GEOMETRIA DE LA DIRECCION

8.1. DIRECCION MONTADA SOBRE UN EJE RIGIDO

El pivote, alrededor del cual se orientan las ruedas, no es vertical.

El pivote, además del avance longitudinal, tiene una inclinación transversal llamada salida o inclinación

Las manguetas no son horizontales, sino que forman un ángulo hacia abajo C llamado caída, despuente o sopié.

Como consecuencia del avance, de la salida, la prolongación del eje del pivote cortaría el piso en un punto P

Las ruedas delanteras, vistas desde arriba, se acercan por delante, tienen convergencia, media por la diferencia entre las separaciones entre los bordes de las llantas

8.2. SUSPENSIÓN INDEPENDIENTE

La suspensión independiente en las ruedas delanteras es el sistema usado en la actualidad en los automóviles

ESTUDIO DE LA GEOMETRIA DE LA DIRECCIÓN

8.2.1. AvanceEl pivote de la dirección o eje de rotulas, puede

estar inclinado hacia delante o hacia atrás con respecto a la verdad como se ve en la figura

8.2.2. SALIDA O INCLINACIÓN DEL PIVOTE DE DIRECCIÓN

El pivote físico no existe en los automóviles modernos. Existía en vehículos antiguos incorporando la mangueta sobre la que gira la rueda a una pieza fija de unión. En la actualidad la mangueta se soporta por medio de sus rotulas unidas a unos brazos oxidantes por arriba y por debajo que a su ves van unidos a la carrocería. La inclinación del eje geométrico de las rotulas con respecto al eje de rotulas es la línea, alrededor de la cual, vira la mangueta que soporta la rueda, para la conducción del vehículo

8.2.3. CAÍDA

Es la inclinación de la mangueta y por tanto de la rueda que gira sobre ella, con respecto a la vertical. Cuando la rueda se inclina hacia afuera, estando mas separara por la parte superior de la carrocería que por la parte inferior, que la caída es positiva. Cuando la inclinación es para dentro, estando la rueda mas separada por la parte inferior, la caída es negativa

La caída ejerce una fuerza directriz en cada rueda, si fuera distinta en ellas el coche tendría a irse hacia el lado de la rueda de mayor caída. Figura 6.32

La caída hace que el vehículo se adapte mejor al bombeo de la carreteras que existe en algunas poblaciones para evitar acumulaciones de agua, figura 6.33

8.2.4. ANGULO COMPRENDIDO

Se llama ángulo comprendido a la suma de todos los ángulos de la salida y de la caída. (Fig. 6.34). La prolongación del eje de las rotulas como consecuencia del mismo y su unión con la vertical que pasa por el centro del neumático en su contacto con el suelo, tiene importancia en el comportamiento de la dirección, como vamos a estudiar

8.2.5. INFLUENCIA DE LOS ÁNGULOS DE SALIDA Y CAÍDA DE LA DIRECCIÓN, (ÁNGULO COMPRENDIDO)

Si las ruedas tienen distintos ángulos de salida y de caída, o de uno de los dos, el comportamiento del vehículo no es el mismo, existe una variación importante.

En la figura 6.37, se puede ver con los ángulos expuestos, como el punto de unión Z, define el comportamiento de las ruedas, con una u otra tendencia.

8.2.6. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ALINEACIÓN DE LAS RUEDAS En la figura 6.38 un lápiz vertical equivale al

eje del pivote, el lápiz horizontal equivale a la mangueta donde se apoya la rueda delantera y se simula el giro de la rueda delantera izquierda

Si inclinamos el lapiz, pivote, de forma que este adelantado por la parte inferior un cierto angulo, avance positivo, y suponiendo que la rueda izquierda, al girar hacia dentro del coche, el eje de la mangueta sube,

8.2.7. EFECTOS DE LA SALIDA O INCLINACIÓN LATERAL DEL PIVOTE Cuando existe salida en el pivote de la

dirección, con las ruedas situadas en línea recta, el vehículo se encuentra mas próximo a la carretera debido a la inclinación lateral del pivote como se explico en el punto 8.2.2. cualquier giro a un lado o a otro determina un levantamiento del coche venciendo el peso del mismo, la salida ayuda a recuperar la posición de las ruedas en línea recta.

8.2.8. MOVIMIENTOS GENERADOS AL GIRAR LA DIRECCIÓN 20° A UN LADO Y A OTRO

En la figura 6.40. el punto E es la unión del eje de la mangueta con el eje de la rueda. Con el viraje, el punto E se desplaza al punto F, con centro en G, las ruedas no giran el mismo ángulo a un lado y a otro, como se ve en la figura

POSICION DEL EXTREMO DE LA MAGUETA SEGÚN LOS DIFERENTES ANGULOS DE AVANCE Y SALIDA

En las figuras 6.41 y 6.42 se pueden ver distintas posiciones que toma el eje de la mangueta, a un lado y otro, con distintos ángulos de avance. En el símil empleado en a figura 6.43, una escuadra determina el eje del pivote (lado de mayor longitud de la escuadra), y el vértice B de la misma determina el eje de la mangueta. Sin avance (lado de la escuadra vertical), el punto B tiene un plano de rotación horizontal. En la figura 6.44 se observa que la inclinación de la escuadra, determina un ángulo de salida y el plano de rotación de la mangueta es inclinado, esto hace que la rueda tienda a “irse” hacia “arriba” o hacia “abajo”; la rueda no se va, sino que la carrocería del coche se “eleva” o “desciende”.

8.2.9. MEDICIÓN DE ÁNGULOS DE AVANCE

Geométricamente la caída de la mangueta varia al desviar las ruedas en un pivote con avance. Se puede determinar el mismo si medimos la caída en determinadas posiciones de la rueda.

En la figura 6.46 se exponen unas considera generales:

La medición del ángulo de avance se realiza con un goniómetro en posición transversal. El ángulo medido L es el formado por la cuerda del arco descrito por el extremo de la mangueta de su giro y la horizontal.

8.2.10. MEDICIÓN DE ÁNGULO DE SALIDA Figura 6.47. Es el formado por la vertical y el eje que

pasa por las rótulas. Como no se pueden medir de forma directa, se hacen giros de 20° a un lado y al otro y en cada giro se produce una caída que sumada ambas proporcionan la cota de salida

Partiendo de la posición 0-0 de la figura 6.48, giramos 20° hacia el interior, figura 6.49, con lo cual el eje de simetría de la vertical se desvía un ángulo A° que medido con el goniómetro nos da un numero de grados

Girando otros 20° en sentido contrario y se obtiene un ángulo B° que sumando al anterior nos da el ángulo de salida. Fig.6.50. en la figura 6.47 se ve por geometría que los ángulos girados hacia un lado y al otro deben ser de 30°.

8.2.11. CONVERGENCIA Y DIVERGENCIA La convergencia es la diferencia de distancias entre

las ruedas delanteras por la parte delantera y por la parte trasera de las mismas. Los vehículos que son empujados desde el eje trasero, tienen tendencias a que las ruedas delanteras se “abran” con el movimiento del vehículo

Los vehículos en los que las ruedas delanteras “tiran” del mismo, tracción, tienen tendencias a que las ruedas delanteras se “cierren” por delante por lo es necesario que tengan cierta divergencia. Figura 6.51.

El ajuste incorrecto de la convergencia o divergencia de las ruedas delanteras produce un desgaste prematuro de los neumáticos y una dirección incierta. Los desgastes se manifiestan en el sentido de la figura 6.52.

8.2.12. DIVERGENCIAS EN LAS CURVAS

Las ruedas delanteras en las curvas tiene diferentes ángulos de giro, como consecuencia de que el punto de cruce del eje vertical de la rueda y del eje de la mangueta, tienen el mismo centro del arco que describen, lo que conviene por construcción. Figura 6.53.

8.2.13. ALGUNOS ASPECTOS A CONSIDERAR

Un ángulo de caída excesivo, mayor de 0,75° hace que la rueda tienda a girar en circulo y la dirección ”tira” hacia un lado. El desgaste del neumático será prematuro figura 6.54.

Cuando el vehículo se carga en el eje delantero anula la caída de la rueda figura 6.55.

8.2.14. EFECTOS DE LA SALIDA DEL PIVOTE EN EL DESPLAZAMIENTO DE LA MANGUETA

Cuando se gira el volante de dirección para tomar una curva, el extremo del eje de la mangueta se desplaza desde el punto mas alto a otro mas bajo describiendo un arco, este movimiento produce una fuerza sobre el neumático que atreves de las rotulas se comunica a la suspensión delantera levantando el coche en la parte exterior de la curva oponiéndose a la fuerza centrifuga como si fuera un peralte de la carretera. Figura 6.56

8.2.15. ÁNGULO DE GIRO

Cuando los giros de las ruedas no son marcados por el fabricante se produce un resbalamiento o deslizamiento del vehículo. Se reduce el radio de giro total, dirección errática e inestable en las curvas. Figura 6.57 y 6.58.

8.2.16. RADIO DE VIRAJE

Se define radio de viraje como el del menor arco que puede describir una rueda en una curva.

Cuando un vehículo toma una curva cada rueda describe un arco con radio distinto y eje de giro común 0, figura 6.59. El eje de giro esta situado en la prolongación del eje trasero y es del arco de una curva al mismo tiempo.

8.2.17. CUADRILÁTERO DE ACKERMAN La diferencia de giro de las ruedas, el

hecho de que una rueda pueda girar mas que otra y que además sea progresiva esta diferencia según el ángulo de girado con el volante, se pueden dar debido a la construcción formada por los brazos de acoplamiento, barra de acoplamiento, y uniones de los brazos con las manguetas, todo ello forma un cuadrilátero A,B,C,D, cuadrilátero de Ackerman, su inventor. Figura 6.60.

La longitud adecuada es la que hace coincidir, las prolongaciones de los brazos de acoplamiento que forman el cuadrilátero A,B,C,D, con el centro 0 del eje trasero en su corte con el eje de simetría del vehículo figura 6,61.

8.2.18. ÁNGULO DE DERIVA Cuando el vehículo circula

por una curva la fuerza centrifuga se manifiesta en sentido perpendicular al arco descrito ejerciendo en todas sus piezas una acción de empuje hacia fuera de la misma. Figura 6.62, 6.63, 6.64

8.2.19. GEOMETRÍA DE ACKERMAN En la figura 6.66 vemos una

geometría normal de Ackerman en cuanto a la prolongación de los brazos de acoplamiento sobre el eje trasero.

En la figura 6.67, la prolongación de los brazos de acoplamiento se cortan por detrás del eje trasero, el ángulo de deriva disminuye y el vehículo es subvirador, lo que conviene para vehículos con poca carga.

8.2.20. ACKERMAN INCREMENTADO

Los brazos de acoplamiento se cortan por delante del eje trasero, las ruedas tienen cierta divergencia, se reduce la subviracia en las curvas, se pueden utilizar en vehículos con suspensión duras, mucha carga en la parte delantera y anchos neumáticos figura 6.68.

8.2.21. FACTORES QUE DISMINUYEN LA ACTITUD SUBVIRADORA

Muelles delanteros duros en la parte delantera. El coche salta con cualquier desperfecto de la carretera

Amortiguadores delanteros blandos. El coche tarda en responder a la entrada de los virajes.

Barra estabilizadoras muy duras delante. El coche se va de la parte delantera hacia fuera.

Excesiva convergencia. Caídas desiguales en las ruedas. Falta de avance. Falta de carga en la parte delantera por un mal

reparto. Diferencial trasero autoblocante en exceso.

8.2.22. FACTORES QUE DISMINUYEN LA ACTITUD SUBVIRADORA

Todos los puntos anteriores la aumentan, haciendo lo contrario en cada uno disminuyen esta acción.

8.2.23. FACTORES QUE FAVORECEN LA ACTITUD SUBVIRADORA

Muelles traseros muy duros. Barra estabilizadora muy dura detrás. Poca acción del diferencial autoblocante. Poca carga aerodinámica trasera. Exceso de aplicación de potencia con

eventual deslizamiento de los neumáticos.

8.2.24. VERIFICACIÓN DEL TREN DELANTERO

Comprobación de la dirección en trayectoria recta. Figura 6.69

Comprobación en giros de 20°. Figura 6.69, 6.70, 6.71.

Defectos en la barra de acoplamiento regulable. Figura 6.72, 6.73, 6.74, 6.75, 6.76

8.3. CONSIDERACIONES SOBRE EL TREN DELANTERO La dirección de cremallera figura

6.67. por medio de rotulas de barra de acoplamiento y caja de la dirección se unen a los brazos de mando b y estos al plato soporte de la mangueta que sujeta la rueda h.

En la figura 6.78 se ve que si la barra de acoplamiento b es paralela a los triángulos T,T unidos a la mangueta, cualquier oscilación vertical de la suspensión no provoca variación de paralelismo en las ruedas.

8.4. PESO SUSPENDIDO Y PESO COMPRIMIDO

Peso suspendido es el que se carga en el eje delantero y trasero; carrocería, ocupantes, asientos, instalación eléctrica, están apoyados sobre los elementos de las suspensión y ballestas. El peso comprimido son los ejes, las ruedas y están formados por el suyo propio mas el peso suspendido. Figura 6.79.

Los efectos que produce la variación de la altura de la cremallera, se ven en la figura 6.80, donde la altura aumenta o puede disminuir el avance del pivote.

8.5. COMPROBACIONES DEL TREN DELANTERO

Neumáticos: Dimensiones Presión de aire Estado de la superficie de la cubierta.

Rotulas y rodamientos: Comprobación del estado de las rotulas de

dirección. Comprobación de los cojinetes elásticos. Comprobación de la holgura de rodamientos.

Suspensión: Estado general balanceo del coche. Simetría inferior( altura del piso en todos los lados)

Dirección: Determinación del punto medio girando el volante a

tope hacia un lado y a otro y haciendo una marca en el punto medio de las vueltas dadas. Figura 6.81, 6.82, 6.83 y 6.84

Antes de proceder a la comprobación de las cotas: Avance, Salida, Caída, Convergencia o Divergencia, Batalla, Comprobaciones en giros a 20°, es preciso verificar los siguientes puntos.