Curso Mecanica Automotriz Sistema de Direccion

8/20/2019 Curso Mecanica Automotriz Sistema de Direccion

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Mecanismos del automóvil

Sistema de dirección

http://www.mecanicoautomotriz.org/



Generalidades

La dirección es el conjunto de mecanismos que tienen la

misión de orientar las ruedas directrices 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 (llamadas "directrices"), elvehículo dispone de un mecanismo desmultiplicador, en

los casos simples (coches antiguos), o de

servomecanismo de asistencia (en los vehículos actuales).




!l sistema de dirección, es uno de los msimportantes, # junto con el sistema de frenos,

contri$u#e a la seguridad de las personas%.





Cualidades del sistema dedirección

1. Seguridad:

&epende de la fia$ilidad del mecanismo, de la calidad de

los materiales empleados # del mantenimiento adecuado.

2. Suavidad: se consigue con un montaje preciso, una

desmultiplicación adecuada # un perfecto engrase.





3. Precisión:

'e consigue haciendo que la dirección no sea mu# dura

ni mu# suave.

Si la dirección es muy dura por un ecesivo ataque (mal

reglaje) o pequea 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 # el vehículo sigue una tra#ectoria imprecisa.





4. Irreversiilidad:

!l volante de$e mandar el giro a las ruedas, # no al rev+s.Las oscilaciones que toman estas de$ido a las

irregularidades del terreno, no de$en se transmitidas al

volante.





!omponentes del sistema de dirección





Volante y columna dirección





!n varios modelos suele ir

"partida" # unidas sus

mitades por una junta

cardnica, que permite

desplazar el volante de ladirección a la posición mas

adecuada de manejo para el

conductor.

Columna de dirección









Tirantería de dirección





Volante de dirección

!s el elemento encargado

de proporcionar el giro del

vehículo a voluntad del

conductor

!n automóviles modernos, las volantes no solo cumplen

función de dirección, sino contienen mandos del sistema

de audio # video.





!s la que eiste entre los ngulos de giro del volante # los

o$tenidos en la orientación de las ruedas.

!l valor de esta orientación varia entre - # -/.

!stos valores dependen del peso so$re las ruedas

directrices.

Relación de desmultiplicación





La relación de desmultiplicación (transmisión)

est dada por la siguiente fórmula

donde:

, Ángulo de giro del volante

, Ángulo de viraje de las ruedas directr ices

Di

β

α

β

α

=

Di





Mecanismo de dirección

0iene como funciones

1 0ransformar el movimiento giratorio en un movimiento

$asculante de la $iela de mando o $ien en movimiento de

vaiv+n de la cremallera.

1 2educir la aplicación de la fuerza necesaria para girar

las ruedas, mediante una desmultiplicación.

1 3mpedir la transmisión al volante de efectos

pertur$adores procedentes de las ruedas rígidas.





&ependiendo de los diseos particulares, eisten variostipos de mecanismos de la dirección, dentro de los cuales

estn

1Los de tornillo sin fin, #

1Los de cremallera.





Mecanismos de tornillo sin fin

4n tornillo sin fin consta del

propio tornillo sin fin # una

rueda helicoidal. 'i el tornillo

da una vuelta, la rueda altera

su posición en un diente.

Para que una rueda que tenga z dientesgire 5678 es necesario que el tornillo sin fin

de un hilo de rosca realice z vueltas.





o

o

Si un sin fin de un hilo gira a 360 , a l a rueda helicoidal le corresponde un gir o de:

360

Si un sin fin de varios hilos gira 360 ,a la rueda heliciodal le

o

z

o

corresponde un giro de

.360

Si un sin fin de varios hilos gira ,a la rueda heliciodal le corresponde un giro de

o g

z

β

.

donde:

, ángulo de oscilación de la palanca de la caja

, ángulo de giro del volante, número de dientes de la rueda helicoid al

g, número de hilos del sin fin

g

z

z

β α

α

β

=





!l mecanismo estaconstituido por una $arra

tallada en cremallera ()

que se desplaza

lateralmente en elinterior del carter.

Mecanismos por cremallera

!sta $arra es accionada por un pión helicoidal (-)

montado en el r$ol del volante # que gira engranado a la

cremallera.





on una vuelta completa del volante de di recci n ! "360 #,

la cremallera se despla$a por el per metr o del pi%ón la cantidad:

. .

&uego, para un valor dado d

ó

í

z p

β

o

el ángulo , la cremallera recorrerá:

. .360

s z p

β

β =

o

jemplo:

'n automóvil sedán tiene su dirección po r pi%ón ( cremallera,

el pi%ón tiene )* dientes con un paso de 3,+ mm.

Si se gira el volante )+ , calcular el d espla$amiento de la cremallera en mm

o

)+ . . ")* 3,+ -,)0

360 360

o

o s z p x x mm

β = =





o

jemplo:

'n camión tiene como dirección un mecani smo de tornillo sin fin de dos hilos( un sector de 60 dientes.

/alcule el ángulo ue gira la palanca de la caja cuando se gira el volante )-0 .

. - )-0 " 60

o

oo g x

z β α = =





Rótulas

'on los elementos

encargados de proporcionar

el movimiento en 5678 a la

tirantería de la dirección.

La esfera de la rótula va alojada engrasada en casquillos

de acero o plsticos pretensados. 4n fuelle estanco evita

la p+rdida del lu$ricante.





La dirección asistida consiste en acoplar a un mecanismo

de dirección simple, un circuito de asistencia llamadoservo"mando.

!ste circuito puede ser accionado por1 !l vacío de la admisión o el proporcionado por una

$om$a de vacío,1 La fuerza hidrulica proporcionada por una $om$a

hidrulica,1 !l aire comprimido proporcionado por un compresor que

tam$i+n sirve para accionar los frenos #1 Por un motor el+ctrico (dirección el+ctrica).

Dirección asistida





Dirección asistida hidráulica

La energía generada por una

fuerza ', es distri$uida por unórgano de dosificación hasta un

cilindro hidrulico 9, que

comprende un pistón solidario a

un eje 0 unido a la cremallera.La acción de la presión so$re el

pistón permite desplazar a 0 en

un sentido u otro siguiendo el

giro deseado.E, depósito de líquido

S, bomba hidráulica

D, distribuidor





Las tra#ectorias a recorrerpor la ruedas directrices

son distintas en una curva

(la rueda eterior ha de

recorrer un camino mas

largo por ser ma#or su

radio de giro), la

orientación que de$e

darse a cada una es

distinta tam$i+n (laeterior de$e a$rirse

mas).

Geometría de la dirección





Para que am$as sigan la tra#ectoria deseada, de$e cumplirse

la condición de que todas las ruedas del vehículo, en cualquier

momento de su orientación, sigan tra#ectorias curvas de un

mismo centro : (conc+ntricas), situado en la prolongación deleje de las ruedas traseras. Para conseguirlo se disponen los

ra#os de acoplamiento ; # < que mandan la orientación de

las ruedas, de manera que en la posición en línea recta, sus

prolongaciones se corten en el centro = del puente trasero o

mu# cerca de este.





Las ruedas traseras siguen la tra#ectoria curva, gracias al

diferencial (cuando el vehículo tiene tracción trasera), quepermite dar a la eterior ma#or n>mero de vueltas que a la

interior* pero como estas ruedas no son orienta$les # para

seguir su tra#ectoria de$e a$rirse ms la rueda eterior, resulta

de ello un cierto res$alamiento en curva, imposi$le de corregir,

que origina una ligera perdida de adherencia, ms acusada siel piso est mojado, caso en el que puede producirse el

derrape en curvas cerradas tomadas a gran velocidad.





La distancia entre pivotes (a) que reci$e el nom$re de vía# la longitud e inclinación de los $razos de acoplamiento

en función de la atalla ($) del vehículo, que corresponde

a la distancia entre ejes, determinan una de las

características de la dirección, como es su radio de girom$%imo.

!ste radio viene determinado de forma que las ruedas

puedan girar descri$iendo un circulo de dimetro dos

veces ma#or que la $atalla del vehículo.

Radio de giro mínimo









!l ngulo de viraje (;vi ) para un determinado radio de giro (2),

seg>n los tringulos rectngulos 7;< # 7=& de la figura inferior,

se o$tiene por la función trigonom+trica de los ngulos que

forman las ruedas en función de la $atalla ($) del vehículo # delancho de vía (a).

0eniendo en cuenta que el radio de giro mínimo en los vehículos

suele ser aproimadamente el do$le de la $atalla o distanciaentre ejes R = 2 b. !l ngulo de viraje mimo entre las ruedas

es

-

-

Avi

Ave

btg

b a

btg

b a

=

−

=

+





jemplo:

Se tiene un automóvil con los siguientes datos:

1atalla :-,30 m 2a:).++ m

/alcular:a#adiode giro mnimo

min -. - -,30 +,6

4#5ngulode viraje interior

- - -,3 0,+ -,3 ),++ Avi

í

í

R b x m

b xtg

b a x

−

= = =

= = =

− −

73, de donde 30,30

c#5ngulode viraje eterior

- - -,30,30, de donde -3,60 -,3 ),++

d#5ngulode desviaci n angular

5 " 30,30 -3,6 6,

o

VI

o

Ave VE

o o o

A

b xtg Ab a x

ó

AVE AVI

=

= = = =+ +

− = − =


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