 Trapecio de dirección 1
Para comprender mejor, realiza este ejercicio mental más largo. Ponte de pie (mentalmente) y estira los brazos. Aprieta las manos en puños. Ahora en tus puños se colocan los llamados
pivotes verticales, una pieza de acero redonda que sobresale por ambos lados. Usa tus puños para girar los pivotes verticales.
Esta es una réplica bastante buena de la parte principal del eje delantero clásico. Ahora se añaden soportes metálicos, que encierran los puños por un lado. Esto da lugar a un cojinete por
encima y por debajo de los puños, que conectan los soportes entre sí.
Cabe destacar que los dos pernos que aún tienes en los puños se llaman manguetas y, en consecuencia, el sistema de dirección se llama 'dirección por manguetas'. Por cierto, al
diseñar la dirección hay que tener en cuenta qué parte debe pivotar en la articulación de la dirección y qué parte debe sujetar la articulación de la dirección con mucha firmeza mediante el
llamado ajuste a presión.
Nosotros elegimos ampliamente el método más común, montando los soportes con casquillos de bronce y haciéndolos pivotar sobre las manguetas de dirección, que están firmemente
sujetos en el eje de mangueta. Por supuesto, esto no es tan fácil, ya que el diámetro de un casquillo de este tipo debe estar diseñado para que haya muy poco juego entre él y la
mangueta de dirección. Si tuviéramos que introducir el ajuste a presión en el soporte y el casquillo de bronce en la rótula, esto sería mucho menos favorable para su carga y durabilidad.
La holgura se puede ver sujetando la rueda levantada por arriba y por abajo y luego intentando moverla. Por supuesto, esto sólo es posible en un automóvil, pero tiene la desventaja de que
los automóviles modernos ya no tienen pivotes verticales de perno. No obstante, esta prueba es útil. Aunque los camiones modernos siguen teniendo estos pivotes, ya no tienen
casquillos de bronce, sino rodamientos de agujas para facilitar la dirección.
El término opuesto al de eje de mangueta es eje de horquilla. También se sigue utilizando hoy en día, concretamente en los camiones con tracción a las cuatro ruedas. El eje motriz, que
también es rígido, pasa por el eje rígido delantero hasta las ruedas delanteras. Un pivote continuo interferiría con esto. Por eso se divide en una pieza superior y otra inferior, que permiten
el paso del eje motriz. Por cierto, se necesita una articulación exactamente en la intersección con los dos ejes de las manguetas.
Aquí hay otra mangueta de dirección independiente con casquillos para cojinetes lisos. En los camiones modernos, en estos puntos predominan los rodamientos de rodillos. Repetimos:
en un eje de articulación, cada rueda direccional tiene su propio eje giratorio o, más exactamente pivotante, a diferencia del eje de la barra de tracción que conocemos de los carruajes.
Extendemos mentalmente los soportes fijando nuevos pernos de acero, pero esta vez aproximadamente en el centro de cada soporte y apuntando hacia fuera. No importa si los dos
pernos están soldados o fundidos junto con los soportes. Lo importante es que las ruedas vayan sobre estos pernos junto a los discos/tambores de freno, que se pueden direccionar
girando los soportes.
Los dos pernos horizontales sobre los que se desplazan las ruedas son los llamados 'cubos de rueda'. Las ruedas tampoco se deslizan directamente sobre ellos, sino que hay
rodamientos de rodillos o de bolas entre ellos. En cualquier caso rodamientos de rodillos, también llamados 'rodamientos de rueda' en este caso.
La desventaja es que las ruedas direccionales siguen sin estar conectadas al volante. Por este motivo, deben fijarse palancas del mismo material a los dos soportes de la izquierda y la
derecha. Son relativamente delgadas y a menudo ligeramente curvadas porque sobresalen hacia atrás alrededor del neumático, o en ocasiones también hacia delante. Se denominan
'palancas de dirección'.
Imagina ojales en los extremos en los que, por ejemplo, se podrían insertar tornillos desde arriba. Si ambos estuvieran conectados por el llamado tirante, entonces sería posible algo
parecido a la dirección moviendo este tirante hacia delante y hacia atrás. Sin embargo, esto requeriría al menos uniones simples en lugar de tornillos entre el tirante y las palancas de
dirección.
Sin embargo, si ahora suponemos que las dos ruedas permanecen exactamente paralelas al girar, lamentablemente esto no es así. Como puedes ver en la siguiente imagen, cuando un
vehículo toma una curva, la rueda del interior de la curva tiene el radio más pequeño y, por lo tanto, debe girar más que la rueda del exterior.
Aquí está nuevamente la confirmación. Sólo si dos ruedas giran en el mismo radio se pueden alinear paralelamente entre sí. Este es generalmente el caso con las ruedas traseras porque
cuando un vehículo de dos ejes gira, el punto central siempre está en la extensión del eje trasero (imagen a continuación). Sin embargo, las ruedas delanteras tienen diferente radio y, por
lo tanto, diferente ángulo de dirección.
Los vehículos terrestres se dirigen generalmente a través del eje delantero. La diferencia ocurre con los autoelevadores, por ejemplo, debido a su increíblemente importante
maniobrabilidad en espacios reducidos. Sin embargo, no sería posible circular rápido por carreteras secundarias con la dirección únicamente en el eje trasero sin riesgo de sufrir
accidentes.
Esto se debe a que el eje trasero tendría que girarse hacia el borde exterior de la curva para poder atravesarla. Esta desviación hacia afuera sería una gran ventaja para su potencia en
curva y al mismo tiempo una desventaja para el eje delantero. La maniobrabilidad sería casi peor que la de un triciclo con una sola rueda delante.
Ahora, inconscientemente, estamos manejando al menos dos términos nuevos. El primero es la vía. Se puede definir como la distancia entre las ruedas delanteras o traseras de un eje.
Esta medida se especifica en milímetros, pero este dato no sería exacto porque no está claro en qué parte de las ruedas se debe medir. Por lo general, se utilizaría el reborde de la llanta,
la parte de la llanta más alejada del centro.
Por supuesto, medir un ángulo sería mucho más favorable, aunque los números enteros de grados no son suficientes. Por eso se utiliza la división de un grado de ángulo en 60 minutos.
Sin enmbargo, en el taller primero se coloca la dirección en una posición recta claramente definida y luego se mide en relación con la dirección longitudinal del vehículo. El resultado es un
valor único de la convergencia para cada rueda.
El valor puede ser positivo para 'convergencia' y negativo para 'divergencia'. En el primer caso, la rueda correspondiente gira demasiado hacia adentro, en el segundo caso, demasiado
hacia afuera. Pero eso no significa que la trayectoria de cada rueda esté siempre puesta a cero. En el pasado, los fabricantes elegían la divergencia en el eje delantero para la tracción
delantera y la convergencia para la tracción trasera. La idea era que las ruedas empujadas superen la convergencia y las ruedas tiradas superen la divergencia mediante el juego en el
varillaje de dirección.
Esto nos lleva a otro problema con el chasis: nada puede fijarse a una tolerancia de una décima o centésima de milímetro. Incluso en nuestro diseño simplificado existen puntos que no
pueden estar completamente libres de juego, por ejemplo, la conexión entre la barra de dirección y las palancas de dirección o los rodamientos de las ruedas. Sin embargo, esto sigue
siendo inofensivo, porque hoy en día casi todos los chasis estándar están montados completamente en goma, a diferencia de los chasis de competición.
Y, por supuesto, la conexión del neumático con la superficie de la carretera es de goma, al menos no con valores absolutamente fijos. Ésta es también una de las razones por las que las
ruedas no circulan con una huella total cero. Su trayectoria se desvía ligeramente de cero, lo que anula el juego debido a las fuerzas ligeramente horizontales de la rueda, por ejemplo, y
elimina la tendencia a flamear en torno a este juego. Pero esa no es la única razón para una trayectoria distinta de cero.
Y como ya hemos girado las ruedas y no están paralelas entre sí, surge el segundo término importante, el 'ángulo de diferencia de trayectoria'. Al fin y al cabo, su nombre ya indica cómo
se debe determinar, es decir, entre las ruedas de un eje. Ahora hay que determinar el ángulo de giro en el que se mide el ángulo de convergencia, normalmente a 20° de la rueda en el
interior de la curva.
Sin embargo, en este caso los fabricantes también se desvían del principio del mejor recorrido posible de las ruedas en curva. Esto se oye incluso cuando, por ejemplo, se empuja un
vehículo de un lugar a otro sobre suelo de piedra o el piso plastificado de un concesionario y se gira con fuerza. Los neumáticos del eje delantero chirrían al rodar sin fuerza lateral.
En el diseño del eje delantero, se dan valores para que la rueda situada en el exterior de la curva gire un poco más hacia dentro. Esto puede tener un efecto positivo en el comportamiento
al tomar una curva. La rueda interna participa menos en guiar al vehículo porque simplemente carece de presión sobre la superficie de la carretera. Cuanto más rápido se transita la
curva, más se alivia.
Aquí no daremos más explicaciones, porque puede haber muchas. Un chasis no se crea sólo en el tablero de dibujo, si es que aún se crea algo en él. Es el resultado de una larga
experiencia y de muchas pruebas de conducción. Puedes comprar todas las piezas de suspensión que quieras. El resultado no está garantizado en ningún caso a menos que la
combinación haya sido probada en el vehículo por profesionales.
Todavía no se ha respondido a la pregunta de cómo se consigue el efecto para que la rueda del exterior de la curva gire con más fuerza. Para ello debemos examinar más detenidamente
las dos palancas de dirección. En primer lugar, hay que señalar que se mueven hacia atrás y no hacia adelante. Esto significa que el tirante se encuentra detrás del eje delantero.
Sin embargo, a veces no sólo están ingeniosamente dobladas para pasar por delante del neumático o para evitar el contacto con él, sino que también están ligeramente inclinadas. Esto
significa que la distancia de centro a centro entre los dos tirantes de la dirección es menor que la distancia de centro a centro entre los dos pivotes. El cuadrado formado por la línea del
eje, el tirante y la palanca de dirección también se denomina 'trapecio de dirección'.
Hasta ahora, podemos pensar que la barra de dirección se desplaza hacia la izquierda o hacia la derecha en línea recta. Pero como se puede ver en la imagen inferior, esto no es así. Al
tratarse de un trapecio de dirección, el paralelismo de los dos lados más largos en la parte superior e inferior se anula.
Sin embargo, los dos lados más cortos son mucho más importantes. Cuanto mayor es la diferencia de longitud entre los dos lados superior e inferior, más se alejan entre sí los ángulos
de los dos lados izquierdo y derecho y, por lo tanto, se obtiene como resultado ruedas que giran de forma diferente. Por supuesto, todo esto debe ajustarse geométricamente a las
dimensiones concretas de cada vehículo.
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