente y no está acoplado a los elementos de suspensión. Se consigue montando un mecanismo de dirección en el eje trasero. Por tanto, es necesaria la intervención del conductor a través del volante, de forma que el giro en las ruedas traseras de produce a la vez que las delanteras.

Se muestra un esquema de dirección total formado por una caja de detección en el delantero que transmite el movimiento a la caja de dirección del tren trasero mediante un árbol de conexión.

Estos sistemas proporcionan al vehículo una disminución del ángulo de giro, pero aumenta la maniobrabilidad a bajas velocidades.

Se muestra el funcionamiento de una dirección total. Al girar el volante, cada eje se comporta de una forma diferente:

• Las ruedas delanteras tienen una relación proporcional entre el giro del volante y de de las ruedas.
• Las ruedas traseras se giran en paralelo hasta 1,5º que corresponde a un giro del volante de 127º. A partir de este giro, vuelven progresivamente a la posición de línea recta 0º lo cual equivale a un giro del volante de 246º. En el caso de maniobrabilidad para un giro del volante superior a 246º, las ruedas empiezan a  posicionarse en antiparalelo o contrafase hasta 5,3º.

Este sistema de orientación de ruedas traseras se utiliza actualmente con gestión electrónica que, mediante accionadores hidráulicos, permite orientar el tren trasero en función de la velocidad del vehículo, velocidad del volante y ángulo de giro efectuado. Según estos datos recibidos por la unidad electrónica de control (calculador), se orientan las ruedas traseras para facilitar la maniobrabilidad a baja velocidad y una gran estabilidad a alta velocidad.

4. INTERVENCIÓN EN LA DIRECCIÓN

4.1. Precauciones y mantenimiento

Se recomienda seguir las precauciones indicadas por el fabricante en cada caso y revisar el novel en los sistemas de tornillo sinfín.

4.2. Comprobaciones

Alineación de las ruedas

La alineación más perfecta es la que considera las cuatro ruedas, regulando tanto la convergencia anterior como la posterior, respecto al eje central.

Cuando no existe regulación  de convergencia en el eje posterior, se regula la convergencia anterior en función del eje que empuje.

Verificaciones preliminares

Antes de proceder al control de los ángulos del tren, es necesario verificar los puntos siguientes:

· Neumáticos

Simetría de los neumáticos al mismo tren en cuanto a:

Dimensiones 

Presiones

Grado de desgaste

· Suspensión

Holgura de articulaciones

Estado de los cojinetes elásticos

Juego de rótulas de suspensión

Amortiguadores

Simetría de las alturas bajo casco

· Dirección

Centrado de la dirección

Holgura de la caja de dirección

Juego de rótulas de dirección

Estado de los fuelles

Pérdida de líquido en caso de dirección asistida

Frenos

Inexistencia de frenos bloqueados en todas las ruedas

Ruedas

El alabeo o excentricidad de las ruedas no debe exceder de 1,2 mm.

Deformación

Golpes de llantas

Juego de rodamientos del buje

Centrado de la dirección

Se denomina centrado de la dirección a la simetría de los órganos de dirección respecto al eje longitudinal del vehículo.

La simetría de los órganos de dirección determina un comportamiento correcto del vehículo tanto en línea recta como en curva, en aceleración o en frenado, sin presentar anomalías debidas a estos componentes.

La dirección esta centrada cuando los ejes son paralelos entre ellos y ambos perpendiculares al eje de simetría del vehículo (90º).

Si la dirección no esta centrada, el vehículo tendera a desviarse de la trayectoria rectilínea obligando al conductor  a actuar sobre al dirección para contrarrestar esta desviación.

Control de alabeo de las ruedas

Para efectuar un control del alabeo de las ruedas, se debe levantar el vehículo por su parte delantera mediante un gato móvil hasta despegar las ruedas del suelo.

Se sitúa a continuación una regla provista de un cursor, paralela al tren delantero.

Se coloca en la rueda un patín provisto de una aguja y se hace girar colocando el extremo de la aguja sobre la marca cerdo del cursor.

Deslizar adecuadamente este para después bloquearse sobre la rueda.

Debe realizarse la misma medida en seis puntos equidistantes marcados alrededor del neumático y verificar el desplazamiento máximo de la aguja en el cursor.

Determinación del punto medio de la dirección.

Una operación de control y de reglaje del tren delantero necesita poner poner en punto medio la dirección para evitar los fenómenos de tiro. Los pasos a seguir son:

• Girar la dirección a tope en un sentido.
• Hacer una marca en el punto más alto del círculo del volante.
• Llevar la dirección a tope en el otro sentido contando el numero de vueltas y fracción de vuelta.
• Volver a la mitad de las vueltas contadas. Se obtiene así la posición punto medio de la dirección.
• En esta posición, instalar los aparatos de medida y proceder al control.

Por la concepción geométrica de los trenes delanteros, una modificación de uno de los ángulos (avance, caída, pivote, paralelismo) tiene repercusiones mas o menos importantes sobre el valor de los otros ángulos (siendo el de avance el que tiene mayor influencia).

Por tanto, se debe respectar el siguiente orden:

• Montar útiles de medida sobre el vehículo respetando las instrucciones del fabricante.
• Determinar el punto medio de la dirección y bloquear el volante.
• Elevar el vehículo bajo casco.
• Anular el alabeo de la llanta.
• Colocar el vehículo sobre plataformas giratorias.
• Montar el útil de bloqueo de freno.
• Mover la suspensión para poner el vehículo a su altura libre.
• Verifica la simetría de las longitudes de las cajas de rótulas con las bieletas de dirección. (ejemplo: longitud de las bieletas de dirección, prerreglaje X mm entre ejes.
• Anotar los valores en las escalas de lectura.
• Los ángulos tienen influencias entre ellos y es necesario respetar un orden de verificación y reglaje, siguiendo el orden siguiente:

1. Avance.
2. Inclinación del pivote.
3. Caída.
4. Paralelismo.
5. Reglaje de paralelismo.

Ajuste de avance y caída

En los vehículos equipados con suspensión independiente, el ajuste de avance y caída se realiza dela forma siguiente:

• Para ajustar e avance y la caída de las ruedas delanteras, se deberá levantar el vehículo en una plataforma de elevación.
• Se procede a desmontar la rueda delantera y apoyar el brazo de control de vía con un gato.
• Las arandelas de ajuste se pueden retirar soltando los tornillos de fijación del de eje del brazo de control de vía. Se recomienda observar la posición de montaje de la misma.
• Debe determinarse la nueva medida de las arandelas de ajuste, según la gráfica existente en el manual de instrucciones del fabricante.

La caída se puede ajustar colocando o retirando uniformemente las arandelas de ajuste soltando previamente los tornillos de fijación (el brazo de control se regula transversalmente al sentido de la marcha).

Para ajustar el avance, se colocan arandelas de ajuste deferentes en ambos tornillos de fijación. De este modo se puede modificar el ángulo que forma el brazo de control de vía respecto de la dirección de la marcha, regulándose hacia adelante, o hacia atrás, el punto de guía superior

En  los vehículos equipados con suspensión McPherson el ajuste de avance y caída se realiza de la siguiente forma.

• Los soportes superiores de los amortiguadores del eje delantero son excéntricos. Girando el soporte del amortiguador es posible modificar en tres planos el ángulo de inclinación del amortiguador. Al comienzo del ajuste se parte de la posición estándar previamente marcada.
• Si es necesario llevar a cabo una corrección de la caída o del avance, se deberá levantar el vehículo de forma que el amortiguador quede libre de carga.
• Se procede a desmontar la rueda y retirar las tuercas de fijación del soporte del amortiguador.
• A continuación, presionar sobre el amortiguador hacia abajo y colocar el soporte del amortiguador en la posición deseada (remitiéndose a los datos del fabricante).
• Fijar correctamente el amortiguador y verificar el avance y la caída.

Ajuste de paralelismo de las ruedas delanteras

• El ajuste de paralelismo de las ruedas delanteras se efectúa alargando o acortando las barras de acoplamiento mediante las roscas de las mismas.
• Si es necesario ajustar el paralelismo, se soltarán las contratuercas de las barras de acoplamiento, teniendo en cuenta que los extremos de la misma tienen una rosca a derechas en un lado y a izquierdas en el otro, o bien ambas barras de acoplamiento van dotadas de roscas de paso a derechas.
• El paralelismo se ajusta girando la parte central de la barra de acoplamiento.
• Una vez realizado el ajuste correcto del paralelismo, se apretarán nuevamente las contratuercas.

Ángulo de viraje

Para comprobar el ángulo de viraje se colocan las ruedas delanteras en línea recta sobre las plataformas giratorias de cualquier equipo de medida de forma que el índice de referencia coincida con el cero de la escala. En esta posición, se gira el volante hasta que una rueda alcance los 20º en la escala de la plataforma y se mide la lectura correspondiente a la otra rueda.

Esta comprobación debe de realizarse en las dos ruedas, debiendo ser idéntico el ángulo interior medido en cada una de ellas.

Las desviaciones en el ángulo de viraje cuando las cotas de dirección son correctas se deben a deformaciones en:

• Barras de acoplamiento de las ruedas.
• Brazos de acoplamiento.
• Paralelismo incorrecto.
• Deformación den el eje trasero.
• Deformación en el bastidor o la carrocería.