Es posible que tenga un motor muy potente y una transmisión súper sensible y altamente eficiente que transfiera toda esta energía cruda a sus ruedas, pero si no tiene una forma de controlar las ruedas y maniobrarlas en la dirección que desea ir, entonces todavía terminaría con nada menos que un luge callejero altamente glorificado. Pero incluso un luge callejero tiene una manera de permitirse maniobrar. Eso hace que un vehículo sin un sistema de dirección se parezca más a una gigantesca roca rodando, dependiendo de la gravedad para llevarlo a donde quiere ir.
El sistema de dirección de un automóvil es tan importante como el motor y la transmisión del vehículo. Si bien los dos últimos son los que efectivamente ponen energía a las ruedas, debe comprender que el sistema de dirección es lo que controla la dirección de las ruedas. Ir a la derecha. Ir a la izquierda. Ir recto hacia adelante o hacia atrás. Esa es la función del volante que mueve las ruedas del automóvil a medida que se aplica energía sobre las ruedas. Es un sistema complejo, realmente. Pero eso es para lo que estamos aquí. Vamos a desmitificar esta parte del automóvil que, para decirlo sin rodeos, te aferras cada vez que tomas tu automóvil para conducir.
Dirección: esencial para conducir
Como ya hemos comenzado a hablar al principio de este artículo, el volante es un componente muy importante de su automóvil. Es como el equivalente de las riendas de tu caballo que usas para dirigir el corcel a un título en particular o incluso para controlarlo si ves un obstáculo por delante. El volante es también el equivalente del manillar en su carretilla de comestibles que utiliza para maniobrar y navegar a través de las diversas secciones de su supermercado o supermercado favorito.
En pocas palabras, cambiar el rumbo o la dirección de su automóvil simplemente será imposible sin el volante. Sin él, no podrá realizar correcciones de curso de fracción de segundo para evitar entrar en una colisión de tráfico o accidente vehicular. Sin él, tampoco podrá conducirlo dentro y fuera de su camino de entrada o en su espacio de estacionamiento.
Es por esta misma razón que el sistema de dirección de un automóvil es un componente muy esencial, ya que básicamente garantiza una conducción más segura al proporcionarle el máximo control de las ruedas de su vehículo. Aparte de la palanca de cambios o la palanca de cambios que manipula de vez en cuando, sus manos siempre estarán en el volante. Las vibraciones, el ligero movimiento de tracción hacia un lado y similares son experiencias que solo puedes obtener cuando tus manos están firmemente colocadas en el volante. Estas “experiencias” le dan retroalimentación sobre lo que está haciendo su automóvil, cómo se está comportando en la carretera y si estas “experiencias” son o no signos reveladores de un problema mecánico o incluso eléctrico inminente.
En resumen, el volante le da el control de la dirección del coche a medida que se mueve a lo largo de la carretera.
Componentes básicos de dirección
Independientemente del tipo de vehículo que tenga, su mecanismo de dirección siempre incluirá de 3 a 4 componentes básicos que pueden incluir lo siguiente.
Volante
Esta es la parte del sistema de dirección con la que todos están muy familiarizados. Es lo que sostenemos y controlamos mientras conducimos. Los volantes del pasado eran inusualmente grandes en diámetro, lo que te hace pensar que eran el timón de un barco incorporado deliberadamente en el automóvil. También eran relativamente más delgados y estaban hechos principalmente de plástico duro. Los volantes de hoy en día generalmente están acolchados, lo que le brinda comodidad mientras se sostiene durante períodos prolongados. Algunos vienen con ranuras ergonómicas que abrazan los contornos de las palmas y los dedos. Las ranuras internas evitan que el volante se deslice fuera del eje de la dirección.
El tamaño del volante es importante en la conducción ya que el tamaño es inversamente proporcional al esfuerzo necesario para girar el volante. Esto significa que cuanto mayor sea el diámetro del volante, menor será el esfuerzo que tendrá que ejercer para girarlo. Por el contrario, cuanto menor sea el diámetro del volante, más se sentirá como si estuviera luchando con el volante.
El volante también alberga una variedad de accesorios, como el interruptor de bocina y el sistema de airbag del conductor. En los coches más nuevos, los controles de audio o música, paletas de cambio, así como el control de crucero también se montan aquí. La bolsa de aire se llama oficialmente como el sistema de retención inflable suplementario o SIR. Si el automóvil se encuentra en una colisión frontal, el impacto activa los sensores electrónicos de impacto para activar el fulminante de la bolsa de aire que, a su vez, enciende una sustancia inflamable que expande el gas y despliega la bolsa. Todos estos ocurren en una décima parte de segundo después de la colisión.
Eje de dirección y columna
Colectivamente llamado sistema de dirección, la columna de dirección y el eje conectan el volante al resto del sistema de dirección que se encuentra cerca o en las ruedas. La mayoría de los automóviles modernos vienen con un eje de dirección telescópico compuesto por dos tubos de acero, uno de los cuales es sólido y el otro hueco. El tubo sólido se desliza dentro del tubo hueco, lo que le permite colapsar en caso de colisión. El eje de la dirección también tiene un acoplador de la dirección situado en la parte inferior que sirve para absorber vibraciones mientras que también permite la variación leve que ocurre en la alineación entre el engranaje de dirección y el eje. Muchos automóviles modernos no tienen suficiente espacio libre para facilitar una conexión recta entre el eje de dirección y el mecanismo de dirección. En tales automóviles, se incluyen juntas universales para permitir que el eje gire en ángulo.
La columna de dirección cubre el eje de dirección. Puede ver el eje de dirección y la columna como una jeringa con el eje de dirección siendo el émbolo de la jeringa y la columna de dirección el cañón de la jeringa. Permitiendo que la columna se mueva libremente son los transportes del eje de la bola o del rodillo situados en la parte superior e inferior de la columna. Algunas columnas de dirección son totalmente ajustables para hacer que la conducción sea mucho más cómoda. Estas pueden ser columnas de dirección inclinables o telescópicas, lo que permite el ajuste hacia arriba y hacia abajo o el ajuste hacia adelante y hacia atrás de la columna de dirección, respectivamente.
Barras de lazo
La barra de acoplamiento es aquella parte del sistema de dirección en la que la potencia o la fuerza proveniente del mecanismo de dirección se transmite hacia el nudillo de dirección ubicado en cada rueda. La transferencia efectiva de esta potencia es lo que hace que la rueda gire. La longitud de la barra de acoplamiento también se puede ajustar para permitir un ajuste más preciso del ángulo de alineación del automóvil.
Brazos de dirección
La función de los brazos de dirección, así como las tomas de bolas de un vehículo es transmitir movimiento a los nudillos de dirección desde el mecanismo de dirección. La transmisión de este movimiento ocurre a través del enlace de dirección. Los brazos de dirección sirven para transformar el movimiento de ida y vuelta producido por el enlace de dirección en un movimiento giratorio para ser ejecutado por el nudillo de dirección. Los brazos de dirección están formados de tal manera que facilitan el giro más eficiente del vehículo sin que los neumáticos golpeen ninguna de las ruedas o el mecanismo de dirección.
Los enchufes de bolas permiten una conexión más flexible entre las diversas partes del varillaje de la dirección. Éstos también permiten la distribución horizontal de la carga o del peso que es diferente de una junta de rótula que distribuye la carga verticalmente, de una manera hacia arriba y hacia abajo. Si el zócalo de la bola conecta el varillaje de la dirección de su coche a su nudillo de dirección, esto se llama a menudo un extremo de la barra de acoplamiento.
Cuando estas partes se toman juntas, es fácil entender cómo funciona todo el sistema.
Gira el volante.
Esto gira el eje de dirección dentro de la columna de dirección.
El movimiento de rotación del eje de dirección gira el mecanismo de dirección.
El engranaje de giro de la dirección transmite este movimiento a los brazos de dirección y los nudillos de dirección a través de la barra de acoplamiento.
El nudillo de dirección ejecuta el giro de la rueda.
El ángulo de Ackermann
Dado que estamos hablando esencialmente de cómo gira un vehículo cada vez que pensamos en el sistema de dirección, es importante entender un principio geométrico muy importante en juego: el ángulo de Ackermann o la geometría de dirección de Ackermann. El principio geométrico fue desarrollado por Georg Lankensperger en 1817 en Munich. Sin embargo, el diseño nunca fue patentado hasta aproximadamente un año después por nada menos que el agente de Lankensperger, Rudolph Ackerman en Inglaterra. Desde entonces, el principio era conocido como el ángulo Ackermann aunque debería ser llamado con razón el ángulo Lankensperger. En realidad, hay alguna afirmación de que el descubrimiento de Lankensperger puede haber llegado más tarde ya que hubo informes de que Erasmus Darwin invirtió un principio similar en 1758.
Bueno, basta de eso. ¿Cómo es relevante el Ackermann Angle para los sistemas de dirección? En caso de que haya notado, cada vez que gire las ruedas, las 2 ruedas delanteras tendrán un ángulo diferente en relación entre sí con la rueda interior (la rueda hacia el lado donde está girando) teniendo un ángulo ligeramente más agudo que la rueda exterior (la rueda hacia el lado opuesto a la dirección en la que está girando). Esto se debe a que cuando se gira, las ruedas siguen un arco que es técnicamente una parte de un círculo. Y siempre que se trate de círculos, tiene el radio para pensar cuál es la distancia al pivote.
Dado que la rueda interior está más cerca del pivote, tiene un radio más pequeño en relación con la rueda exterior. Esto significa que la rueda interior viajará una distancia más corta, mientras que la rueda exterior tendrá que cubrir una distancia más larga. Debido a esta diferencia en el radio de giro y la distancia relativa recorrida por las ruedas delanteras, las ruedas internas y externas deben apuntar en ángulos ligeramente diferentes con respecto a la línea central del automóvil. Esto se logra haciendo arreglos simples en los diversos componentes de la columna de dirección.
