Módulo 11 – La dirección

Video resumen Módulo 11 – La dirección

Introducción a la tecnología del automóvil - Módulo 11

Dirección

Sistema de cremallera con suspensión independiente

Se ve este automóvil con el volante como comienzo de presentación de los elementos de la dirección de cremallera:

  • El eje o caña de dirección sale desde el volante…
  • … en su extremo opuesto está el piñón de dirección
  • El piñón engrana en una barra transversal dentada, es la cremallera
  • El piñón y la cremallera están en el interior de la caja, lubricados con aceite
  • En los extremos de la cremallera articulan las bieletas, que llegan hasta los semiejes de las ruedas
  • Al moverse las ruedas con relación a la cremallera por la suspensión y dirección, se observa como las articulaciones de las bieletas en la cremallera y los semiejes de las ruedas se desplazan angularmente, veremos después como se asumen
  • Se identifican los elementos explicados
  • Para permitir los movimientos angulares entre las bieletas, cremallera y semiejes de ruedas se utilizan rótulas:
  • Axiales en las articulaciones de la cremallera y bieletas
  • De dirección en las articulaciones de las bieletas con los semiejes de las ruedas
  • Para que no entre polvo o suciedad en las salidas de la caja se colocan unas fundas extensibles de goma, son los fuelles
  • En detalle en planta se ven los componentes de la dirección de cremallera; caña, cremallera, piñón, caja, fuelles y rótulas axiales

Hay otros tipos de direcciones además de la de cremallera, pero en el automóvil actualmente no se utilizan.

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Detalle

Repaso de la dirección de cremallera:

  • Gira en los dos sentidos y vuelve a la posición central
  • Identificación de los componentes; caña, piñón, cremallera, rótulas, bieletas, rótulas axiales, caja, juntas en ángulo en la caña y fuelles

Las juntas en ángulo en la caña son para que el piñón esté centrado en el dentado de la cremallera, y también impiden que en caso de colisión frontal entre el volante en el habitáculo.

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Dirección asistida: hidráulica, electrohidráulica y eléctrica

Hidráulica

Hay diferentes formas de reducir el esfuerzo que ha de hacer el conductor para girar el volante, empezamos por la dirección asistida hidráulica:

  • En la caña se ubica el elemento encargado de ejercer el giro asistido
  • Junto al motor se coloca la bomba de aceite de la dirección asistida, es accionada por una correa desde el motor
  • El aceite llega a la bomba desde un depósito específico
  • La bomba genera presión de aceite al girar movida por el motor que llega al asistente en la caña, reduciendo el esfuerzo por parte del conductor
  • Se identifican los componentes explicados; bomba de aceite de la dirección asistida, depósito de aceite y asistencia hidráulica en la caña
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Electrohidráulica

Estos son los elementos:

  • Batería; almacén de electricidad con el motor parado
  • Alternador; gira por el arrastre de la correa desde el motor y genera electricidad con el motor en marcha cargando la batería y suministrando la que el motor necesite
  • Bomba eléctrica de aceite (electrohidráulica) y depósito
  • Conexiones eléctricas de la batería al motor eléctrico de la bomba de aceite electrohidráulica
  • Conexiones hidráulicas para el paso del aceite desde la bomba electrohidráulica al asistente en la caña
  • Identificación de los elementos explicados; bomba eléctrica de presión de aceite, depósito de aceite, batería, alternador y asistencia hidráulica en la caña
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Eléctrica

Se compone de estos elementos:

  • Batería, alternador y sus conexiones
  • Calculador electrónico de la dirección asistida eléctrica
  • Conexiones del calculador con la batería y el motor eléctrico de asistencia en la caña
  • Identificación de estos elementos; batería, alternador, calculador electrónico de dirección asistida eléctrica y motor eléctrico de asistencia en la caña

No se debe confundir la dirección asistida eléctrica con la dirección eléctrica, en esta la cremallera no gira por conexión mecánica con el volante, este indica el giro y el control electrónico mueve el motor que desplaza la cremallera, haciendo las funciones de asistencia también.

En la dirección eléctrica hay un sistema de seguridad que conecta mecánicamente el volante con la cremallera en caso de fallo eléctrico.

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Resumen

Repaso de los tres sistemas de dirección asistida explicados:

  • Hidráulica; asistente en la caña, motor del automóvil, bomba mecánica de aceite movida por el motor, depósito de aceite y presión de aceite al asistente hidráulico en la caña
    • Se ve en detalle identificando sus componentes
  • Electrohidráulica; batería, alternador conectado a la batería, bomba electrohidráulica de asistencia conectada a la batería y con el depósito de aceite, conexión hidráulica desde la bomba al asistente hidráulico en la caña
    • Se identifican sus elementos en el detalle
  • Eléctrica; batería y alternador conectados, calculador electrónico de dirección asistida conectado a la batería y al motor eléctrico de asistencia en la caña
    • Se identifican estos componentes en el detalle
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Geometría de suspensión y dirección

Para lograr el mejor asentamiento de las ruedas en el suelo y disponer de capacidad direccional se diseña una geometría específica que se compone de diferentes ángulos y cotas muy determinadas, se van a explicar las más habituales que se comprueban al hacer el control de la geometría en el taller:

  • Ángulo de avance:
    • Viendo el automóvil de lado es el formado por la vertical y la línea que une los puntos de giro
    • Su función es mantener capacidad direccional y ayudar al retorno
  • Ángulo de pivote:
    • Está el automóvil de frente y este ángulo es el que forman la vertical y la línea que une los puntos de giro de la dirección, sus funciones son similares a las del ángulo de avance además de complementarse con el siguiente que se explica
  • Ángulo de caída:
    • Es la inclinación de las ruedas con relación al suelo; cuando la rueda es perpendicular al piso la caída es cero, si están inclinadas hacia el interior del automóvil es positiva y si están hacia el exterior es negativa
    • La función del ángulo de caída en automóviles de calle es complementar con el ángulo de pivote el punto de giro de la dirección en la huella del neumático
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Alineación y paralelo con divergencia

  • Circulando en recta los ángulos de avance, pivote y caída inducen tendencia a cerrar o abrir las ruedas para mantener capacidad direccional
    • Suponemos que en este caso la tendencia es a cerrar (convergencia), por lo que en parado se dejan las ruedas abiertas el valor que compensa la tendencia a cerrar, y así vayan paralelas en marcha
    • Hay unos acoplamientos roscados en las uniones de las bieletas con la cremallera para hacer los reglajes de abrir o cerrar las ruedas
    • La apertura o cierre estático de las ruedas es el paralelo, en este caso es apertura o divergencia
  • El paralelo estático se ha de repartir entre las dos ruedas por igual, es la alineación
  • Si las ruedas se dejan en parado demasiado abiertas, exceso de divergencia, se desgastaran los neumáticos por el interior
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Alineación y paralelo con convergencia

  • Circulando en recta los ángulos de avance, pivote y caída inducen tendencia a cerrar o abrir las ruedas para mantener capacidad direccional
    • Suponemos que en este caso la tendencia es a abrir (divergencia), por lo que en parado se dejan las ruedas cerradas el valor que compensa la tendencia a abrir y así vayan en marcha paralelas
    • Hay unos acoplamientos roscados en las uniones de las bieletas con la cremallera para hacer los reglajes de abrir o cerrar las ruedas
    • La apertura o cierre estático de las ruedas es el paralelo, en este caso es cierre o convergencia
  • El paralelo estático se ha de repartir entre las dos ruedas por igual, es la alineación
  • Si las ruedas se dejan en parado demasiado cerradas, exceso de convergencia, se desgastaran los neumáticos por el exterior
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Resumen

  • La geometría de suspensión y dirección favorece la capacidad direccional y consta de diversos ángulos; avance, pivote y caída
    • Esta geometría induce la tendencia a cerrar o abrir las ruedas
  • La dirección de cremallera tiene dos reglajes básicos; el paralelo de las ruedas delanteras y el reparto por igual entre ambas, la alineación

Repaso de este módulo

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Dirección de cremallera

  • Caña o eje; gira por el volante y transmite el movimiento a la dirección. En su recorrido hay juntas en ángulo (crucetas), dos en este caso
  • Piñón de cremallera; está en el extremo del eje opuesto al volante
  • Cremallera; es una barra transversal dentada sobre la que engrana el piñón
  • Caja; en su interior están la cremallera y el piñón
  • Rótula axial; están en los dos extremos de la cremallera
  • Bieleta; articulan con las rótulas axiales y llevan el movimiento hasta las ruedas
  • Rótula; están en los extremos de las bieletas opuestos a las rótulas axiales, junto a las ruedas, son las articulaciones con los acoplamientos en los semiejes para el giro
  • Fuelles; evitan que pueda entrar suciedad al desplazarse transversalmente la cremallera
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Tipos de dirección asistida

  • Asistida hidráulica; 1.1. bomba hidráulica accionada por el motor. 1.2. Depósito de dirección asistida hidráulica. 1.3. Asistencia hidráulica
  • Asistida electrohidráulica; 2.1. Batería. 2.2. Alternador accionado por el motor. 2.3. Bomba eléctrica de aceite de dirección asistida. 2.4. Depósito de aceite de dirección asistida. 2.5. Asistencia electrohidráulica
  • Asistida eléctrica; 3.1. Batería. 3.2. Alternador accionado por el motor. 3.3. Calculador electrónico de dirección asistida eléctrica. 3.4. Asistencia eléctrica; mediante un motor eléctrico
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Ángulo de avance

  • Es el formado por la vertical y la línea que une los puntos de giro de la dirección, viendo el coche de lado

Elementos elásticos de suspensión de este automóvil

  • Delante; barras de torsión longitudinales y amortiguadores
  • Detrás; muelles y amortiguadores
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Ángulo de pivote

  • Es el formado por la vertical y la línea que une los puntos de giro, viendo el coche de frente

Elementos elásticos de suspensión de este automóvil

  • Conjuntos hidroneumáticos; hacen la función de elemento elástico y de amortiguador
    • Cuenta con una bomba de aceite, mecánica o eléctrica, para modificar la altura de la carrocería
  • La suspensión representada es Mc Pherson
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Ángulo de caída positiva

  • Es la inclinación de las ruedas con respecto al suelo; si las ruedas se meten hacia el interior del automóvil en el piso es caída positiva +

Elementos elásticos de suspensión de este automóvil

  • Ballesta transversal, que además de su función de elemento elástico hace de brazos superiores de esta suspensión independiente. Tiene amortiguadores
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Ángulo de caída negativa

  • Es la inclinación de las ruedas con respecto al suelo; si las ruedas salen hacia el exterior del automóvil en el piso es caída negativa –

Elementos elásticos de suspensión de este automóvil

  • Conjuntos neumáticos y amortiguadores. Tiene una bomba eléctrica de presión de aire para los conjuntos neumáticos que permite variar la altura de la carrocería
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Alineación y paralelo

Paralelo mal regulado (1)

  • En parado las ruedas se han regulado paralelas, pero al circular la geometría de suspensión y dirección induce en este automóvil tendencia a cerrar, convergencia, provocando desgaste por el exterior de la banda de rodadura de los neumáticos
    • Para compensarlo se deberían haber regulado abiertas en parado, con divergencia

Paralelo bien pero mal la alineación (2)

  • Las ruedas tienen el paralelo correcto para compensar la tendencia dinámica, pero no se ha repartido por igual entre las dos ruedas, esta mal la alineación
    • Si el volante está centrado con respecto a la cremallera, en marcha las ruedas se enderezan y el volante queda desviado
    • Se puede reposicionar el volante, pero la dirección gira más a un lado que a otro, entre otros detalles de alteración del comportamiento dinámico del automóvil

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