Mecanismos del automóvil
Sistema Sist ema de dirección
El sistema de dirección, es uno de los más m ás importantes, y junto con el sistema de frenos y suspensión, contribuye a la seguridad y comodidad del conductor y las personas.
Sistema
de dirección-Un poco de historia
Sistema
de dirección girando en forma integral
Sistema
de dirección independiente inventado por Langensperger en 1816
Efecto de dirección Ackermann, alcanzado por dos cámaras. Diseñado por Amadee Bollé en su Obeissante en 1873.
Efecto de dirección Ackermann, mediante brazos de dirección en paralelo. Utilizado por Amadee Bollé en 'La Mancelle' de 1878
Efecto de dirección Ackermann, utilizado también por Karl Benz en su ³Victoria´ en 1893
El sistema de dirección es el conjunto de mecanismos que tienen la misión de: 1) Orientar las ruedas directrices, directrices, 2) Adaptarla al trazado trazado de la vía por la que circula, y 3) Realizar las distintas distintas maniobras maniobras que que su su conducción conducción exi exi e
Para
que el conductor no tenga que realizar esfuerzo en la orientación de las ruedas directrices, el vehículo v ehículo dispone de un mecanismo desmultiplicador , en los casos simples (coches antiguos), o de servomecanismo de asistencia (en los vehículos actuales).
Cualidades del sistema de dirección 1. Seguridad: El sistema de dirección debe ser seguro. Esto depende del diseño (materiales), procesos de fabricación y control de calidad y del mantenimiento adecuado del sistema de dirección. 2. Suavidad: El sistema de dirección debe ser suave. Esto se consigue con a) una adecuada desmultiplicación desmultiplicación en el sistema de engranaje, b) empleo de dirección asistida, c) un buen estado de las cotas de dirección y d) el mantenimiento del conjunto
3. Precisión: Se consigue haciendo que la dirección no sea muy dura ni muy suave y responda con exactitud en función de las circunstancias. Para ello se deben eliminar las holguras innecesarias.
Si la dirección es muy dura por un excesivo ataque (mal reglaje) o pequeña desmultiplicación (inadecuada), la conducción se hace fatigosa e imprecisa; Si es muy suave, por causa de una desmultiplicación grande, el conductor no siente la dirección y el vehículo sigue una trayectoria imprecisa.
4.
Irreversibilidad: Irreversibilidad: El volante debe mandar el giro a las ruedas, y no al revés. Las oscilaciones que toman estas debido a las irregularidades del terreno, no deben se transmitidas al volante.
Componentes del sistema de dirección Componentes básicos 1. Barra de dirección dirección 2. Barra de dirección/ dirección/ acoplamiento 3. Palanca intermedia 4. Barra de acoplamiento acoplamiento 5. Volante olante 6. Columna Columna de dirección dirección 7. Mecanismos Mecanismos de dirección 8. Brazo de mando mando de dirección dirección
Componentes del sistema de dirección Componentes del sistema de dirección tipo piñón - cremallera
1. Barra de dirección dirección 2. Barra de dirección/ dirección/ acoplamiento 4. Cremal Cremaller lera a 6. Piñón
Volante
y columna de dirección
Piñón
y cremallera y tirantería del sistema de dirección
Volante
de dirección
Es el elemento encargado de proporcionar el giro del vehículo a voluntad del conductor
En automóviles automóviles modernos, las volantes no solo cumplen función de dirección, sino contienen mandos del sistema de audio y video y otros (control de velocidad de crucero).
Relación
de desmultiplicación de la dirección ( iD )
Existe una relación de desmultiplicación entre el volante y las ruedas, y está dado por la siguiente relación: iD
!
F E
donde: F , Á ng ulo de giro del volante E , Án gulo de v iraje de las ruedas directrices
Generalmente,
esta relación varía entre 12:1 a 24:1, dependiendo del tipo y carga del vehículo.
Columna de dirección
Cuerpo cilíndrico de acero fijado al bastidor o a la carrocería dentro del cual gira el eje de la dirección que en un extremo está unido al manubrio y en el otro a la caja de dirección
Mecanismo Tiene
de dirección
como funciones:
- Transformar el movimiento giratorio en un movimiento basculante de la biela de mando o bien en movimiento de vaivén de la cremallera. - Reducir la aplicación de la fuerza necesaria para girar las ruedas, mediante una desmultiplicación. desmultiplicación. - Impedir la transmisión al volante de efectos perturbadores perturbadores procedentes de las ruedas rígidas.
Tipos
de mecanismos de dirección
Dependiendo Dependiendo de los diseños particulares, existen varios tipos de mecanismos de la dirección, dentro de los cuales están: -Los de tornillo sin fin, y
-Los de cremallera.
Mecanismos
de tornillo sin fin y sector circular Un tornillo sin fin consta del propio tornillo sin fin y sector circular dentado. Si
el tornillo da una vuelta, el sector altera su posición en un diente. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Tornillo
sin fin Mecanismo Mecanismo de traslación traslación Eje de mando (rueda helicoidal) Palanca de mando Barra Barra de acoplami acoplamient ento o Articul Articulació ación n Columna Columna de la direcc dirección ión carc carcas asa a
Si un sin fin fin de un hilo hilo gira 360 o , a la rueda helicoidal le corresponde un giro de: 3600 o 36 z
Si un sin fin de varios varios hilos gira 360 o , a la rueda heliciodal heliciodal le le c orresponde un giro de o g .360 z
Si un sin fin de varios hilos gira F o , a la rueda heliciodal le corresponde un giro de g .F H !
z
donde: H , ángulo de oscilación o scilación de la palanca de la la caja F , ángulo de giro del d el volante helicoidal dal z , número de dientes de la rueda helicoi g, número de hilos del sin fin
Ejemplo: Un camión tiene como dirección dirección un m ecanism o de tornillo tornillo sin sin fin de dos h ilos ilos y un sector de 60 dientes. C alcule el ángulo que gira la palanca de la caja cuand o se gira el volante 120 o.
E !
g .F z
2 x1 2 0 o ! 4o = 60
Mecanismos
de dirección por cremallera
Esta constituido por una barra tallada en cremallera (1) que se desplaza lateralmente en el interior de un cilindro. 1) Crema Cremalle llera ra 2) Piñón 3) Barra de acoplamient acoplamiento o (bieleta (bieleta de dirección) dirección)
La cremallera es accionada por un piñón helicoidal (2) montado en el árbol de la columna de dirección y que gira engranado a la cremallera.
n una vuelt vuelt a complet comple t a del vol volant antee de dire direcci cci ó n ( F 360 o ), la cremallera se desplaza por el per í m etro etro del piñón la cantidad cantidad : z. p. Lueg o, para un valor valor dado d el áng ulo F , la la crem all allera era recorrerá : s
! z. p.
F
360o
emplo: n au tom óvil sedán tiene su d irección irección por piñón y cremallera, cremall era, el piñón tiene tie ne 19 d ientes ientes con un paso d e 3,54 3,54 m m . i se gira gira el volante volante 14 5 o , calcular calcular la la carrera de la la crem all allera era en m m
s
! z. p.
F
360o
145o ! 27 ,1 0m m 1 9 x 3, 5 4 x 360o
Tirantería Según
de la dirección
el tipo de montaje del eje delantero se utilizan:
- Barras de acoplamiento de una, dos o tres piezas accionados mediante bielas de mando de la dirección. - Barras de acoplamiento de dos piezas accionados por cremallera.
Barras
de acoplamiento
Son
barras de acero al carbono o aleado con Ni-Cr y Mo, que en sus extremos puede tener articulaciones esféricas u orificios cónicos para acoplarse a otras articulaciones.
Reciben el movimiento desde el mecanismo de dirección, pivotea en el brazo auxiliar, para transmitirlo a los brazos de acoplamiento directamente o a través de barras más pequeñas pequeñas articuladas.
Brazo
de acoplamiento: acopl amiento: (knucle arms).
Es un brazo inclinado de acero al carbono con algo de niquel cromo y molibdeno. Tiene
un valor angular definido de fabrica, en función del sistema de cuadrilátero a utilizar generalmente el ángulo B está entre los 65º y 75º.
Rótulas Son
los elementos encargados de proporcionar el movimiento en 360º a la tirantería de la dirección.
La esfera de la rótula va alojada engrasada en casquillos de acero o plásticos pretensados. Un fuelle estanco evita la pérdida del lubricante.
Dirección
asistida
La dirección asistida consiste en acoplar a un mecanismo de dirección simple, un circuito de asistencia llamado servo-mando. Este circuito puede ser accionado por: - El vacío de la admisión o el proporcionado por una bomba de vacío, - La fuerza hidráulica proporcionada por una bomba hidráulica, - El aire comprimido proporcionado por un compresor que también sirve para accionar los frenos y - Por un motor eléctrico (dirección eléctrica).
Dirección
E, depósito de líquido S, bomba hidráulica D, distribuidor
asistida hidráulica La energía hidráulica generada por la bomba S, es distribuida por un órgano de dosificación D hasta un cilindro hidráulico V, que comprende un pistón solidario a un eje T unido a la cremallera. La acción de la presión sobre el pistón permite desplazar a T en un sentido u otro siguiendo el giro deseado.
Dirección
asistida hidráulica ± línea recta
Dirección
asistida hidráulica ± giro a la derecha
Dirección
asistida hidráulica ± giro a la izquierda
Dirección
asistida eléctrica
Un motor eléctrico produce un par de asistencia en función del esfuerzo ejercido sobre el volante por el conductor. Este par es aplicado a las ruedas por intermedio de la cremallera y es modificado permanentemente para reducir el esfuerzo del conductor.
