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Sistemas de Dirección, Frenos y Suspensión

UNIDAD V

ALINEAMIENTO DE DIRECCIÓN 1.

INTRODUCCIÓN Este curso ha sido desarrollado para presentar de manera simple los conceptos fundamentales de alineación alineación de rueda. Con el objetivo de proveer las bases necesarias para diagnosticar y corregir los problemas relacionados con la misma. Al estudiar el sistema de suspensión y el sistema de dirección de un automóvil, se observará que ambos están relacionados, y en la mayoría de los casos depende el uno del otro. El sistema de dirección permite al conductor dirigir el vehículo hacia el lugar deseado. El sistema de suspensión mantiene las ruedas en posición, estableciendo la relación de las mismas con el vehículo y la vía de conducción. Si se presenta algún defecto tanto en la suspensión como en el mecanismo de dirección el resultado puede ser la causa de muertes. muertes. Al considerar la calidad y el estado físico de los componentes de la suspensión y el sistema de dirección, la seguridad debe ser siempre un factor determinante.

Fig. 1

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2.

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FUNDAMENTALES DE ALINEACIÓN 2.1 PROPÓSITO DE LA ALINEACIÓN DE RUEDAS Una correcta alineación consiste en balancear todas las fuerzas por fricción, gravedad, fuerza centrífuga e impulso mientras el vehículo se desplaza. Todos los componentes de la suspensión y del sistema de dirección deben de conformar y ser ajustados de acuerdo a especificaciones prescritas. La combinación de todas estas especificaciones en un vehículo se conoce como alineación. Una alineación apropiada logrará que el vehículo al desplazarse lo haga suavemente, las ruedas mantengan agarre apropiado al pavimento y en línea recta o curva mantenga buena estabilidad. También eliminará fricción innecesaria con el pavimento, lo cual causa desgaste anormal en las llantas. Es necesario entender los principios básicos de la geometría de un vehículo automotriz para comprender los procedimientos empleados durante el proceso de alineación. La alineación de las ruedas se realizará después y sólo entonces de haber llevado a cabo una minuciosa verificación de los componentes del vehículo poniendo en práctica las reparaciones que hayan aparecido como necesarias. El estado de los componentes de la suspensión y la alineación de las ruedas tienen una total dependencia entre sí, ya que: a. Los componentes de la parte anterior no funcionarán correctamente y no tendrán la duración normal, a menos que estén alineados con precisión. b. La precisión lograda en una buena alineación desaparecerá en el momento que se utilice el vehículo, si los componentes de la suspensión y el mecanismo de la dirección están demasiado flojos para mantener la alineación dentro de las especificaciones exigidas por el fabricante. En resumen, el buen funcionamiento de los componentes de la suspensión y el mecanismo de la dirección dependen de una buena alineación, y una buena alineación depende de componentes en buen estado.

3.

ÁNGULOS FUNDAMENTALES DE ALINEACIÓN Los ángulos fundamentales de alineación, están incluidos en el diseño del vehículo con el objeto de distribuir convenientemente el peso sobre las ruedas, facilitar la dirección, y obtener la condición óptima de desplazamiento. Los ángulos fundamentales de alineación y las líneas a que estos están referenciados son los siguientes: -

CASTER (Ángulo de avance del pivote) 96

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-


CAMBER (Ángulo de caída) TOE (Ángulo de convergencia o divergencia) SAI / KPI (Inclinación del eje de dirección) ÁNGULO INCLUIDO (SAI ± Camber) ÁNGULOS DE RADIO DE GIRO (Divergencia en virajes) SET BACK (Diferencia coaxial de ejes) SCUB RADIUS (Radio de pivoteo) ÁNGULO DIRECCIONAL (Ángulo direccional de eje trasero) LÍNEA CENTRAL DEL VEHÍCULO LÍNEA GEOMÉTRICA CENTRAL LÍNEA DIRECCIONAL DEL EJE TRASERO CRADLE ADJUSTMENT VERTICAL (La vertical natural) PARALELISMO TOTAL

3.2 CASTER Caster es la inclinación, con respecto a la vertical natural, del eje de giro hacia delante (-) o hacia atrás (+) medida en grados. El caster es computado por la relación de cambio de camber en un giro preestablecido de las ruedas delanteras, mayor precisión se obtiene cuando el giro es simétrico en relación a la línea direccional del eje trasero.

Fig. 2

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-

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FUNCION Proporcionar estabilidad direccional y facilitar la dirección .

El caster positivo, al proyectar hacia adelante el eje geométrico de giro y establecer el punto de carga adelante del punto de contacto de la rueda sobre el pavimento, imparte a las ruedas la tendencia a mantenerse orientadas con la fuerza direccional del vehículo, aproximadamente hacia adelante. El fenómeno conocido como “Caster Dinámico” se produce cuando el vehículo está equipado con llantas con flexión lateral de magnitud considerable o los neumáticos a baja presión. El caster, a pesar de que es un ángulo crítico para el control, no es un ángulo de desgaste de llantas. Los efectos de un caster incorrecto son los siguientes: INSUFICIENTE  

Reduce la estabilidad direccional a alta velocidad. Reduce el esfuerzo direccional requerido a baja velocidad.

EXCESIVO   

Aumenta la estabilidad direccional a alta velocidad. Aumenta el esfuerzo direccional requerido a baja velocidad. Puede causar vibraciones a alta velocidad.

DESIGUAL 

Puede crear una marcha errática del vehículo, tirantez hacia un lado y ocasionar un defecto de tracción bajo condiciones rigurosas de frenado. La máxima diferencia permisible es de ½° lado a lado.

3.2 RADIO DE GIRO MÁXIMO La distancia entre pivotes (a) que recibe el nombre de vía y la longitud e inclinación de los brazos de acoplamiento en función de la batalla (b) del vehículo, que corresponde a la distancia entre ejes, determinan una de las características de la dirección, como es su radio de giro máximo. Este radio viene determinado de forma que las ruedas puedan girar describiendo un circulo de diámetro cuatro veces mayor que la batalla del vehículo. El ángulo de viraje (Avi ) para un determinado radio de giro (R), según los triángulos rectángulos 0AB y 0CD de la figura inferior, se obtiene por la función trigonométrica de los ángulos que forman las ruedas en función de la batalla (b) del vehículo y del ancho de vía (a).

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Teniendo en cuenta que el radio de giro mínimo en los vehículos suele ser aproximadamente el doble de la batalla o distancia entre ejes: R = 2 b. El ángulo de viraje máximo entre las ruedas es:

b

Tg α =

R −

Tg β =

a 2

b R ⊕

a 2

La desviación angular ( δ ) entre ruedas es: δ = α − β α = àngulo

de viraje de la rueda interior β = Àngulo de viraje de la rueda exterior δ = àngulo de desviación angular Fig. 3

3.3 CAÍDA (CAMBER) Mirando el coche de frente sería el ángulo que forman las ruedas con la vertical. Al modificar este ángulo se puede conseguir caída positiva o negativa. Con la caída negativa se reducirá la deriva del neumático, lo que ayudará a que la banda de rodadura del neumático tenga una mayor superficie en contacto con el asfalto y con ello mayor adherencia.

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Fig. 4

Fig. 5

Con una caída negativa se consigue un mayor agarre y estabilidad en curvas pero las ruedas se desgastarán más por el interior. Haciendo negativa la caída en las ruedas delanteras se logrará reducir el subviraje. Para modificar la caída de las ruedas delanteras podremos usar lo siguiente (dependiendo del tipo de suspensión de cada coche):

Fig. 6

Y para modificar la caída de las ruedas traseras esto otro (también dependerá del tipo de suspensión de cada coche):

Fig. 7

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4.


CONVERGENCIA (TOE) Es el ángulo definido entre cada una de las ruedas y el eje longitudinal del vehículo. Al modificar este ángulo se puede conseguir convergencia positiva o negativa. Con la convergencia negativa se aumentará la estabilidad en línea recta pero se reducirá en curva ligeramente. Modificando la convergencia trasera también podremos hacer más o menos sobrevirados el coche aunque habitualmente no se suelen utilizar grandes ángulos. Para modificar la convergencia de las ruedas delanteras podremos usar la regulación que disponen la mayoría de vehículos en las bieletas de dirección.

Fig. 8

Fig. 9

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Fig. 10

Fig. 11

Tabla 1

Tabla 2

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