La geometría de los ángulos de la dirección automotriz

Indice General. (General Index)

Contenido

INTRODUCCION:

DESARROLLO:
Cotas de reglaje de la dirección.
Geometría de giro
Ángulo de caída
Ángulo de salida del pivote
Ángulo incluido
Ángulo de avance
Cotas conjugadas
A-B Líneas de convergencia
Radio de rodadura Negativo.
Convergencia
Retraso de rueda (Set Back).
Ángulo de empuje.

CONCLUSIONES:

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

RESUMEN:

La geometría de los ángulos de la dirección automotriz constituye el elemento más importante para la correcta conducción de los vehículos, esta, es el conjunto de parámetros, cotas y ángulos que determinan la posición de los componentes del sistema de dirección de ambos ejes del vehículo con respecto al pavimento y a la carrocería. La dirección ha de asegurar el movimiento del automóvil en un sentido prefijado en cualesquiera condiciones de carretera, a diferentes velocidades de la marcha, el conductor no debe realizar grandes esfuerzos tanto para el mando durante el movimiento rectilíneo, como en el transcurso de las maniobras. Desde el surgimiento del automóvil se ha tratado de realizar de manera estable, segura y cómoda el movimiento de los autos. La utilidad y correcto reglaje de estos ángulos alarga la vida útil de los neumáticos, mantiene un óptimo consumo de combustible, facilita la conducción y estabilidad en la carretera. En este ensayo académico explicaremos en qué consisten y la clasificación de los ángulos, que mantienen de manera correcta la circulación de los autos en las carreteras y calles, los más habituales se han identificado de la siguiente manera, Caída que en la bibliografía de origen no hispano pueden encontrarse como Camber, que al Avance se le llama Caster, a la Salida kin-pin inclinación, la Convergencia Toe-in y la Divergencia Toe-out.

Palabras claves: geometría, ángulos, dirección automotriz, conducción de vehículos, neumáticos

ABSTRACT:

The geometry of the angles of the automotive steering is the most important element for the correct driving of vehicles; this is the set of parameters, dimensions and angles that determine the position of the components of the steering system of both axles of the vehicle with regarding the pavement and the chassis. The steering must ensure the movement of the car in a predetermined direction in any road conditions, at different speeds of the march, the driver must not make great efforts both for the control during the rectilinear movement, and during the course of the maneuvers. Since the appearance of the automobile, it has been tried to carry out the movement of cars in a stable, safe and comfortable way. The usefulness and correct adjustment of these angles extends the useful life of the tires, maintains optimum fuel consumption, facilitates driving and stability on the road. In this academic essay we will explain what they are and the classification of angles, which correctly maintain the circulation of cars on roads and streets, the most common have been identified as follows, “Caida” in the non-Hispanic origin literature can be found as Camber, besides “Avance” is called Caster, “Salida” is called kin-pin inclination, In Spanish “Convergencia” is called Toe-in and “Divergencia” is called Toe-out.

Keywords: geometry, angles, automotive steering, vehicle driving, tires

INTRODUCCION:

Los sistemas de dirección automotriz convierten la rotación del volante en un movimiento giratorio de las ruedas, de tal manera que la llanta da un gran giro para mover las ruedas por un tramo corto (1).

El sistema permite que el conductor utilice sólo fuerza liviana para conducir un auto pesado. El esfuerzo de dirección pasa a las ruedas a través de un sistema de articulaciones pivotantes. Estas están diseñadas para permitir que las ruedas se muevan hacia arriba y abajo con la suspensión sin cambiar el ángulo de dirección. (1)

La correcta construcción y aplicación de estos mecanismos están basados en conceptos como geometría y ángulo que explicamos más adelante, cuya finalidad consiste en orientar las ruedas delanteras (o directrices) para que el conductor, sin esfuerzo, pueda guiar el vehículo. (2)

La geometría es una parte de la matemática que se encarga de estudiar las propiedades y las medidas de una figura en un plano o en un espacio. Para representar distintos aspectos de la realidad, la geometría apela a los denominados sistemas formales o axiomáticos (compuestos por símbolos que se unen respetando reglas y que forman cadenas, las cuales también pueden vincularse entre sí) y a nociones como rectas, curvas y puntos, entre otras. (2)

La noción de ángulo, que procede del vocablo latino angŭlus, hace referencia a una figura de la geometría que se forma a partir de dos rectas que se cortan entre sí en una misma superficie. También puede decirse que un ángulo está formado por dos semirrectas que comparten un mismo vértice. Los ángulos pueden medirse en diferentes unidades: el grado sexagesimal y el radián son las medidas más frecuentes. De acuerdo a esta medición, los ángulos se clasifican de distintas maneras. La unidad que primero se enseña en la escuela es el grado sexagesimal, ya que resulta más fácil de comprender: con ayuda de un instrumento de medición, como ser el transportador, debemos determinar la apertura del ángulo y asignarle el valor correspondiente, de manera similar a lo que hacemos al medir la extensión de un objeto en centímetros. Sin embargo, el radián es mucho más útil y se usa de forma predominante en el ambiente científico. (3)

Para llevar a cabo la medición de un ángulo en radianes debemos continuar su arco hasta completar un círculo imaginario, en cuyo centro se ubica el vértice del primero; en otras palabras, podemos pensar en un pastel al que le falta una porción, siendo ésta el ángulo a medir. (3)

El sistema de dirección del vehículo esta en el grupo de elementos de seguridad del automóvil por la importancia de su labor, por lo que los ángulos de la dirección tienen una gran relevancia, y cumplir los siguientes requisitos de seguridad que dependerá tanto de la calidad de los materiales, como de la fiabilidad del mecanismo y el buen uso que hagamos del mismo, así como la suavidad en la conducción, ya que un sistema de dirección muy duro resulta incómodo y fatigoso de manipular. Para evitarlo debe estar bien engrasado y montado con precisión. (4)

Debe una gran precisión ya que un mal funcionamiento entre los distintos órganos de dirección, un desgaste o inflado desigual en los neumáticos y un eje o chasis deformados, podemos perder la trayectoria. Lo ideal es evitar el exceso de dureza, pero sin caer en demasiada suavidad que nos impida sentir la dirección y la irreversibilidad que es cuando el timón o volante, transmiten al sistema un giro, las oscilaciones propias de las incidencias o irregularidades del terreno no deben transmitirse de vuelta al volante, para que no incidan en un cambio de trayectoria. (4)

Así pues, salvo deformación aparente por largo uso, carga excesiva o golpe, las cotas que deben comprobarse son: avance, caída, y convergencia, y precisamente por este orden, pues cada una influye en las siguientes. Si se tiene cuidado de no dar golpes de refilón a las ruedas contra los bordillos, piedra grandes, etc., no es fácil que se desregle la dirección por torceduras del eje o doblado de las bielas y palancas de la dirección, y, por tanto, el ajuste se limitará casi siempre a la convergencia, la más sencilla de medir y corregir. La convergencia al ser una cota resultante directa de las otras tres cotas (salida, caída y avance), cualquier variación en cualquiera de ellas produce una desviación en la convergencia. Siendo esta cota la única fácil de corrección en el vehículo, para pequeñas desviaciones en la cotas de salida, caída y avance, en muchos talleres ante la dificultad de corrección en ellas se actúa corrigiendo la convergencia para compensar el efecto conjugado del conjunto. (5)

Los síntomas que denuncian alteración de las cotas y que aconsejan revisión especial son los siguientes:

Desgaste de las cubiertas más acentuado en una mitad de la banda de rodadura que en la otra: la causa será un ángulo de caída excesivo si el desgaste es hacia afuera del vehículo; si por el lado de dentro, caída insuficiente. Una deformación con desgaste en borde afilado, si éste queda hacia dentro del vehículo denota exceso de convergencia; si por fuera, falta. (5)

En general, cualquier anomalía en el desgaste de las cubiertas aconseja revisar inmediatamente la alineación de las ruedas. (5)

Consideramos muy importante el conocimiento de la geometría de los ángulos de la dirección automotriz, ya que podemos estar preparados para cualquiera de las dificultades que se nos puedan presentar, prevenirlas, y evitarnos contratiempos en la conducción de los automóviles y gastos innecesarios en piezas y neumáticos.

DESARROLLO:

El sistema de dirección es un conjunto de mecanismos cuya finalidad consiste en orientar las ruedas delanteras (o directrices) para que el conductor, sin esfuerzo, pueda guiar el vehículo. (4)

Principalmente, el sistema de dirección está compuesto por una serie de elementos que funcionan del siguiente modo: el conductor controla la trayectoria del automóvil por medio del volante, lo que accionará la barra de dirección, que es la encargada de unirlo a la caja de dirección. (4)

Debe su nombre a cuando consistía en una sola pieza rígida (una barra) pero para ser precisos hoy en día se trata de varias piezas de menor tamaño que pueden doblarse en caso de accidente. Una vez la caja de dirección recibe el movimiento, por medio de los engranajes lo transmite a las ruedas. (4)

Cotas de reglaje de la dirección.

Para que el funcionamiento de la dirección resulte adecuado, es preciso que los elementos que lo forman cumplan unas determinadas condiciones, llamadas cotas de dirección o geometría de dirección, mediante las cuales, se logra que las ruedas obedezcan fácilmente al volante de la dirección y no se altere su orientación por las irregularidades del terreno o al efectuar una frenada, resultando así la dirección segura y de suave manejo. También debe retornar a la línea recta y mantenerse en ella al soltar el volante después de realizar una curva. (5)

Las cotas que determinan la geometría del sistema de dirección son (5):

- Ángulo de salida
- Ángulo de caída
- Ángulo de avance
- Cotas conjugadas
- Convergencia de las ruedas

A través de la huella de los neumáticos apoyados en sus llantas, el automóvil aporta sus cualidades de seguridad activa o primaria. Para que el conductor disponga del control del automóvil ha de contar este con capacidad direccional, seguir la trayectoria indicada por el volante con fidelidad y estabilidad. (6)

Para obtener los mejores resultados de la calidad del contacto de los neumáticos con el suelo se diseña una geometría compleja, que además ha de ser dinámica al trabajar la suspensión y dirección moviéndose sus componentes. Consiste esta geometría en acoplar los diferentes componentes de la suspensión y dirección conformando ángulos que colaboran en la capacidad direccional y el retorno de la dirección al punto central, entre otros detalles. (6)

Los efectos direccionales inducidos por la geometría en las ruedas implican ciertas tendencias que llegan a alterar su paralelismo circulando, que se ha de compensar para que en marcha vayan paralelas. En este ensayo se va a presentar el conjunto de la geometría de suspensión y dirección de las ruedas delanteras, tres son los ángulos que se van a explicar con otro dato relacionado con el centro de la huella del neumático, en este caso es una distancia. Las ruedas traseras también tienen su geometría, más simple, aunque en los sistemas multibrazo el diseño dinámico es bastante elaborado. (6)

La suspensión, la dirección y los diferentes ángulos, son los componentes básicos de la geometría de un vehículo. Para conseguir una dirección óptima, el tren delantero debe cumplir una serie de medidas angulares que se denominan cotas de dirección y la relación existentes entre las mismas geometrías de dirección. La característica constructiva de los órganos que comandan la dirección debe responder a la necesidad de eliminar el frotamiento de las ruedas sobre el piso, que se produce cuando la trayectoria seguida por ellas no coincide con la impuesta por el sistema de dirección. Para que se verifique esta condición fundamental es necesario que las cuatro ruedas del vehículo se orienten en curva de manera que describan circunferencias de radios con el mismo centro instantáneo de rotación.

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