67686645-Word-de-Cajas-de-Direccion.doc

Sistema de Dirección
El conjunto de mecanismos que componen el sistema de dirección tienen la misión de orientar
las ruedas delanteras 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 (a estas
ruedas se las llama "directrices"), el vehículo dispone de un mecanismo desmultiplicador, en los
casos simples (coches antiguos), o de servomecanismo de asistencia (en los vehículos
actuales). En la figura podemos ver la posición que ocupa en un automóvil.
Características que deben reunir todo sistema dirección
Siendo la dirección uno de los órganos más importantes en el vehículo junto con el sistema de
frenos, ya que de estos elementos depende la seguridad de las personas; debe reunir una
serie de cualidades que proporcionan al conductor, la seguridad y comodidad necesaria en la
conducción. Estas cualidades son las siguientes:
 Seguridad: depende de la fiabilidad del mecanismo, de la calidad de los materiales
empleados y del entretenimiento adecuado.
 Suavidad: se consigue con un montaje preciso, una desmultiplicación adecuada y un
perfecto engrase.
La dureza en la conducción hace que ésta sea desagradable, a veces difícil y siempre
fatigosa. Puede producirse por colocar unos neumáticos inadecuados o mal inflados,
por un "avance" o "salida" exagerados, por carga excesiva sobre las ruedas directrices
y por estar el eje o el chasis deformado.
 Precisión: se consigue haciendo que la dirección no sea muy dura ni muy suave. Si la
dirección es muy dura por un excesivo ángulo ataque (mal reglaje) o pequeña
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 y el vehículo sigue una trayectoria imprecisa. La falta de precisión
puede ser debida a las siguientes causas:
- Por excesivo juego en los órganos de dirección.
- Por alabeo de las ruedas, que implica una modificación periódica en las cotas de
reglaje y que no debe de exceder de 2 a 3 mm.
- Por un desgaste desigual en los neumáticos (falso redondeo), que hace ascender a la
mangueta en cada vuelta, modificando por tanto las cotas de reglaje.

- El desequilibrio de las ruedas, que es el principal causante del shimmy, consiste en
una serie de movimientos oscilatorios de las ruedas alrededor de su eje, que se
transmite a la dirección, produciendo reacciones de vibración en el volante.
- Por la presión inadecuada en los neumáticos, que modifica las cotas de reglaje y que,
si no es igual en las dos ruedas, hace que el vehículo se desvíe a un lado.
 Irreversibilidad: consiste en que el volante debe mandar el giro a las ruedas pero, por el
contrario, las oscilaciones que toman estas, debido a las incidencias del terreno, no
deben se transmitidas al volante. Esto se consigue dando a los filetes del sin fin la
inclinación adecuada, que debe ser relativamente pequeña.
Como las trayectorias a recorrer por la ruedas directrices son distintas en una curva (la rueda
exterior ha de recorrer un camino mas largo por ser mayor su radio de giro, como se ve en la
figura inferior), la orientación que debe darse a cada una distinta también (la exterior debe
abrirse mas), y para que ambas sigan la trayectoria deseada, debe cumplirse la condición de
que todas las ruedas del vehículo, en cualquier momento de su orientación, sigan trayectorias
curvas de un mismo centro O (concéntricas), situado en la prolongación del eje de las ruedas
traseras. Para conseguirlo se disponen los brazos de acoplamiento A y B que mandan la
orientación de las ruedas, de manera que en la posición en línea recta, sus prolongaciones se
corten en el centro C del puente trasero o muy cerca de este.
Esta solución no es totalmente exacta, sino que existe un cierto error en las trayectorias
seguidas por las ruedas si se disponen de la manera reseñada. En la practica se alteran
ligeramente las dimensiones y ángulos formados por los brazos de acoplamiento, para
conseguir trayectorias lo más exactas posibles. La elasticidad de los neumáticos corrige
automáticamente las pequeñas variaciones de trayectoria.
Las ruedas traseras siguen la trayectoria curva, como ya se vio, gracias al diferencial (cuando
el vehículo tiene tracción trasera), que permite dar a la exterior mayor numero de vueltas que a
la interior; pero como estas ruedas no son orientables y para seguir su trayectoria debe abrirse
más la rueda exterior, resulta de ello un cierto resbalamiento en curva, imposible de corregir,
que origina una ligera perdida de adherencia, más acusada si el piso está mojado, caso en el
que puede producirse el derrape en curvas cerradas tomadas a gran velocidad.
Arquitecturas del sistema de dirección
En cuanto se refiere a las disposiciones de los mecanismos que componen el sistema de
dirección, podemos distinguir dos casos principales: dirección para el eje delantero rígido y

dirección para tren delantero de suspensión independiente. Cada uno de estos casos tiene su
propia disposición de mecanismos.
El sistema de dirección para eje delantero rígido
No se usa actualmente por lo que haremos una pequeña reseña sobre el sistema.
Se utiliza una barra de acoplamiento única (4) que va unida a los brazos de la rueda (3) y a la
palanca de ataque o palanca de mando (2).
El sistema de dirección para tren delantero de suspensión independiente
Cuando hay una suspensión independiente para cada rueda delantera, como la separación
entre estas varía un poco al salvar las irregularidades de la carretera, se necesita un sistema
de dirección que no se vea afectada por estas variaciones y mantenga la dirección de las
ruedas siempre en la posición correcta.
Un tipo de dirección es el que utiliza una barra de acoplamiento dividida
en tres partes (1, 2, 3, en la figura inferior).
El engranaje (S) hace mover transversalmente el brazo (R) que manda el acoplamiento, a su
vez apoyado por la palanca oscilante (O) en la articulación (F) sobre el bastidor.

Para transformar el giro del volante de la dirección en el movimiento a un lado u otro del brazo
de mando, se emplea el mecanismo contenido en la caja de la dirección, que al mismo tiempo
efectúa una desmultiplicación del giro recibido, para permitir al conductor orientar las ruedas
con un pequeño esfuerzo realizado en el volante de la dirección. Se llama relación de
desmultiplicación, la que existe entre los ángulos de giro del volante y los obtenidos en la
orientación de las ruedas. Debido a esto se logra reducir la aplicación de la fuerza necesaria
para girar las ruedas mediante una desmultiplicación de 14:1 a 22:1 o en el caso de ser 14:1 a
18:1 equipando una servodireccion.
-impedir la transmisión al volante de efectos perturbadores procedentes de las ruedas dirigidas.
Para ello existen diferentes sistemas de mecanismos de la dirección:
Mecanismos de dirección de movimiento giratorio:
Se clasifican en:
-mecanismos de dirección de tornillo y elementos deslizantes.
-mecanismos de dirección por bolas circulares.
-mecanismos de dirección por tornillo sin fin.
-mecanismos de dirección por tornillos sin fin y rodillo.
-mecanismos de dirección por tornillo sin fin y cremallera.
-mecanismos de dirección por tornillo sin fin y dedo de rodadura.
MECANISMOS DE DIRECCION DE MOVIMIENTO GIRATORIO.
Mecanismos de la dirección de tornillo y elementos deslizantes:
Consiste en un tornillo de dirección en el cual se desplaza axialmente la tuerca de dirección al
girar el volante.
Mediante una serie de elementos deslizantes dispuestos en el perímetro de la tuerca de
dirección se transmite el movimiento de la tuerca de dirección y con ello a la biela de mando de
la dirección, unida rígida mente a la horquilla. La biela de mano de la dirección ejecuta un
movimiento de hasta aproximadamente 90 grados.
El desgaste es relativamente elevado en este tipo de dirección, siendo especialmente elevado
en este tipo de dirección, siendo especialmente desventajoso el hecho de que no pueda ser
reajustado el juego de la rueda de dirección.
La desmultiplicación se efectuara linealmente en este tipo de mecanismo de dirección.

Mecanismo de dirección por bolas circulares:
Se han impuesto los mecanismos por razonamiento de rodillos debido al razonamiento
relativamente elevado existente en los mecanismos de dirección por rodillo.
El tornillo y la tuerca de dirección poseen una línea de bolas dispuestas en el canal helicoidal
del mecanismo de dirección por bolas circulantes. Ya que la unión se realiza mediante por
bolas, las vueltas de las roscas no entran en contacto, es decir, vueltas de la rosca del tornillo
forman canales de rodadura y deslizamientos para lasa bolas.
Al girar el tornillo de la dirección, las bolas se desplazan por los canales dos circuitos cerrados.
Mediante dos tubos de retorno de bolas se efectúa el retorno de las mismas. Mediante una
corta cremallera, fresada en la tuerca de dirección, se desplaza la biela de mando de la
dirección por medio de un segmento dentado.
La ventaja del mecanismo de dirección por bolas circulantes consiste en que funciona
prácticamente exento de desgaste. El juego longitudinal del tornillo de dirección y el eje de la
biela de mano puede reajustarse.
Existen varios tipos de mecanismos de la dirección, están los de tornillo sin fin y
los de cremallera.
Mecanismos de dirección de tornillo sin fin
Consiste en un tornillo que engrana constantemente con una rueda dentada. El tornillo se une
al volante mediante la "columna de dirección", y la rueda lo hace al brazo de mando. De esta
manera, por cada vuelta del volante, la rueda gira un cierto ángulo, mayor o menor según la
reducción efectuada, por lo que en dicho brazo se obtiene una mayor potencia para orientar las
ruedas que la aplicada al volante.

En la figura inferior se ha representado el sistema de tornillo y sector dentado, que consiste en
un tornillo sinfín (7), al que se une por medio de estrías la columna de la dirección. Dicho sinfín
va alojado en una caja (18), en la que se apoya por medio de los cojinetes de rodillos (4). Uno
de los extremos del sinfín recibe la tapadera (5), roscada a la caja, con la cual puede reglarse
el huelgo longitudinal del sinfín. El otro extremo de éste sobresale por un orificio en la parte
opuesta de la carcasa, donde se acopla el reten (20), que impide la salida del aceite contenido
en el interior de la caja de la dirección.

Engranando con el sinfín en el interior de la caja de la dirección se encuentra el sector (11),
que se apoya en el casquillo de bronce (17) y que por su extremo recibe el brazo de mando
(28) en el estriado cónico, al que se acopla y mantiene por medio de la tuerca (30) roscada al
mismo eje del sector. Rodeando este mismo eje y alojado en la carcasa se monta el retén (24).
El casquillo de bronce (17), donde se aloja el eje del sector, es excéntrico para permitir,
mediante el tornillo con excéntrica (10) acercar más o menos dicho sector el sinfín. Con el fin
de efectuar el ajuste de ambos a medida que vaya produciéndose desgaste. El tornillo de
reglaje (10) se fija por medio de la tuerca (8) para impedir que varíe el reglaje una vez
efectuado. La posición del casquillo (17) se regula por la colaboración de la chapa (22) y su
sujeción al tornillo (27).
Mecanismo de dirección por tornillo sin fin y rodillo:
El mecanismo de la dirección por tornillo sin fin y rodillo posee u rodillo de dirección en lugar
del segmento dentado.
El tornillo sin fin no es cilíndrico, sino estrechado en su parte central (tornillo sin fin
globoide).De esta forma, el rodillo de dirección accionado por el tornillo sin fin, puede efectuar
un movimiento sobre su punto medio al girar el volante, girándose el eje del brazo de mando y
rígidamente, en movimientos basculantes de hasta 90 grados.
Las ventajas de este sistema son el reducido desgaste, la suavidad de funcionamiento y el
reducido espacio necesario. Puede reajustarse la holgura de la dirección y no presenta juego
alguno en marcha en línea recta.
Mecanismo de dirección por tornillo sin fin de rodadura:
El mecanismo de dirección por tornillo sin fin y dedo de rodadura posee un tornillo sin fin
cilíndrico con paso de rosca irregular.
Al girar el tornillo sin fin hace rodar el dedo cónico de rodadura sobre los flancos del tornillo sin
fin. Con ello se desplaza el dedo de rodadura. Este movimiento se transforma en movimiento
basculante de la biela de mando de la dirección a través de eje de la biela de mando.

Las ventajes de este sistema consisten en el reducido desgaste y la suavidad de
funcionamiento. Puede reajustarse el juego longitudinal del tornillo sin fin y del eje del brazo de
mando, así como la holgura existente entre el dedo de rodadura y el paso de rosca del tornillo
sin fin.
La desmultiplicación se efectuara de forma progresiva en este tipo de mecanismo de dirección,
gracias al paso de rosca irregular del tornillo sin fin
Mecanismo de dirección de cremallera
Esta dirección se caracteriza por la sencillez de su mecanismo desmultiplicador y su
simplicidad de montaje, al eliminar gran parte de la tiranteria direccional. Va acoplada
directamente sobre los brazos de acoplamiento de las ruedas y tiene un gran rendimiento
mecánico.
Debido a su precisión en el desplazamiento angular de las ruedas se utiliza mucho en
vehículos de turismo, sobre todo en los de motor y tracción delantera, ya que disminuye
notablemente los esfuerzos en el volante. Proporciona gran suavidad en los giros y tiene
rapidez de recuperación, haciendo que la dirección sea muy estable y segura.
El mecanismo esta constituido por una barra (1) tallada en cremallera que se desplaza
lateralmente en el interior del cárter. Esta barra es accionada por un piñón helicoidal (2)
montado en el árbol del volante y que gira engranado a la cremallera.
Mecanismos de dirección a cremallera con paso de dientes invariables:
En la carcasa del mecanismo de dirección se encuentra, por regla general, un piñón dentado
oblicuo, el cual va engranado por la cremallera. Al girar el volante, y con ello el piñón, y la
cremallera es desplazada transversalmente al sentido de marcha. Este movimiento es
transmitido por la cremallera a la barra de acoplamiento dividida.
Una pieza de apriete sometida a fuerza elástica presiona la cremallera contra el piñón. Por
tanto, el mecanismo de la dirección trabaja siempre sin holguras. El razonamiento de
deslizamiento existente entre la pieza de apriete y la cremallera tiene simultáneamente efectos
de amortiguación frente a las transmisiones de choques hacia el volante.

Las ventajas de la dirección por cremallera consisten en su construcción aplanada, un preciso
retorno a la posición original de la dirección y una fabricación económica. Debido a dichas
ventajas la dirección a cremallera se utiliza muy frecuentemente en vehículos con tracción
delantera.
La desmultiplicación se efectúa linealmente en este tipo de mecanismo de dirección.

En el esquema inferior se ve el despiece del sistema de dirección de cremallera, que consiste
en una barra (6), donde hay labrada una cremallera en la que engrana el piñón (9), que se aloja
en la caja de dirección (1), apoyado en los cojinetes (10 y 16). El piñón (9) se mantiene en
posición por la tuerca (14) y la arandela (13); su reglaje se efectúa quitando o poniendo
arandelas (11) hasta que el clip (12) se aloje en su lugar. La cremallera (6) se apoya en la caja
de dirección (1) y recibe por sus dos extremos los soportes de la articulación (7), roscado en
ella y que se fijan con las contratuercas (8). Aplicado contra la barra de cremallera (6) hay un
dispositivo (19), de rectificación automática de la holgura que pueda existir entre la cremallera y
el piñón (9). Este dispositivo queda fijado por la contratuerca (20).
Al girar el volante en uno u otro sentido también lo hace la columna de la dirección unida al
piñón (9), que gira con ella. El giro de este piñón produce el movimiento de la barra de
cremallera (6) hacia uno u otro lado, y mediante los soportes de articulación (7), unidos por
unas bielas a los brazos de acoplamiento de las ruedas, se consigue la orientación de estas.
Esta unión se efectúa como se ve en la figura inferior, por medio de una rótula (B), que permite
el movimiento ascendente y descendente de la rueda, a cuyo brazo de acoplamiento se une.
La biela de unión resulta partida y unida por el manguito roscado de reglaje (A), que permite la
regulación de la convergencia de las ruedas.

Sistema de reglaje en el mecanismo de cremallera
El reglaje para mantener la holgura correcta entre el piñón (1) y la cremallera (2), se realiza por
medio de un dispositivo automático instalado en la caja de dirección y que además sirve de
guía a la cremallera.
El sistema consiste en un casquillo (3) acoplado a la caja de dirección (4), en cuyo interior se
desplaza un empujador (6) y tornillo de reglaje (7), que rosca en una pletina (8) fija con tornillo
(9) al casquillo. Una vez graduada la holgura entre el piñón y la cremallera, se bloquea la
posición por medio de la contratuerca (10).
Existen varios sistemas de reglaje de la holgura piñón cremallera, pero los principales son los
representados en las figuras.
Sistemas de montaje
Teniendo en cuenta la situación y disposición del motor en el vehículo, así como los otros
órganos del mismo con respecto a la caja de la dirección, los fabricantes han adoptado
diferentes sistemas de enlace entre la cremallera y los brazos de acoplamiento, adaptados a
las características del vehículo.
 Sistema lineal: el mas sencillo de todos ellos es el adaptado en los vehículos Simca y
Renault, que consiste en unir directamente la barra de cremallera (2) a los brazos de
las ruedas (6) a través de las bieletas o barras de acoplamiento (4). Estas bieletas se
unen por un extremo a la cremallera (2) y, por el otro, al brazo de acoplamiento (6), por
medio de unas rótulas (5); de esta forma se hace regulable la unión con las ruedas.
Este sistema, completamente lineal, transmite el movimiento directamente de la
cremallera a las ruedas directrices.

 Sistema no lineal: el fabricante Peugeot utiliza un mecanismo que consiste en unir las
ruedas por medio de una barra de acoplamiento (2) en paralelo con la cremallera (1),
de lo cual resulta un ensamblaje no lineal, sino paralelo rígido y sin desmultiplicación.
La barra (2) se desplaza, al mismo tiempo, con la barra de cremallera (1), ya que
ambos elementos van unidos por medio de un pivote de acoplamiento o dedo (3). A los
extremos de la barra se unen unos pivotes roscados (4) y el guardapolvos (8) que
enlazan con las bieletas (6) de acoplamiento a las ruedas.
Columna de la dirección
Tanto en el modelo de la figura inferior como en otros, suele ir "partida" y unidas sus mitades
por una junta cardánica, que permite desplazar el volante de la dirección a la posición mas
adecuada de manejo para el conductor. Desde hace muchos años se montan en la columna
dispositivos que permiten ceder al volante (como la junta citada) en caso de choque frontal del
vehículo, pues en estos casos hay peligro de incrustarse el volante en el pecho del conductor.
Es frecuente utilizar uniones que se rompen al ser sometidas a presión y dispositivos
telescopicos o articulaciones angulares que impiden que la presión del impacto se transmita en
línea recta a lo largo de la columna.

En la figura inferior se muestra el despiece e implantación de este tipo de dirección sobre el
vehículo. La carcasa (Q) o cárter de cremallera se fija al bastidor mediante dos soportes (P) en
ambos extremos, de los cuales salen los brazos de acoplamiento o bieletas de dirección (N),
que en su unión a la cremallera están protegidas por el capuchón de goma o guardapolvos (O),
que preserva de suciedad esta unión. El brazo de acoplamiento dispone de una rótula (M) en
su unión al brazo de mangueta y otra axial en la unión a la cremallera tapada por el fuelle (O).
Esta disposición de los brazos de acoplamiento permite un movimiento relativo de los mismos
con respecto a la cremallera, con el fin de poder seguir las oscilaciones del sistema de
suspensión, sin transmitir reacciones al volante de la dirección.

La columna de la dirección va partida, por las cuestiones de seguridad ya citadas, y para llevar
el volante a la posición idónea de conducción. El enlace de ambos tramos se realiza con la
junta universal (B) y la unión al eje del piñón de mando (K) se efectúa por interposición de la
junta elástica (D).
El ataque del piñón sobre la cremallera se logra bajo la presión ejercida por el muelle (S) sobre
el pulsador (R), al que aplica contra la barra cremallera de la parte opuesta al engrane del
piñón, mientras que el posicionamiento de esté se establece con la interposición de las
arandelas de ajuste (H).

Rótulas
La rótula es el elemento encargado de conectar los diferentes elementos de la suspensión a las
bieletas de mando, permitiéndose el movimiento de sus miembros en planos diferentes. La
esfera de la rótula va alojada engrasada en casquillos de acero o plásticos pretensados. Un
fuelle estanqueizado evita la perdida de lubricante. La esfera interior, macho normalmente, va
fija al brazo de mando o a los de acoplamiento y la externa, hembra, encajada en el macho
oscila en ella; van engrasadas, unas permanentes herméticas que no requieren mantenimiento,
otras abiertas que precisan ajuste y engrase periódico.
Cotas de reglaje de la dirección
Para que le funcionamiento de la de 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.
Las cotas que determinan la geometría del sistema de dirección son:
 Ángulo de salida
 Ángulo de caída
 Ángulo de avance
 Cotas conjugadas
 Convergencia de las ruedas

Los nombres con que se han identificado los ángulos son los mas habituales, pero en
bibliografía de origen no hispano pueden encontrarse que al avance se le llama Caster, a la
salida kin-pin inclination, a la caída Camber, la convergencia Toe-in y la divergencia Toe-aut.
Ángulo de salida
Se llama ángulo de salida al ángulo (As) que forman la prolongación del eje del pivote, sobre el
que gira la rueda para orientarse, con la prolongación del eje vertical que pasa por el centro de
apoyo de la rueda y cuyo vértice coincide en A´. Este ángulo suele estar comprometido entre 5
y 10º, siendo en la mayoría de los vehículos de 6 a 7º.
Esta disposición del pivote sobre el que se mueve la mangueta reduce el esfuerzo a realizar
para la orientación de la rueda ya que, depende directamente de la distancia "d" (figura inferior)
cuanto menor sea "d" menor será el esfuerzo a realizar con el volante para orientar las ruedas.
Este esfuerzo será nulo cuando el eje del pivote pase por el punto "A", centro de la superficie
de contacto del neumático con el suelo. En este caso solo habría que vencer el esfuerzo de
resistencia de rodadura (Fr) correspondiente al ancho del neumático, ya que el par de giro seria
nulo. En la practica "d" no puede ser cero ya que, entonces la dirección se volvería inestable.

De la inclinación del eje del pivote resultan fuerzas de retroceso, las cuales, después del paso
de una curva, hacen volver a las ruedas a la posición en línea recta en sentido de la marcha.
Esto es debido a que al orientar la rueda para tomar una curva, como gira sobre el eje de
pivote y éste esta inclinado. La rueda tiende a hundirse en el suelo, y como no puede hacerlo,
es la carrocería la que se levanta, oponiéndose a esto su propio peso, por lo cual, en cuanto se
suelte el volante de la dirección, el peso de la carrocería, que tiende a bajar, hará volver la
rueda a su posición de marcha en línea recta.
Además el ángulo de salida, minimiza el efecto de las irregularidades de la carretera en el
ensamblaje del conjunto de dirección.
La presión de inflado de los neumáticos tiene una importancia vital en este ángulo, pues con
menor presión, el punto "A´" se desplaza mas hacia abajo, aumentando la distancia "d" y, por
tanto, el esfuerzo para girar las ruedas.

Ángulo de caída
Se llama ángulo de caída al ángulo "Ac" que forma la prolongación del eje de simetría de la
rueda con el vertical que pasa por el centro de apoyo de la rueda.
Este ángulo se consigue dando al eje de la mangueta una cierta inclinación con respecto a la
horizontal. Tiene por objeto desplazar el peso del vehículo que gravita sobre este eje hacia el
interior de la mangueta, disminuyendo así el empuje lateral de los cojinetes sobre los que se
apoya la rueda.
La mangueta esta sometida a esfuerzos de flexión equivalentes al peso que sobre ella gravita
(P) por su brazo de palanca (d). Con el ángulo de caída lo que se busca es reducir el brazo de
palanca o distancia (d), por ello al inclinar la rueda, se desplaza el punto de reacción (A) hacia
el pivote, con lo que el brazo de palanca o distancia (d) se reduce y, por tanto, también se
reduce el esfuerzo a que están sometidos los rodamientos de la mangueta.
El valor del ángulo de caída (Ac), que suele estar comprendido entre treinta minutos y un
grado, hace disminuir el ángulo de salida (As), aunque mantiene se mantiene dentro de unos
límites suficientes.

Ángulo de avance
Se llama ángulo de avance, al ángulo (Aa) que forma la prolongación del eje del pivote con el
eje vertical que pasa por el centro de la rueda y en el sentido de avance de la misma.
Cuando el empuje del vehículo se realiza desde las ruedas traseras (propulsión), el eje
delantero es arrastrado desde atrás, lo que supone una inestabilidad en la dirección. Esto se
corrige dando al pivote un cierto ángulo de avance (Aa), de forma que su eje corte a la línea de
desplazamiento un poco por delante del punto (A) de apoyo de la rueda. Con ello aparece una
acción de remolque en la propia rueda que da fijeza a la dirección, haciendo que el punto (A)
de apoyo tienda a estar siempre en línea recta y por detrás de (B) punto de impulsión.
Al girar la dirección para tomar una curva la rueda se orienta sobre el punto (B) fijado para el
avance: esto hace que el punto (A) se desplace hasta (A´), creándose un par de fuerzas que
tiende a volver a la rueda a su posición de línea recta ya que, en esta posición, al ser (d = 0),
desaparece el par.

De esta forma se consigue dar a la dirección fijeza y estabilidad, ya que las desviaciones que
pueda tomar la rueda por las desigualdades del terreno, forman este par de fuerzas que la
hacen volver a su posición de línea recta.
El avance debe ser tal, que cumpla la misión encomendada sin perturbar otras condiciones
direccionales. Si este ángulo es grande, el par creado también lo es, haciendo que las ruedas
se orienten violentamente. Si el ángulo es pequeño o insuficiente, el par de orientación también
lo es, resultando una dirección inestable.
El ángulo de avance suele estar comprendido entre 0 y 4º para vehículos con motor delantero y
de 6 a 12º para vehículos con motor trasero.
Cotas conjugadas
Las cotas de salida y caída hacen que el avance corte a la línea de desplazamiento por delante
y hacia la derecha de punto (A). De ello resulta que, para vehículos de propulsión trasera, el
empuje que se transmite el eje delantero pasa de éste a la rueda por el pivote, teniendo su
punto de tiro en la rueda sobre el punto (B). Como la resistencia de rodadura actúa sobre su
punto de apoyo (A), resulta un par de fuerzas que tiende a abrir la rueda por delante, debiendo
dar una convergencia a la rueda para corregir esta tendencia.
La convergencia será tanto mayor cuanto mas adelantado y hacia la derecha se encuentre el
punto (B). Esta posición viene determinada por los ángulos de caída, salida y avance, lo que
quiere decir que la convergencia depende directamente de estas tres cotas.

En vehículos con tracción delantera, la fuerza de empuje está aplicada al mismo punto de
apoyo de la rueda, siendo las ruedas traseras remolcadas sin ejercer efecto alguno sobre la
dirección. No obstante, se les da un pequeño avance para mantener estable la dirección
resultando, junto a las cotas de salida y caída, una convergencia que pueda ser positiva o
negativa.
Convergencia
La convergencia o paralelismo de las ruedas delanteras es la posición que ocupan las dos
ruedas con respecto al eje longitudinal del vehículo. Este valor se mide en milímetros y es la
diferencia de distancia existente entre las partes delanteras y traseras de las llantas a la altura
de la mangueta; está entre 1 y 10 mm para vehículos con propulsión y cero a menos 2 mm
para vehículos con tracción.
El ángulo de caída (Ac) y el de salida (As) hace que la rueda esté inclinada respecto al terreno
y que al rodar lo haga sobre la generatriz de un "cono" lo que implica que las ruedas tienden a
abrirse. Para corregir esto se cierran las ruedas por su parte delantera, con lo que adelanta el
vértice del cono en el sentido de la marcha.

La convergencia también contrarresta el par de orientación que se forma entre el empuje y el
rozamiento de la rueda y que tiende a abrirla, siendo esta la razón de que los coches con
propulsión tengan mayor convergencia que los de tracción, en efecto: debido al avance y
salida, la prolongación del pivote corta al suelo en un punto mas adelantado y hacia el centro
que el de apoyo del neumático. Si el coche lleva propulsión, la fuerza de empuje se transmite a
la rueda delantera a través del pivote y la de resistencia se aplica en el punto de contacto del
neumático, esto origina un par de giro que tiende a abrir las ruedas delanteras, cosa que no
ocurre en vehículos con tracción ya que la fuerza se aplica en el punto de contacto.
El ángulo de convergencia (Av) o desviación angular de las ruedas con respecto a la dirección
de marcha, se expresa en función de las distancias (A) y (B) y de la cota (h), o bien, del
diámetro de la llanta (d). La formula para calcular este ángulo es:
El que el valor de la convergencia pueda ser positivo o negativo (divergencia) depende de los
valores que tengan los ángulos de caída, salida y, además, de que el vehículo sea de tracción
delantera o propulsión trasera. El valor de esta convergencia viene determinado por los valores
de las cotas de caída, salida y avance.

La convergencia, determinada en función del resto de las cotas de dirección, debe mantenerse
dentro de los límites establecidos por el fabricante ya que, cualquier alteración produce la
inestabilidad en la dirección; además debe ser igual en las dos ruedas.
Una convergencia excesiva, al producir mayor tendencia en la orientación de las ruedas para
seguir la trayectoria en línea recta, produce un desgaste irregular en los neumáticos que se
manifiesta por el desgaste lateral que se produce en su banda de rodadura.
 En los vehículos con propulsión trasera, la resistencia a la rodadura de las ruedas
delanteras crea un par que tiende a abrir ambas ruedas, para compensar este efecto,
se contrarresta con un ángulo de convergencia positivo.
 En el caso de vehículos con tracción delantera, el problemas es distinto, el esfuerzo de
tracción de las ruedas produce un par que actúa en sentido contrario que en el caso
anterior, es decir tendiendo a cerrar las ruedas en vez de abrirlas, por consiguiente
para compensar esta tendencia será necesario dar a las ruedas un ángulo de
convergencia negativo (divergencia).
Una excesiva convergencia respecto a la que nos da el fabricante, provoca un desgaste lateral
en la zona exterior de los neumáticos. Una convergencia insuficiente provoca un desgaste
lateral en el interior de los neumáticos.

Influencia del estado de los neumáticos en la Dirección
Se ha estudiado, al explicar las cotas de dirección, la gran influencia de una presión del
neumático defectuosa. Un neumático con presión baja es el peor defecto que puede permitirse
en las ruedas, en cuanto a su economía. Además de desgastarse desigualmente, por los
bordes de la banda de rodadura, según se muestra en la figura inferior, detalle 1, la destrucción
es muy rápida, por la gran deformación a que está sometida la cubierta que, al rodar, produce
tensiones y deformaciones con roces en los flancos que elevan su temperatura produciendo el
corte de los tejidos que sirven para reforzar la goma.
Una presión excesiva hace que la dirección sea más suave, pero aumenta las trepidaciones y
aumenta la fatiga en todas las articulaciones, desgastando la cubierta desigualmente por el
centro de la banda de rodadura.
Los defectos en la alineación de las ruedas influyen mucho en el desgaste rápido y desigual de
las cubiertas e incluso con la sola observación de una rueda prematuramente desgastada un
técnico puede deducir, aproximadamente la cota o cotas que han dado lugar al desgaste
anormal.
En líneas generales podemos decir que, excepto el avance que aunque sea excesivo no
produce desgaste de los neumáticos, las otras cotas suelen producir los siguientes:
 Una caída anormal tanto positiva como negativa, crea en el neumático diámetros
variables lo que hace que el diámetro más pequeño frote contra el suelo desgastando
con gran rapidez los bordes de la banda de rodadura (parte exterior con exceso de
caída y parte interior con exagerada caída negativa).
 La salida suele ser fija en casi todos los vehículos modernos, e influye en la caída por
lo tanto si la primera se deforma, los desgastes producidos por la salida son los
mismos que los que se deben a la caída.
 La convergencia, por poco que varíe, influye mucho en el desgaste de las cubiertas, si
ésta es pequeña desgasta la parte interior del neumático derecho y si es superior a la

debida desgasta la parte exterior del neumático izquierdo, en vehículos con conducción
por la izquierda y lo contrario, en aquellos que ruedan por la derecha. El desgaste
debido a esta cota, produce un leve reborde que puede apreciarse, pasando la mano
por la banda de rodadura de dentro hacia fuera, y el debido a una divergencia anormal
se aprecia pasando la mano en sentido contrario.
Los desgastes anormales son siempre producidos por frote de la cubierta con el pavimento y
es muy difícil establecer con exactitud la causa que puede producirlo, pues pueden ser varias a
la vez.
Además de las mencionadas por defecto de las cotas, influyen también, de una forma muy
acusada, el "shimmy", presión de inflado, deformación del chasis, etc.

Diagnosis General de la dirección

67686645-Word-de-Cajas-de-Direccion.doc

67686645-Word-de-Cajas-de-Direccion.doc

Más contenido relacionado

La actualidad más candente (20)

Similar a 67686645-Word-de-Cajas-de-Direccion.doc (20)

Último (20)

67686645-Word-de-Cajas-de-Direccion.doc