PIÑON Y CREMALLERA Permite convertir un movimiento giratorio en uno lineal continuo , o viceversa. Aunque el sistema es perfectamente reversible, su utilidad práctica suele centrarse solamente en la conversión de giratorio en lineal continuo, siendo muy apreciado para conseguir movimientos lineales de precisión (caso de microscopios u otros instrumentos ópticos como retroproyectores), desplazamiento del cabezal de los taladros sensitivos, movimiento de puertas automáticas de garaje, sacacorchos, regulación de altura de los trípodes, movimiento de estanterías móviles empleadas en archivos, farmacias o bibliotecas, cerraduras.. El sistema está formado por un piñón un piñón (rueda dentada) que engrana perfectamente en una cremallera. una cremallera. Cuando el piñón gira, sus dientes empujan los de la cremallera, provocando el desplazamiento lineal de esta. Si lo que se mueve es la cremallera, sus dientes empujan a los del piñón consiguiendo que este gire y obteniendo en su eje un movimiento giratorio. La relación entre la velocidad de giro del piñón (N) y la velocidad lineal de la cremallera (V) depende de dos factores: el número de dientes del piñón ( Z) y el número de dientes por centímetro de la cremallera ( n). Por cada vuelta completa del piñón la cremallera se desplazará avanzando tantos dientes como tenga el piñón. Por tanto se desplazará una distancia: d=z/n
y la velocidad del desplazamiento será: Si la velocidad de giro del velocidad lineal de la minuto(cm/minuto).
V=N·(z/n) piñón ( N ) se da en revoluciones por minuto (r.p.m.), la cremallera ( V ) resultará en centímetros por
SISTEMA DE DIRECCIÓN MECANICA El conjunto de mecanismos que componen el sistema de dirección tienen la misión de orientar las ruedas delanteras para que el vehículo tome la trayectoria deseada por el conductor. Para que el conductor no tenga que realizar esfuerzo en la orientación de las ruedas (a estas ruedas se las llama "directrices"), el vehículo dispone de un mecanismo desmultiplicador, en los casos simples (coches antiguos), o de servomecanismo de asistencia (en los vehículos actuales). Características
que
deben
reunir
todo
sistema
dirección
Siendo la dirección uno de los órganos mas importantes en el vehículo junto con el sistema de frenos, ya que de estos elementos depende la seguridad de las personas; debe reunir una serie de cualidades que proporcionan al conductor, la seguridad y comodidad necesaria en la conducción. Estas cualidades son las siguientes:
Seguridad: depende de la fiabilidad del mecanismo, de la calidad de los materiales empleados y del entretenimiento adecuado. Suavidad: se consigue con un montaje preciso, una desmultiplicación adecuada y un perfecto engrase. La dureza en la conducción hace que ésta sea desagradable, a veces difícil y siempre fatigosa. Puede producirse por colocar unos neumáticos inadecuados o mal inflados, por un "avance" o "salida" exagerados, por carga excesiva sobre las ruedas directrices y por estar el eje o el chasis deformado. Precisión: se consigue haciendo que la dirección no sea muy dura ni muy suave. Si la dirección es muy dura por un excesivo ataque (mal reglaje) o pequeña desmultiplicación (inadecuada), la conducción se hace fatigosa e imprecisa; por el contrario, si es muy suave, por causa de una desmultiplicación grande, el conductor no siente la dirección y el vehículo sigue una trayectoria imprecisa. La falta de precisión puede ser debida a las siguientes causas: Por excesivo juego en los órganos de dirección. - Por alabeo de las ruedas, que implica una modificación periódica en las cotas de reglaje y que no debe de exceder de 2 a 3 mm. - Por un desgaste desigual en los neumáticos (falso redondeo), que hace ascender a la mangueta en cada vuelta, modificando por tanto las cotas de reglaje. - El desequilibrio de las ruedas, que es el principal causante del shimmy, consiste en una serie de movimientos oscilatorios de las ruedas alrededor de su eje, que se transmite a la dirección, produciendo reacciones de vibración en el volante. - Por la presión inadecuada en los neumáticos, que modifica las cotas de reglaje y que, si no es igual en las dos ruedas, hace que el vehículo se desvíe a un lado. Irreversibilidad: consiste en que el volante debe mandar el giro a las pero, por el contrario, las oscilaciones que toman estas, debido a las incidencias del terreno, no deben se transmitidas al volante.
.SISTEMA DE DIRECCIÓN HIDRAULICA
La dirección asistida es uno de los avances tecnológicos más importantes que han ocurrido en la historia del automóvil. Su principal virtud es que el conductor no debe realizar una fuerza excesiva sobre la rueda, lo que permite reaccionar a imprevista y fácilmente hacer maniobras a baja velocidad. El sistema de la dirección funciona a través de una bomba que presuriza un líquido y se envía a través de tuberías y mangueras a la caja de dirección. Dentro de los sellos se encuentran recibiendo este propulsar barras de acoplamiento de presión que conectan la caja de dirección con ruedas. Todo esto sólo se activa cuando el motor del automóvil está encendido. Direcciones hidráulicas comunes tienen un mejor control cuando esté estacionado y no requiere ningún esfuerzo, mientras que a altas velocidades requiere un mayor control de la dirección. Así, el reto para las empresas era crear una dirección que se adapta a las distintas condiciones de conducción. Una de las primeras respuestas a este conflicto son los sistemas de gobierno de Evo, lo que significa la dirección del orificio electrónicamente variable. Este sistema reduce la presión a través de la válvula y por lo tanto restringe la asistencia a la dirección. Después de la introducción de este sistema, la filial de GM Delphi crea sistema Magnasteer, construido después de la línea Cadillac. El mecanismo tiene un fuerte campo magnético variable, que se encuentra alrededor d el mecanismo de dirección. La intensidad del campo magnético aumenta o disminuye dependiendo de los requisitos del conductor y crear resistencia adecuada a la dirección de movimiento. Esto mejora el control a altas velocidades y durante el tráfico pesado, y el campo magnético disminuirá o desaparecerá de modo que la asistencia de la dirección se suavemente para su operación. Astra modelo, por ejemplo, tiene una bomba accionada por un motor eléctrico y que forma un todo con la caja de dirección. La ventaja de este sistema es que requiere como tuberías o mangueras largas. Además, la asistencia crece en la dirección asistida.
SISTEMA DE DIRECCIÓN ELECTROHIDRAULICA Direccion electro hidraulica.- Dirección hidráulica, donde la bomba de la misma no se acciona por el motor, sino que emplea un motor eletrico para ello, esto reduce el consumo en carretera , ya que la dirección prácticamente no se usa en esta y una bomba hidráulica consume solo por razonamiento s casi 0,5 l/ 100 km , aunque lo incrementa ligeramente en ciudad por la perdida de rendimiento del motor eletrico, en un valor entre un 10 o 15% , si se anda mucho en ciudad el consumo sube frente a uno normal, peor el recorrido mixto en carretera reduce el consumo final La dirección asistida electrohidráulica se basa en el conocido sistema de dirección asistida hidráulica. La principal diferencia entre ambos reside en el accionamiento de la bomba hidráulica que genera la presión necesaria para la dirección asistida. En el caso de la dirección asistida electrohidráulica, esta bomba es accionada por un motor eléctrico cuyo funcionamiento es adaptado al nivel de dirección asistida requerido. Cuando el vehículo está parado o circulando a velocidades muy bajas, se incrementa el ritmo de bombeo de la bomba hidráulica para proporcionar un alto grado de dirección asistida. Circulando a velocidades elevadas, se reduce la velocidad de la bomba, dado que no se requiere asistencia. Las ventajas de la dirección asistida electrohidráulica radican en el plus de comodidad que ofrecen en la forma de la dirección suave al maniobrar y mucho más firme al circular a gran velocidad. Además, ahorra combustible, dado que sólo consume energía cuando es necesario. Es un mecanismo que sirve para facilitarle al conductor los movimientos del volante en un vehículo. Este tipo de dirección asistida también es conocida como ehps, por sus siglas en inglés (Electro-Hydraulic Powered Steering). Funciona con una fuente de energía hidráulica que proviene de una bomba conectada a un motor eléctrico. A diferencia de la dirección hidráulica, en la que la bomba va conectada al motor del auto, con el sistema de dirección electro-hidráulica también conocida como ElectroMecánica, se logran dos ventajas principales: no se afecta la dirección cuando hay problemas mecánicos con la trasmisión del auto y, al funcionar la dirección mediante un motor eléctrico, libera el motor del auto de esfuerzo extra y ahorra combustible. Gracias a ello, este tipo de dirección ha ido ganando terreno en la industria automotriz al igual que el sistema de dirección eléctrica.
SISTEMA DE DIRECCION ELECTRICA Y ELECTRONICA En estos últimos años se esta utilizando cada vez mas este sistema de dirección, denominada dirección eléctrica. La dirección eléctrica se empezó a utilizar en vehículos pequeños (utilitarios) pero ya se esta utilizando en vehículos del segmento medio, como ejemplo: la utilizada por el Renault Megane. En este tipo de dirección se suprime todo el circuito hidráulico formado por la bomba de alta presión, depósito, válvula distribuidora y canalizaciones que formaban parte de las servodirecciones hidráulicas. Todo esto se sustituye por un motor eléctrico que acciona una reductora (corona + tornillo sinfín) que a su vez mueve la cremallera de la dirección. Sus principales ventajas son:
Se suprimen los componentes hidráulicos, como la bomba de aceite para servoasistencia, entubados flexibles, depósitos de aceite y filtros Se elimina el líquido hidráulico Reducción del espacio requerido, los componentes de servoasistencia van instalados y actúan directamente en la caja de la dirección. Menor sonoridad Reducción del consumo energético. A diferencia de la dirección hidráulica, que requiere un caudal volumétrico permanente, la dirección asistida electromecánica solamente consume energía cuando realmente se mueve la dirección. Con esta absorción de potencia en función de las necesidades se reduce también el consumo de combustible (aprox. 0,2 L cada 100 km) Se elimina el complejo entubado flexible y cableado. El conductor obtiene una sensación óptima al volante en cualquier situación, a través de una buena estabilidad rectilínea, una respuesta directa, pero suave al movimiento del volante y sin reacciones desagradables sobre pavimento irregular.
Como se puede ver, este sistema de dirección se simplifica y es mucho mas sencillo que los utilizados hasta ahora. Sus inconvenientes son: Estar limitado en su aplicación a todos los vehículos (limitación que no tiene el sistema de dirección hidráulica) ya que dependiendo del peso del vehículo y del tamaño de las ruedas, este sistema no es valido. A mayor peso del vehículo normalmente mas grandes son las ruedas tanto en altura como en anchura, por lo que mayor es el esfuerzo que tiene que desarrollar el sistema de dirección, teniendo en cuenta que en las direcciones eléctricas todo la fuerza de asistencia la genera un motor eléctrico, cuanto mayor sea la asistencia a generar por la d irección, mayor tendrá que ser el tamaño del motor, por lo que mayor será la intensidad eléctrica consumida por el mismo.
SISTEMA DE DIRECCIÓN DEL AUTOMOVIL La dirección es el conjunto de órganos que permiten a cualquier vehículo modificar su trayectoria para seguir el rumbo deseado. Una excepción es el caso del ferrocarril, en el que la dirección es controlada por medio de raíles y desvíos. La función primaria de todo sistema de dirección es permitir al conductor guiar el vehículo. En los vehículos con ruedas, al actuar sobre el volante (o manillar), el conductor cambia el ángulo de deriva (ángulo entre el plano de la rueda y la trayectoria de la rueda) de la o las ruedas directrices. La fuerza creada entre la carretera y el eje de giro hace girar el vehículo. Técnica actual
En la actualidad el sistema de dirección empleado por prácticamente todos los turismos, vehículos industriales ligeros, todocaminos y la mayoría de los todoterrenos utiliza rótulas para conectar las manguetas con los brazos de la suspensión y con los tirantes de la dirección. Gracias a los tres grados de libertad que permiten estas uniones se puede fácilmente independizar el movimiento vertical de la suspensión del horizontal de la dirección. Estos sistemas, mucho más compactos, emplean por lo general una barra de dirección transversal e incluyen:
Las manguetas El volante y la columna de dirección habitualmente articulada. La caja de dirección y barra de dirección en un único módulo, generalmente formado por la propia cremallera de dirección o en algunos casos por un sistema de recirculación a bolas y barra de dirección. Los brazos de acoplamiento o tirantes conectados mediante rótulas a la masa suspendida -barra de dirección o cremallera- y a la masa no suspendida manguetas o portamanguetas-. Las rótulas, tipo de unión que permite independizar el movimiento vertical de la suspensión del horizontal de la dirección.
TORNILLO SIN FIN En ingeniería mecánica se denomina tornillo sin fin a u n dispositivo que transmite el movimiento entre ejes que son perpendiculares entre sí, mediante un sistema de dos piezas: el "tornillo" (con dentado helicoidal), y un engranaje circular denominado "corona". Relaciones geométricas Cada vez que el tornillo sin fin da una vuelta completa, el engranaje avanza un número de dientes igual al número de entradas del sinfín. El tornillo sin fin puede ser un mecanismo irreversible o no, dependiendo del ángulo de la hélice, junto a otros factores. La velocidad de giro del eje conducido depende del número de entradas del tornillo y del número de dientes de la rueda. Se puede entender el número de entradas del tornillo como el número de hélices simples que lo forman. En la práctica la mayoría de tornillos son de una sola entrada, por lo que cada vez que este de una vuelta, el engranaje avanza un solo diente. La expresión por la que se rige este mecanismo es similar a la de las ruedas dentadas teniendo en cuenta el número de entradas del tornillo como elemento motor en este caso: n1. E1= n2 .z2 Donde: n= número de vueltas. Z= número de dientes de la rueda conducida. e= número de entradas del tornillo sin fin. Teniendo en cuenta que e siempre es mucho menor que z, la relación de transmisión siempre será menor por lo que actuará como un reductor de velocidad. En el caso habitual de una sola entrada (e=1), el tornillo sin fin se hace equivalente a un engranaje que tuviese un solo diente, siendo la relación de reducción directamente igual al número de dientes del engranaje. Tipos
En función de la geometría de los dientes del tornillo y del engranaje, hay tres tipos de configuraciones del sin fin:
"Sin garganta". Es el tipo más sencillo. En este caso, las caras exteriores de los dientes coinciden con las superficies iniciales en las que se mecanizan: la del cilindro en el que se inscribe el tornillo, y la de la banda exterior del disco en el que se talla el engranaje. Es decir, son superficies regladas, con sección recta según la dirección de las generatrices del cilindro y del disco. "Con una garganta". En una operación adicional, se talla un surco de perfil circular en la cara exterior de los dientes del engranaje (parecido a la garganta con la que se diseñan las poleas para hacer encajar la sección de la cuerda en el perfil del disco). Con esta disposición, los dientes del engranaje se hacen encajar en el diámetro interior de la hélice tallada en el tornillo, mejorando el contacto entre las dos piezas.
DIAGRAMAS DEL SISTEMA DE SUSPENSIÓN NEUMATICA Este tipo de suspensión se esta utilizando desde hace pocos años sobre todo en vehículos de alta gama. La suspensión neumática basa su funcionamiento en las propiedades que ofrece el aire sometido a presión. En esta suspensión, se sustituye el resorte mecánico (muelle, ballesta o barra de torsión) por un fuelle o cojín de aire que varia su rigidez. La suspensión neumática permite:
Adaptar la carrocería a distintas alturas en función de las necesidades de marcha. Adaptar la suspensión y la amortiguación a la situación de la calzada y a la forma de conducir.
Se caracteriza por su elevada flexibilidad, notable capacidad de amortiguación de las vibraciones y por la autorregulación del sistema que permite mantener constante la distancia entre el chasis y la superficie de carretera independientemente de la carga presente en el vehículo. La suspensión neumática es un sistema complejo y de coste elevado, ya que integra numerosos componentes y necesita de una instalación de aire comprimido para su funcionamiento. Esta suspensión es muy utilizada en vehículos industriales (autobuses, camiones, etc). Automóviles que utilizan esta suspensión tenemos: Audi A8, Mercedes de la Clase E, S, R, etc. y algunos todo terreno como el VW Touareg, el Range Rover y el Audi Q7 entre otros. La suspensión neumática se puede aplicar tanto en el eje trasero o integral a la cuatro ruedas. Con esta suspensión se puede variar la altura de la carrocería manual o automáticamente en función de la velocidad, de las características de la calzada y el estilo de conducción. Se conecta o desconecta la suspensión en las patas telescópicas con un volumen de aire adicional.
DIAGRAMAS DEL SISTEMA DE SUSPENSIÓN HIDRAULICA La suspensión hidráulica básicamente lo que hace es elevar y bajar el coche de una forma notable, creando un efecto de salto, ya sea lateral, frontal o trasero. Suele realizarse en tuning, muscle, y en vehículos llevado al extremo ya que supone un cierto atractivo en este estilo de tuning. Otro caso muy vistoso de suspensión hidráulica en acción son los Lowriders, se los baja lo mas cercano posible al suelo, y hasta se llegan a hacer competencias de saltos con ellos. El sistema funciona sobre bombas hidráulicas, similar como el sistema hidroneumático del legendario CITROEN DS. En el maletero trabajan varios motores eléctricos y bombas que producen la presión de aceite. Con esta presión se activan los cilindros hidráulicos que sustituyen junto con los muelles reforzados la suspensión original. Los cilindros son manejados sobre palancas y relés, que provocan el baile. La bombas necesitan una gran capacidad de energía, que viene de numerosas baterías, también se puede montar en el maletero. Cuanta más energía, más alto y rápido son los movimientos.
DIAGRAMAS DEL SISTEMA DE SUSPENSION ACTIVA • 1993 Xantia: Sistema «Activa» (suspensión activa) opcional, eliminando el
balanceo del chasis al actuar sobre las barras de torsión. Un Xantia «Activa» era capaz de alcanzar más de un 1 g de aceleración lateral. El sistema usa una bomba movida por correa o levas desde el motor para presurizar un fluido hidráulico especial, que impulsa entonces los frenos, la suspensión y la dirección. También puede impulsar ciertos elementos como el embrague, los faros giratorios en curva e incluso los elevalunas. El sistema de suspensión suele permitir ajustar la altura de conducción, para permitir un mayor recorrido en terrenos desiguales. Este sistema de suspensión se denomina «oleoneumática» (oléopneumatique) en la literatura más antigua, indicando que el aceite y el aire son sus principales componentes. Se han realizado muchas mejoras al sistema a lo largo de los años, incluyendo la dureza variable de la suspensión (Hydractive) y el control activo del balanceo del chasis (Activa). Sus últimas versiones presentan una esfera simplificada que combina bomba y acumulador. El sistema tuvo un impacto negativo clave sobre su inventor, Citroën: sólo los talleres especializados estaban cualificado para trabajar sobre estos automóviles, lo que les hacía parecer radicalmente diferentes del resto para los mecánicos corrientes. Citroën sufrió así el mismo problema que Apple Computer: construir un sistema propietario priva del beneficio del efecto red. Los fabricantes de automóviles siguen intentando lograr la combinación de características ofrecidas por este sistema de suspensión de 1955, típicamente añadiendo capas de complejidad a un sistema mecánico convencional de muelles de acero.
