UNIDAD 9 (FLUÍDOS)

    1. La dirección
  La dirección está formada por un volante unido a un extremo de la columna de dirección.
  Su misión consiste en dirigir la orientación de las ruedas, para que el vehículo tome la trayectoria  deseda. Para ello se utiliza una serie de elementos que transmiten el movimiento desde el volante hasta las ruedas.

1.1. Principio de funcionamiento
RELACIÓN DE ESFUERZOS A TRANSMITIR
  El par de giro es el producto de la fuerza por una distancia, en este caso la desmultiplicación está en función de los diámetros del volante y el piñón de dirección.
RELACIÓN DE TRANSMICIÓN 
  Está determinada por la relación que existe entre el ángulo descrito por el volante y el ángulo obtenido en las ruedas.
1.2. Disposición de los elementos sobre el vehículo
  El conjunto de elementos que intervienen en la dirección está formado por los siguientes elementos:
- Volante
- Columna de dirección
- Caja o mecanismo de dirección
- Timonería de mando o brazos de acoplamiento y de mando
- Ruedas
 En funcionamiento, cuando el conductor acciona el volante unido a la columna de dirección transmite a las ruedas el ángulo de giro deseado. La caja de dirección y la relación de palancas realizan la dsmultiplicación de giro y la multiplicación de fuerza necesaria para orientar las ruedas con el mínimo esfuerzo del conductor.
 Los brazos de mando y acoplamiento transmiten el movimiento desde la caja de dirección a las ruedas.

1.3. Estudio de los órganos constructivos
VOLANTE
  Está diseñado con una forma ergonómica con dos o tres brazos, con la finalidad de obtener mayor facilidad de manejo y comodidad. Su misión consiste en reducir el esfuerzo que el conductor aplica a las ruedas.

COLUMNA DE DIRECCIÓN
  Está constituida por un árbol articulado que une el mecanismo de dirección con el volante.
  La columna de la dirección tiene una gran influencia una gran influencia en la seguridad pasiva. Todos los vehículos están equipados con una columna de dirección retráctil, formada por dos o tres tramos con el fin de colapsarse y no producir daños al conductor en caso de colisión.
  La columna de dirección permite la regulación del volante en altura y, en algunos casos, también la profundidad, para facilitar la conducción.

CAJA O MECANISMO  DE DIRECCIÓN
  El movimiento giratorio del volante se transmite a través del árbol y llega a la caja de dirección, que transforma el movimiento giratorio en otro rectilíneo transversal al vehículo.
  A través de las barras, articuladas con rótulas, el mecanismo de dirección alojado en la caja transmite el movimiento transversal a las bieletas o brazos de acoplamiento que hacen girar las ruedas del eje del pivote.
  Exiten los siguientes tipos d cajas o mecanismos de dirección:
- Cremallera
- Cremallera de relación variable
- Tornillo sinfín y sector dentado
- Tornillo sinfín y rodillo
- Tornillo sinfín y dedo
- Tornillo sinfín y tuerca
- Tornillo sinfín y tuerca con bolas circulantes o recirculación de bolas

CREMALLERA
  Este tipo de dirección de caracteriza por su mecanismo desmultiplicador y su sencillez de montaje. Elimina parte de la timonería de mando.
  La dirección de cremallera está constituida por una barra en la que hay tallada un dentado de cremallera, que se desplaza lateralmente en el interior  de un cárter apoyada en unos casquillos de bronce o nailón. Es la más utilizada en los vehículos de turismo, sobre todo en los de motor y tración delantera, porque disminuye notablemente los esfuerzos en el volante.

DIRECCIÓN DE CREMALLERA DE RELACIÓN VARIABLE
  En las direcciones mecánicas de cremallera con relación constante, se realiza el mismo esfuerzo sobre el volante tanto en maniobras de aparcamiento como en carretera.
  La principal característica constructiva de esta dirección es la cremallera, la cual dispone de unos dientes con:
- Módulo cariable
- Ángulo de presión variable
 En la parte central de la cremallera, los dientes tienen un módulo variable, de tal forma que permite:
- Una relación corta ideal, para la conducción durante la marcha en línea recta.
- El módulo se reduce progresivamente cuando la cremallera se desplaza hacia sus extremos , reduciendo así el esfuerzo de maniobralidad en el estacionamiento.

TORNILLO SINFÍN
  Es un mecanismo basado en un tornillo sinfín. Puede ser cilíndrico o globoide. Está unido al árbol del volante para transmitir su movimiento de rotación a un dispositivo de traslación que engrana con el mismo, generalmente un sector, una tuerca, un rodillo o un dedo, encargados de transmitir el movimiento a la palanca de ataque y ésta a su vez a las barras de acoplamiento.

TORNILLO SINFÍN Y SECTOR DENTADO
  Está formado y por un sinfín cilíndrico, apoyado en sus extremos sobre dos extremos sobre dos cojinetes de rodillos cónicos. El movimiento se transmite a la palanca de mando a través de un sector dentado.

TORNILLO SINFÍN Y RODILLO
  Está formado por un sinfín globoide apoyado en cojinetes de rodillos cónicos. Un rodillo está apoyado en el tornillo sinfín, que al girar desplaza lateralmente el rodillo produciendo un movimiento angular en el eje de la palanca de ataque.

TORNILLO SINFÍN Y DEDO
  Está formado por un cilindrico y un dedo o tetón.  Al girar el sinfín, el dedo se desplaza sobre las ranuras del sinfín transmitiendo un movimiento oscilante a la palanca de ataque.

TORNILLO SINFÍN Y TUERCA
  Está formada por un sinfín cilíndrico y una tuerca. Al girar el sinfín produce un desplezamiento longitudinal de la tuerca.

TORNILLO SINFÍN Y TUERCA CON HILERA DE BOLAS
  Este mecanismo consiste en intercalar una hilera de bolas entre el tornillo sinfín y una tuerca., Ésta a su  vez dispone de una cremallera exterior que transmite el movimiento a un sector dentado, el cual lo trasmite el movimiento a un sector dentado, el cual lo transmite a su vez a la palanza de ataque.

TIRANTERÍA DE DIRECCIÓN
  La tirantería de dirección está constituida por un conjunto de elementos que transmite el movimiento desde el mecanismo de dirección a las ruedas.

PALANCA DE ATAQUE
  Va unida a la salida de la caja de dirección mediante un estriado fino. Recibe el movimiento de rotación de la caja de dirección para transmitirlo.

BARRA DE MANDO
 El movimiento direccional se transmite por medio de una barra de mando unida, por un lado, a la palanca  de ataque y por el otro, a las barras de acoplamiento.

BRAZOS DE ACOPLAMIENTO
  Estos elementos transmiten a las ruedas el movimiento obtenido en la caja de la dirección y constituyen el sistema direccional para orientar las mismas.

BARRAS DE ACOPLAMIENTO
  También llamadas bieletas de dirección. Realizan la unión de las dos ruedas por medio de una o varias barras de acoplamiento, según el sistema empleado.

RÓTULAS
  Está constituida por un muñón cónico en cuyos extremos tiene, por una parte, la unión roscada que permite su desmontaje y, por otra, una bola o esfera alojada en una caja esférica que realiza la unión elástica.

    2. Geometría de la dirección
  Para determinar la posición de las ruedas en movimiento, tanto en línea recta como en curva, todos los órganos que afectan a la dirección, suspensión y ruedas tienen que cumplir unas condiciones geométricas, que están determinadas por la geometría de giro y la geometría de ruedas.
  La suspensión desarrolla el control de dos parámetros fundamentales:
 -Posición de la rueda respecto al pavimento
 -Movimientos longitudinales de la rueda

  2.1. Geometría de giro
  La geometría de giro se consigue dando a los brazos de acoplamiento una inclinación determinada de forma que, cuando el vehículo circula en línea recta, la prolongación de los ejes de los brazos de mando debe coincidir con el centro del eje trasero.
  Para evitar el arrastre de las ruedas al tomar una curva, debe cumplirse el principio de Ackerman: las trayectorias descritas por las cuatro ruedas del vehículo al describir una curva han de ser circunferencias concéntricas.

    2.2. Geometría de ruedas
  Para obtener una dirección segura y fácil de manejar, las ruedas tienen que obedecer al volante y su orientación no debe alterarse con las irregularidades del pavimento. Es necesario que las ruedas cumplan una serie de condiciones geométricas, denominadas cotas de dirección.
-Ángulo de caída
-Ángulo de salida
-Ángulo de avance
-Ángulo incluido
-Cotas conjugadas
-Convergencia

ÁNGULO DE CAÍDA
  Es el ángulo comprendido entre la horizontal y el eje de la mangueta en el plano transversal del vehículo. También es llamado inclinación de rueda.
  El ángulo de caída realiza las funciones siguientes:
-Compensa la deformación por flexión del tren delantero.
-Desplaza el peso del vehículo sobre el eje, que está apoyado la parte interior de la mangueta, disminuyendo así el empuje lateral de los cojinetes sobre los que se apoya la rueda.
-Evita el desgaste de neumáticos y rodamientos.
-Reduce el esfuerzo de giro del volante de dirección

INFLUENCIA DEL ÁNGULO DE CAÍDA
Un ángulo de caída fuera de tolerancias o mal regulado provoca que el vehículo se desvíe en su trayectoria al lado de mayor ángulo de caída. Es necesario corregir la trayectoria con el volante.

SÍNTOMAS DEL ÁNGULO DE CAÍDA EN MAL ESTADO
-Desgaste anormal y rápido del neumático.
-La banda de rodadura del neumático está desgastada de forma creciente de un lado a otro.
-Un exceso de caída negativa provoca el desgaste en la parte interior de la banda de rodadura.
-Un exceso de caída positiva provoca el desgaste en la parte exterior de la banda de rodadura.

ÁNGULO DE SALIDA
  También llamado ángulo de pivote, está formado por la prolongación del eje del pivote, sobre el cual gira la rueda para orientarse, con la prolongación del eje vertical que pasa por el centro de apoyo de la rueda.
  Se trata de hacer coincidir el centro de la superficie del neumático para obtener las funciones siguientes:
-Reducir el esfuerzo para realizar la orientación de la rueda.
-Disminuir el ángulo de caída para mejorar el desgaste del neumático, sobre todo en los vehículos modernos con neumáticos de sección ancha.
-Favorecer la reversibilidad de la dirección.

SÍNTOMAS DEL ÁNGULO DE SALIDA EN MAL ESTADO
-Desgaste anormal y rápido del neumático
-La banda de rodadura del neumático está desgastada de forma creciente de un lado a otro.
-Un exceso de salida provoca una dureza en la dirección y retorno a la línea recta de forma brusca.
-Una escasa salida provoca reacciones en la dirección ante los esfuerzos laterales, dirección más suave y poca reversibilidad de la dirección.

ÁNGULO DE AVANCE
  Es el ángulo formado por la prolongación del eje del pivote con el eje vertical que pasa por el centro de la rueda y en sentido de avance de la misma.
-El ángulo de avance permite conseguir las funciones siguientes:
-Mantener la dirección estable y precisa, con un efecto direccional o autocentrado del vehículo.
-Favorecer la reversibilidad para que las ruedas vuelvan a la línea recta después de tomar una curva.
-Evitar las vibraciones en las ruedas y la consiguiente repercusión en la dirección.
-El efecto de avance aumenta en las ruedas directrices y disminuye en las ruedas directrices motrices.
Este ángulo se complementa con el de caída de los virajes para realizar las funciones siguientes:
-Aumenta el ángulo de caída de la rueda exterior en la curva con las suspensión comprimida.
-Disminuye el ángulo de caída de la rueda interior en la curva con la suspensión extendida.
-Síntomas del ángulo de avance en mal estado
-Un ángulo de avance insuficiente provoca poca reversibilidad y dirección poco estable.

Un ángulo de avance excesivo provoca una dirección muy reversible y dura e inestable en los virajes.

COTAS CONJUGADAS
  Están formadas por el ángulo incluido y el ángulo de avance. Aunque estos dos ángulos son independientes para su funcionamiento, generalmente están sobre una misma pieza. El reglaje de estos dos ángulos entre sí no se puede hacer.
  El ángulo incluido tiene una gran importancia ya que permite:
-Reducir los efectos de reacción del suelo sobre las ruedas.
-Disminuir el desgaste de las rótulas y rodamientos de la mangueta.
-Aplicar los pesos sobre el rodamiento interior del buje.

INFLUENCIA DEL ÁNGULO INCLUIDO
  Radio de giro positivo cuando la intersección de los dos ejes se da por debajo del suelo.
  Radio de giro negativo cuando la intersección de los ejes se da por encima del suelo.

CONVERGENCIA
  Determina el paralelismo que existe entre los ejes longitudinales de las ruedas visto el vehículo por arriba y en sentido de marcha normal. Su función consiste en permitir girar las ruedas de cada eje con el vehículo en marcha y evitar que las ruedas derrapen con el consiguiente desgaste de neumáticos.

EFECTOS DINÁMICOS DE LA CONVERGENCIA
  En las ruedas anteriores y posteriores no motrices, durante el rodaje, se produce una apertura de las ruedas, hay que dar un cierre inicial o convergencia.
  En las ruedas anteriores y posteriores motrices, durante el rodaje se produce un cierre de las mismas. En este caso hay que dar una apertura inicial o divergencia.