Curso Mecanica Automotriz Sistema de Direccion
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Mecanismos del automóvil
Sistema de dirección
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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).
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!l sistema de dirección, es uno de los msimportantes, # junto con el sistema de frenos,
contri$u#e a la seguridad de las personas%.
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Cualidades del sistema dedirección
1. Seguridad:
&epende de la fia$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.
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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.
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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$en se transmitidas al
volante.
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!omponentes del sistema de dirección
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Volante y columna dirección
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!n varios modelos suele ir
"partida" # unidas sus
mitades por una junta
cardnica, que permite
desplazar el volante de ladirección a la posición mas
adecuada de manejo para el
conductor.
Columna de dirección
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Tirantería de dirección
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Volante de dirección
!s el elemento encargado
de proporcionar el giro del
vehículo a voluntad del
conductor
!n automóviles modernos, las volantes no solo cumplen
función de dirección, sino contienen mandos del sistema
de audio # video.
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!s la que eiste entre los ngulos de giro del volante # los
o$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
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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
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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.
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&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.
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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.
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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
=
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!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.
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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 = =
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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 = =
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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.
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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$i+n sirve para accionar los frenos #1 Por un motor el+ctrico (dirección el+ctrica).
Dirección asistida
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Dirección asistida hidráulica
La energía generada por una
fuerza ', es distri$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$re el
pistón permite desplazar a 0 en
un sentido u otro siguiendo el
giro deseado.E, depósito de líquido
S, bomba hidráulica
D, distribuidor
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Las tra#ectorias a recorrerpor la ruedas directrices
son distintas en una curva
(la rueda eterior ha de
recorrer un camino mas
largo por ser ma#or su
radio de giro), la
orientación que de$e
darse a cada una es
distinta tam$i+n (laeterior de$e a$rirse
mas).
Geometría de la dirección
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Para que am$as sigan la tra#ectoria deseada, de$e cumplirse
la condición de que todas las ruedas del vehículo, en cualquier
momento de su orientación, sigan tra#ectorias curvas de un
mismo centro : (conc+ntricas), situado en la prolongación deleje de las ruedas traseras. Para conseguirlo se disponen los
ra#os de acoplamiento ; # < que mandan la orientación de
las ruedas, de manera que en la posición en línea recta, sus
prolongaciones se corten en el centro = del puente trasero o
mu# cerca de este.
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Las ruedas traseras siguen la tra#ectoria curva, gracias al
diferencial (cuando el vehículo tiene tracción trasera), quepermite dar a la eterior ma#or n>mero de vueltas que a la
interior* pero como estas ruedas no son orienta$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.
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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 $atalla del vehículo.
Radio de giro mínimo
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!l ngulo de viraje (;vi ) para un determinado radio de giro (2),
seg>n los tringulos rectngulos 7;< # 7=& de la figura inferior,
se o$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
=
−
=
+
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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
=
= = = =+ +
− = − =