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Cómo Funciona la Dirección de tu Automóvil

Mirando hacia el futuro, puede llegar un día en que no necesites conducir, tu automóvil, lo hará todo por sí mismo . Pero incluso si los vehículos eventualmente vienen sin volante, aún requerirán un sistema de dirección.

Estos sistemas han evolucionado dramáticamente en las últimas décadas, y en este artículo, cubriremos los diferentes tipos de sistemas de dirección, sus componentes, métodos de dirección asistida, ángulos de alineación y cómo todo esto funciona en conjunto para mantenerlo enfocado en el dirección correcta.

 

Conceptos básicos de dirección

En esencia, un sistema de dirección toma la fuerza de rotación creada cuando gira el volante y lo convierte en un movimiento giratorio de las ruedas delanteras. Veamos un ejemplo simplificado.

Un kart tiene el sistema de dirección más básico, con un eje apuntando hacia abajo entre las ruedas. Conectados a un brazo pequeño en la parte inferior del eje hay tirantes que salen a cada rueda. Estas tres piezas simples giran los husillos, a los que están conectadas las ruedas giratorias.

En tu automóvil, el volante está unido a la columna de dirección, que a su vez está unida a un mecanismo de dirección. Este engranaje mueve el brazo pitman, una parte que se conecta al eslabón de arrastre y a las barras de acoplamiento, piezas de metal que salen a los husillos, en los que se montan las ruedas delanteras.

Cuando gira el volante, gira un eje dentro de la columna de dirección y, por lo tanto, mueve el mecanismo de dirección . El engranaje es lo que transfiere la rotación de la rueda a un movimiento de lado a lado de la articulación de la dirección.

Debido a que tus ruedas y neumáticos están conectados a los husillos, se mueven cuando el enlace empuja o tira de los husillos hacia adentro y hacia afuera. Se utilizan juntas universales entre la columna de dirección y la caja de engranajes o cremallera, y se utilizan juntas esféricas entre la caja de engranajes o cremallera y el eje. Esto permite que el eje se mueva hacia arriba y hacia abajo, así como girar a la derecha y a la izquierda, mientras mantiene una alineación y un control de dirección aceptables.

Ahora veamos más específicamente los diferentes tipos de sistemas de dirección y cómo funcionan.

 

 

Dirección de cremallera

La mayoría de los automóviles y camiones usan un sistema de dirección de piñón y cremallera. Este sistema simple pero efectivo consiste en un estante, una pieza horizontal de metal con dientes en un lado, y un engranaje de piñón, un engranaje redondo con dientes que se entrelazan con el estante, dentro de un tubo.

En el diagrama, cuando gira la rueda (1), el eje de dirección (2) gira, al igual que el piñón (3) en el extremo. Las varillas de unión (4) se unen a cada extremo del bastidor y mueven los husillos y las ruedas (5).

 

 

Cuando gira la rueda, el engranaje gira y mueve la cremallera y los tirantes. Las varillas de unión son varillas de metal roscadas con rótulas en cada extremo. El extremo recto roscado se atornilla directamente al bastidor, mientras que el extremo con la junta en ángulo recto está unido al eje, lo que permite que el eje gire y se mueva en la dirección deseada.

El diámetro (o número de dientes) en el engranaje del piñón afectará la dirección de dos maneras. Un engranaje pequeño con solo unos pocos dientes hará que sea más fácil girar la rueda, pero reaccionará lentamente, requiriendo más rotaciones para hacer un giro brusco. Un engranaje de piñón más grande (más dientes) dará un giro deportivo rápido si tienes los músculos para girarlo. Los automóviles pesados ​​requieren dirección asistida porque la cantidad de ventaja mecánica que ofrece un sistema de piñón y cremallera se limita al engranaje de menor tamaño que moverá el bastidor sin quitar los dientes.

 

Piñón y cremallera asistidos

La mayoría de los vehículos que usan cremallera y piñón también usan dirección asistida. En este caso, hay un cilindro y un pistón que están conectados al bastidor. Los puertos a cada lado del pistón están conectados a las líneas de dirección asistida. Una bomba de dirección asistida suministra fluido a presión, y una válvula giratoria dirige el fluido a cada línea.

Cuando gira la rueda, la válvula rotativa envía más presión a un lado del pistón, brindando asistencia en esa dirección. Esto cambia si gira en la dirección opuesta. La válvula giratoria mantiene la misma presión en el pistón cuando conduce en línea recta. Algunos sistemas pueden variar la cantidad de presión según la fuerza de giro, la velocidad del vehículo, la carga del vehículo y otros factores. El resultado es una fácil maniobrabilidad a baja velocidad en estacionamientos, combinada con un firme esfuerzo de giro a velocidades de autopista donde el sobreviraje podría ser peligroso.

 

Dirección de bola de recirculación

Inventado antes de la dirección asistida, y utilizado en muchos vehículos antiguos y camiones grandes, un sistema de dirección de bola de recirculación realiza la misma tarea que el piñón y cremallera pero de manera diferente, utilizando un engranaje helicoidal. En lugar de dientes, este tipo de engranaje tiene una especie de espiral que se extiende a lo largo de él, como se vería en un perno.

 

 

Con esta configuración, todavía tiene un eje de dirección que gira mientras gira el volante. Pero ahora el eje está conectado al engranaje helicoidal, que se inserta en un bloque de metal con dientes de engranaje en un lado. Los dientes del bloque de metal se unen con un engranaje sectorial, un engranaje con dientes en un solo lado. El engranaje del sector está unido a un brazo pitman, una pequeña palanca que gira. Cuando gira la rueda, el bloque se mueve y gira el brazo pitman, que está unido a la articulación de la dirección.

Este enlace consiste en tirantes internos y externos que se unen a los husillos. También tendrá un enlace de arrastre que conecta las dos barras de acoplamiento laterales, y un brazo loco, otra palanca que soporta el sistema mientras también gira mientras gira la rueda de lado a lado.

Entre el perno y las huellas en el bloque de metal, hay muchos pequeños rodamientos de bolas. Estos reducen la fricción y también absorben cualquier holgura que normalmente existe entre un tornillo y roscas. Aquí es donde el nombre de “bola de recirculación”? viene de.

La dirección asistida también se puede usar con un sistema de dirección con bola de recirculación y funciona de manera muy similar a la cremallera. El líquido de dirección asistida a presión se aplica a un lado del bloque, dependiendo de la forma en que esté girando.

 

Dirección asistida eléctrica

En una batalla interminable para reducir las emisiones y mejorar la economía de combustible, incluso los sistemas de dirección se están optimizando. En este caso, la bomba de dirección asistida está siendo reemplazada por un motor eléctrico mucho más eficiente.

La dirección asistida eléctricamente utiliza un motor eléctrico conectado al conjunto de piñón y cremallera, o directamente al eje de dirección. Usando varios sensores, una computadora puede detectar la dirección que el conductor quiere girar y energizar el motor para ofrecer asistencia solo cuando sea necesario.

Esto elimina una bomba de dirección asistida que roba caballos de fuerza y ​​que el motor hace girar continuamente. Con este estilo de dirección asistida, la sensación y la capacidad de respuesta se pueden ajustar sobre la marcha, proporcionando una cantidad de asistencia de dirección más precisa y apropiada, produciendo una experiencia ideal en cualquier condición de conducción.

 

Alineación

Con cualquier sistema de dirección, la geometría y la alineación son muy importantes. Sin una alineación adecuada , su vehículo puede tirar hacia un lado , no volver al centro al terminar un giro, o incluso girar hacia un lado al golpear un golpe. Hay tres ángulos de alineación principales: puntera, inclinación y rueda. Se afectan entre sí y juegan un papel importante en el desgaste de los neumáticos y las características de manejo.

Dedo del pie: imagina que tus dos neumáticos delanteros te miran, para que puedan rodar hacia ti. Ahora imagine a alguien girando uno o ambos neumáticos para que rueden ligeramente uno hacia el otro o alejándose uno del otro. Esto es dedo del pie.

 

 

Es el ángulo de alineación más común que requiere ajuste, y es ajustable en todos los automóviles. Si no es perfecto, comenzará a notar un desgaste desigual de los neumáticos . También puede sentir que el automóvil se desplaza de lado a lado, sentir que se mueve hacia un lado, escuchar un chirrido al conducir o tener un volante que se encuentra descentrado.

Camber: Una vez más, imagina que una llanta está frente a ti para que pueda rodar hacia ti. Ahora imagine que alguien parado al costado de la llanta empuja o tira de la parte superior de la llanta, de modo que se incline verticalmente. Esto es comba.

La inclinación negativa se refiere a la inclinación hacia adentro de la parte superior de la llanta y positiva es la inclinación hacia afuera. Ambos pueden ser causados ​​por rodamientos desgastados, rótulas o husillos doblados que pueden afectar los ángulos de inclinación. La mala inclinación desgastará los neumáticos, pero no tan rápido como un dedo del pie incorrecto.

Rueda: este es el ángulo de su eje de dirección cuando se ve desde el costado del automóvil. Imagine la horquilla de dirección delantera en una motocicleta, como a la derecha. Apunta hacia adelante en la parte inferior y se inclina hacia atrás en la parte superior. Esto crea una rueda positiva, que ayuda a aumentar la estabilidad al conducir en línea recta.

Este ángulo no afectará mucho el desgaste de los neumáticos, pero hará que su automóvil se sienta inestable si no se ajusta correctamente. Sin embargo, el lanzador generalmente no se puede ajustar. Se establece cuando se construye el vehículo y, por lo general, solo cambiará cuando el automóvil esté involucrado en un accidente o con componentes desgastados de la dirección y la suspensión.

 

Cómo mantener tu sistema de dirección

Los vehículos modernos requieren muy poco mantenimiento cuando se trata del sistema de dirección. El líquido de la dirección asistida puede requerir inspección o reemplazo de vez en cuando; el manual del propietario proporcionará el intervalo específico.

Algunos autos más antiguos tienen accesorios de engrase en ciertos componentes de la dirección, como los extremos de los tirantes, por lo que mantenerlos lubricados mantendrá una sensación de dirección suave y extenderá la vida útil de las piezas.

Además, otros vehículos pueden tener componentes de dirección que ya están roscados para engrasadores, pero en su lugar tienen tapones roscados pequeños en las piezas de fábrica. Si cambia estos tapones por engrasadores en su primer servicio y los engrasa en cada cambio de aceite, estas piezas durarán cerca de la vida útil del automóvil.

Es muy importante mantenerse al día con su alineación. Debe verificarse y ajustarse si es necesario cada vez que reemplace los neumáticos o si siente un tirón o una deriva. Consulte el manual del propietario para los intervalos de inspección de alineación y componentes de la dirección.

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