 Angulo de avance y ángulo de caida
Esperamos que sólo hayas dejado caer los brazos para descansar. Porque ahora es el momento de otra ronda. Todavía podemos aprender mucho de la posición de estos dos ejes de pivote. Pero antes de
continuar con el juego mental, he aquí un concepto relativamente sencillo.
Es el 'ancho de vía', definido como la distancia entre los respectivos centros de ambas ruedas de un eje. Por sencillo que sea, no hay ninguna buena razón por la que no esté incluido en la ahora escasa lista
de datos técnicos de los vehículos modernos. También es la comparación entre la parte delantera y trasera lo que hace que esta medida sea tan valiosa. ¿Dónde se apoya más lateralmente el vehículo,
adelante o atrás?. ¿Dónde es mayor la masa, por ejemplo, debido a la unidad motriz?.
De estas observaciones preliminares se desprende que los dos anchos de vía, delantero y trasero, rara vez son exactamente iguales. Ciertamente, antes existía una especie de chasis normalizado, a menudo
combinado con un eje rígido, que especificaba al menos un ancho de vía. A esto le seguía una gran variedad de carrocerías, cuyos voladizos laterales, a menudo enormes, no les importaba a los diseñadores (y
probablemente tampoco al público).
Luego vino la primera etapa de neumáticos más anchos, y con éstos se produjo una imagen razonablemente coherente. Sin embargo, como los neumáticos para el invierno eran siempre más estrechos, el
resultado era una imagen a veces espantosa. Todo esto ha cambiado radicalmente y en beneficio de la estética gracias a los neumáticos que ahora están siempre al ras del exterior.
Esto se debe a los diferentes desplazamientos de las llantas, que ahora pueden empujar los neumáticos más estrechos hacia afuera. El desplazamiento es la distancia entre el centro de la llanta y la superficie
de contacto de la pestaña de la llanta con el cubo de la rueda. Es positivo si esta superficie de contacto está más hacia el exterior que el centro de la llanta, por lo que se reduce cuanto más hacia el exterior
se coloca el neumático y, por supuesto, también puede llegar a ser negativo.
Aquí puedes ver un desplazamiento extremadamente grande en un neumático de camión. Pero esto también se necesita , por ejemplo, para el montaje una frente a otra como ruedas gemelas en el eje motriz.
A continuación se muestra el ejemplo absurdo de un desplazamiento negativo, que probablemente no esté permitido en el tráfico por varias razones y que seguramente causará problemas en el eje delantero.
Especialmente peligroso si se monta (deliberadamente) al revés.
Por lo tanto, el ancho de vía también depende del desplazamiento y puede cambiar si se montan otras llantas. Hoy en día ya no siempre es mayor en el eje motriz o donde hay más masa, simplemente, hay
muchas más formas de influir en ella. Sin embargo, nos gustaría presentarte la serie ID/DS de Citroën que se ve en la imagen inferior, que intenta compensar la tracción delantera y el elevado peso en el eje
delantero con una diferencia extrema entre el ancho de vía delantero y el trasero.
Ahora puedes prepararte para el segundo intento. Esta vez, vuelve a separar bien los brazos. Ya sabes que estás representando un eje rígido delantero, que hoy en día sólo se encuentra en camiones y
vehículos todoterreno verdaderos. Nuevamente, por favor, no mantengas los pivotes exactamente verticales, sino ligeramente inclinados hacia atrás.
¿De qué se trata esto?. Cuando el vehículo está en movimiento, las ruedas delanteras giran alrededor de ejes que se extienden hacia atrás en la parte superior. En términos técnicamente correctos, diríamos
que el 'camber' o ángulo de caida, cambia al girar. El camber no es más que el ángulo que tiene la rueda con respecto al eje vertical. Si la rueda se inclina hacia fuera en la parte superior, se describe como
positivo y si se inclina hacia dentro, se describe como negativo.
En realidad, es una pena que la caída claramente negativa parezca casi extinguida. Hasta hace un tiempo, al ver un automóvil de F1 en la televisión, podías distinguir claramente que las ruedas delanteras
tenían más inclinación negativa que las traseras. O, por ejemplo, si un viejo VW Escarabajo se conducía mucho tiempo en línea recta y poca circulación en curva, los neumáticos quedarían desgastados por
dentro y casi como nuevos por fuera.
Sin querer sobrestimar el camber negativo, como es habitual en los aficionados, digamos que simplemente ayuda a compensar la inclinación del vehículo en las curvas. Sería fatal que el ángulo de los
neumáticos con respecto al vehículo se mantuviera igual. Esto podría aumentar la tendencia del automóvil a volcar en la curva. En otras palabras, el vehículo se sostiene mejor en la curva con camber negativo.
Aquí el F 400 Carving de Mercedes con un camber extremadamente negativo de hasta 20°. Esto no sólo compensa la inclinación lateral. Alrededor de 3° se considera el límite absoluto para cualquier tipo de
caída negativa razonable, y este prototipo tiene más, especialmente en el exterior. Sin embargo, esto se debe a una tecnología especial del chasis.
En los vehículos de carretera normales también se debe conseguir un balanceo adecuado de la carrocería, ya que de lo contrario se vería perjudicado el apoyo lateral en las curvas. Loco pero cierto: si se
recorren constantemente largas distancias por autopista con mucha inclinación, no sólo se desgastarán los neumáticos de un lado, sino que la estabilidad en línea recta será mucho peor.
Pero, ¿qué tiene que ver esto con las manguetas que quizás todavía estás sujetando con los puños inclinados hacia atrás?. Sencillamente, la rueda en el interior de la curva tiene más caída positiva y la rueda
en el exterior de la curva tiene más caída negativa. Para evitar tener que trabajar con dos términos, la inclinación de la mangueta de dirección hacia atrás se denomina 'ángulo de avance' positivo.
Además de que se genera camber adicional en las curvas, existe también una distancia de caster, cuyo efecto no debe subestimarse. Esto se debe al hecho de que tanto el eje de dirección como la línea
vertical se encuentran con el suelo a través del centro de la rueda. El primero se denomina 'punto de convergencia'. La distancia resultante es precisamente la distancia de avance.
Por lo tanto, la rueda se retrasa con respecto a su punto de seguimiento. Ahora bien, incluso la literatura técnica da la impresión de que el vehículo se levanta al girar la rueda delantera. Sin embargo, si
observamos la imagen de la bicicleta y giramos mentalmente la rueda delantera 90°, reconoceremos fácilmente que el cuerpo delantero de la bicicleta no se levanta, sino que se baja.
En esta imagen, tenemos que calcular con más precisión que un ángulo de avance requiere una distancia de avance adicional. Si no fuera así, el eje de dirección y la línea vertical desde el centro de la rueda
hasta el suelo tendrían que juntarse. Ahora queda claro por qué se puede andar en una bicicleta sin manos y el manillar no se dobla repentinamente hacia un lado al soltarlo.
Aquí es en donde nos conviene el carro de la compra habitual del mercado, porque tiene una guía de rueda sin ángulo de avance pero con distancia de avance. Difícilmente hay mejores seguidores que las
ruedas de estos carros. No importa en qué dirección lo empujes, las ruedas siempre se alinean con él. Y sólo la distancia de avance y el ángulo de avance juntos nos permiten andar en bicicleta con las manos
libres, lo que por cierto se aplica a casi todos los vehículos de dos ruedas, incluidas las motocicletas de Gran Premio, con la excepción de los scooters.
De hecho, esto lo medimos una vez con una regla plegable. Si el ángulo de dirección no es demasiado grande, la parte delantera de una bicicleta no desciende de forma apreciable. El descenso sólo es
perceptible y medible con un ángulo de dirección que no se llega a alcanzar durante el andar normal. Una vez conduje una bicicleta que había chocado de frente contra un cordón alto y la rueda delantera
estaba claramente desplazada hacia atrás. Era casi imposible controlarla. Los artistas del circo utilizan este tipo de bicicletas modificadas.
¿Quién iba a pensar que la bicicleta podría ser un buen ejemplo de la complejidad del caster?. En cualquier caso, una cosa es cierta: los cambios de caída no son un problema en los vehículos de vía única, ya
que pueden utilizarse para inclinarse en las curvas. Por cierto, el ángulo de avance de los vehículos de vía única también se denomina 'ángulo del cabezal de dirección'.
Ahora volvemos a ti. Si puedes reunir toda la paciencia y fuerza mental que seas capaz, inclina los dos pivotes hacia adentro en lugar de hacia atrás, es decir, con su punta superior hacia tu cabeza. Ten en
cuenta que primero eliminaremos el ángulo de avance, de lo contrario puede resultar demasiado complicado. Ahora considera el efecto del 'ángulo de salida', ya que este es el nombre del ángulo que se acaba
de establecer.
Al igual que en el caso del caster, el efecto de dos dimensiones también se puede observar en la ángulo de salida. En primer lugar, el ángulo del eje de dirección, también conocido como eje de giro, hacia
adentro con respecto a la vertical. Pero aquí también se puede desplazar el eje de giro, que por lo demás tiene dimensiones completamente idénticas. ¿Que cambia?. De nuevo, sólo la distancia entre los
puntos de intersección de este eje pivotante y la vertical hasta el centro de la rueda. Esta medida se denomina 'radio de giro de la dirección'.
Sin embargo, aquí es donde termina la similitud con el desplazamiento de las ruedas, ya que el radio del giro de la dirección puede ser tanto positivo como negativo. En la imagen tenemos uno negativo,
probablemente el más común en la actualidad. El eje de dirección o de pivote no debe estar formado por la línea central que pasa por el amortiguador. Aquí conecta el centro del buje de la torreta de suspensión
con el de la rótula de la horquilla inferior, que aquí no es visible.
También se puede reconocer el curso del eje de dirección por la alineación del muelle helicoidal. Echemos un vistazo a lo que hace. Si el radio de giro de la dirección fuera cero y esta rueda se girara con el
vehículo parado, no se desplazaría hacia adelante ni hacia atrás.
Esto cambia con un radio de giro de dirección positivo. Ahora el volante gira con el movimiento de la dirección, es decir, hacia adelante cuando se gira hacia adentro y hacia atrás cuando se gira hacia afuera.
El radio de giro de la dirección hace honor a su nombre. Sin embargo, si es negativo, entonces la rueda gira hacia atrás cuando se gira hacia adentro y hacia adelante cuando se gira hacia afuera. Esto puede
observarse fácilmente marcando el punto superior de la rueda con una tiza y observando cómo se desplaza este punto al girar mientras el vehículo está parado.
Por el contrario, y esto es importante, una rueda frenada con un radio de giro negativo tiende a girar hacia adentro. Mientras la otra rueda del mismo eje tenga el mismo coeficiente de fricción al frenar, ambas
se equilibran. Lo mismo ocurriría con un radio de giro positivo. La tendencia de ambas ruedas sería girar hacia afuera.
¿Y por qué hoy en día se tiende a utilizar el radio de giro negativo?. Porque las diferencias en el coeficiente de fricción se compensan, en cierta medida, con el contraviraje automático al frenar. Con un radio de
giro de dirección positivo, sería incluso más probable que el vehículo se desviara. Esto es importante, por ejemplo, si falla un circuito de freno diagonal. Esto fue intensamente publicitado en los años 1970. En
el caso de neumáticos estrechos, la forma del centro de la llanta a veces estaba más hacia afuera que el borde de la llanta.
Desafortunadamente, a menudo se insiste demasiado en que el tamaño del radio del giro de dirección sólo depende del ángulo de salida. Por supuesto, esto sólo es cierto en parte. Si aumenta este valor,
también conocido como ' ángulo de salida del eje de dirección', el radio de giro de la dirección normalmente también se vuelve más pequeño o más negativo. Pero como se puede ver fácilmente en la imagen
siguiente, el cambio también se puede lograr mediante el desplazamiento.
Aquí se puede ver una vez más el desplazamiento de la llanta que ya se ha explicado. En la imagen de la izquierda es positivo y en la de la derecha es cero, es decir, bastante más ancho que el de la
izquierda. Con llantas relativamente estrechas, es fácil conseguir unos 50 milímetros o más. Basta con mirar a continuación el ejemplo del Golf I. Dependiendo de cuál de las dos llantas se elija, esto tendrá un
impacto significativo en el radio de giro de la dirección.
Por lo tanto, es posible influir en el radio del giro de dirección sin cambiar el ángulo de salida. Al elegir otras llantas, es importante prestar atención no sólo al ancho de la llanta sino también al desplazamiento.
Esto se aplica aún más al instalar aros (imagen a continuación) que ensanchan la vía. Si se aumenta el radio de giro de la dirección de esta manera, sólo se notará si el efecto de frenado a izquierda y derecha
es desigual.
Es difícil saber si todavía existe un radio de giro positivo y por qué. Es cero en los vehículos en los que se deben sentir especialmente pocas influencias de la carretera en la dirección. Además, con los
sistemas de frenos con división entre el eje delantero y el eje trasero, no es necesario tener en cuenta el fallo de un circuito. Pero en estos sistemas no debe fallar el circuito de frenos delantero. El efecto en la
parte trasera es bastante modesto.
Por última vez volvemos a la recreación del eje delantero, esta vez con las manguetas de dirección inclinadas tanto hacia atrás como hacia dentro en la parte superior. Esto plantea inmediatamente la cuestión
de qué ángulo es mayor, el que está hacia atrás o el que está hacia adentro. La respuesta es clara, siempre el ángulo hacia atrás.
Angulo de salida y avance en el eje delantero de un camión moderno.
Porque recuerda, el ángulo de salida siempre genera caída positiva al girar, independientemente de la dirección. Caster sólo para la rueda interior de la curva. Por lo tanto, si el ángulo de salida fuera mayor que
el avance, la rueda situada en el exterior de la curva tendría caída positiva, lo que es inaceptable porque, por ejemplo, la tendencia del vehículo a volcar sobre dicha rueda es mayor. Por lo tanto, el camber
negativo debe prevalecer debido al caster a pesar de la sustracción. En el caso de la rueda situada en el interior de la curva, la adición debida a la inclinación y al avance no es tan negativa porque, de todos
modos, está mucho menos cargada en la curva que la rueda exterior.
Aquí se muestra la dirección completamente girada de un Mercedes W124. La rueda delantera parece como si estuviera a punto de salir del paso de rueda. Es difícil imaginar que vuelva completamente al
guardabarros al enderezar la dirección. Si hubiéramos tomado como ejemplo el hermano menor, un W201, la situación sería aún peor debido a la caída positiva adicional.
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