Dispositivo y tipos de dirección del automóvil
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No importa cuán bello y poderoso sea el automóvil, sin este mecanismo sería imposible moverse con seguridad. La dirección permite que el vehículo maniobre en las esquinas.
Ningún vehículo carece de este dispositivo. En algunos casos, tiene un diseño primitivo, en otros es lo suficientemente complejo como para que solo los especialistas puedan repararlo.
Incluso en automóviles, el sistema de dirección también tiene varias modificaciones. Considere cómo funciona este mecanismo, por qué principio funciona y también cuáles son los requisitos para la dirección.
¿Qué es la dirección del automóvil?
El sistema de dirección es una combinación de partes en un mecanismo, cuyo propósito es cambiar el ángulo de las ruedas delanteras del automóvil para rotar el vehículo durante el movimiento. Este mecanismo le permite cambiar la dirección del automóvil dependiendo del deseo del conductor.
El sistema se controla girando el volante. Para facilitar la tarea del conductor en vehículos voluminosos, siempre se instala una dirección asistida. Recientemente, sin embargo, la gran mayoría de los automóviles también están equipados con varias modificaciones de amplificadores.
Aparato de gobierno
Un sistema de dirección estándar consta de los siguientes componentes:
- Volante. Ubicado en la cabina (o interior del vehículo). Al cambiar su posición, el conductor cambia la desviación de las ruedas izquierda y derecha de la ruta original. En los automóviles modernos, tiene algunos botones de función (por ejemplo, para controlar el sistema multimedia o cambiar los parámetros que se muestran en la pantalla del tablero).
- Columna de dirección. Esta es una de las variedades de la transmisión conjunta universal. En este mecanismo, varios ejes están interconectados por bisagras. Gracias a este diseño, los fabricantes pueden aplicar la opción de cambiar el ángulo de la columna (para garantizar una mayor comodidad si el automóvil es conducido por más de una persona, por ejemplo, marido y mujer). La columna de dirección transmite el par del volante al mecanismo de dirección. Las bisagras múltiples también sirven para aumentar la seguridad en una colisión frontal. Una columna de varias secciones se deforma más fácilmente, lo que causa menos daño al controlador. Las paletas de cambio de marchas están instaladas en la carcasa de este mecanismo (las principales son los interruptores de la luz y el lavaparabrisas).
- Aparato de gobierno. Consiste en barras de dirección de diferentes longitudes, que toman el esfuerzo de la columna de dirección y la transmiten más a las ruedas. Este mecanismo también incluye puntas y palancas. Dependiendo del modelo del vehículo, el diseño de esta parte también puede diferir.
Además de los elementos principales en la dirección, también puede haber una dirección asistida y un sistema de absorción de impactos (amortiguador).
Diseño del sistema de dirección
Hoy en día hay muchas modificaciones en el sistema de dirección del automóvil. Incluso hay desarrollos que pueden interferir con las acciones del conductor, ajustando las maniobras del vehículo. También hay desarrollos con pilotaje automático, aunque los pilotos automáticos completos todavía están en la etapa de concepto y la legislación no permite vehículos autónomos en la vía pública.
Entre los sistemas modernos de asistencia al conductor se encuentran el mantenimiento de carril o el control del estado del conductor (por ejemplo, cuando se queda dormido, sus manos aflojan suavemente el agarre del volante, los sensores reaccionan a esta fuerza y el sistema reconstruye el automóvil al costado de la carretera).
La dirección estándar incluye los siguientes componentes:
- Volante;
- Columna de dirección;
- Accionamiento de dirección;
- Dirección asistida.
Estas son algunas de las características de estos elementos.
Volante (volante, volante)
Este simple detalle permite al conductor elegir el camino del vehículo. Los volantes modernos tienen controles que permiten al conductor activar o cambiar entre diferentes sistemas sin distraerse de la conducción.
El tamaño del volante es importante. Si el automóvil no tiene dirección asistida, entonces el volante de diámetro pequeño será más difícil de manejar. En este caso, se puede instalar un modelo de mayor diámetro. Pero, por otro lado, un volante grande también afecta la comodidad de conducción. Al mismo tiempo, el control de un automóvil con un pequeño volante es particularmente agudo.
En primer lugar, la parte superior del volante afectará la vista, o si el conductor es grande, descansará sobre sus pies, lo que también afecta negativamente la seguridad de conducción. En segundo lugar, un volante demasiado pequeño requerirá mucho esfuerzo por parte del conductor, especialmente al maniobrar a alta velocidad. Además, no es raro que los volantes pequeños oculten las señales que se muestran en el tablero.
En las tiendas de autopartes, puede encontrar volantes con diferentes formas (no solo perfectamente redondos). Se coloca una trenza en el volante para aumentar la comodidad de conducción. Los modelos de automóviles más caros tienen un volante con calefacción.
Este video analiza consejos para conductores novatos sobre el uso adecuado del volante:
Columna de dirección
Para transferir el par del volante al mecanismo de dirección, cada vehículo tiene una columna de dirección. Los elementos de control están unidos debajo del volante: interruptores para giros y limpiaparabrisas con varias funciones adicionales. En los autos deportivos, a veces se encuentran paletas de cambio que permiten al conductor cambiar de marcha o simular este cambio llevando la transmisión al modo apropiado.
En versiones anteriores, se utilizó un eje recto en la columna de dirección. En las versiones modernas, se divide en varios segmentos, que están interconectados por una transmisión cardán. Esto es por razones de seguridad: en el caso de una colisión frontal, la columna de dirección se pliega y no se pega al pecho del conductor.
Gracias a este diseño, muchos de los vehículos de última generación cuentan con una columna ajustable. Esto permite que la dirección se adapte a los datos físicos de diferentes conductores. En un automóvil premium, este elemento está equipado con ajuste automático, que a menudo tiene una memoria para varios conductores.
Para eliminar las vibraciones que provienen de las ruedas durante la conducción, se instala un amortiguador en la columna de dirección.
Mecanismo de dirección y mecanismo de dirección
La columna de dirección está conectada al volante por un lado y al mecanismo de dirección por el otro. Esta unidad está representada por un conjunto de varillas y articulaciones que transfieren fuerzas a las ruedas. El conductor utiliza energía rotacional para hacer girar la máquina, que se convierte en energía lineal en el mecanismo de dirección.
Para ello, se utiliza un par de transmisión. Básicamente es un engranaje de cremallera o un rodillo sin fin. Pero también hay otras modificaciones que tienen su propia estructura y el principio de transferir fuerzas del volante a las ruedas. Lea sobre el dispositivo y el principio de funcionamiento de la cremallera de dirección. aquí.
El mecanismo de dirección tiene dos funciones importantes:
- Proporciona rotación de las ruedas delanteras;
- Devuelve las ruedas a su posición original tan pronto como se liberan las fuerzas en la columna de dirección del lado del conductor.
Todo el mecanismo de dirección está alojado en la carcasa (cremallera de dirección). La unidad se instala en la parte delantera del automóvil (a menudo en el bastidor auxiliar delantero y, en ausencia de un marco, luego en el chasis, en la transmisión o incluso en el motor). Vale la pena señalar que cuanto más bajo esté instalado este mecanismo, más eficiente funcionará el control de la máquina.
En un diseño clásico, el mecanismo de dirección hace girar las ruedas delanteras del vehículo. Recientemente, sin embargo, los sistemas con dirección en las ruedas traseras están ganando popularidad nuevamente, como el Volkswagen Touareg de última generación. En tales sistemas a velocidades de hasta 40 km / h. las ruedas traseras y delanteras giran en direcciones opuestas. Cuando el vehículo circula a una velocidad superior a 40 km / h, las ruedas traseras y delanteras giran en la misma dirección en una curva. Esta modificación reduce significativamente el radio de giro y también mejora el manejo del automóvil en las curvas.
Dirección asistida
Dado que el mecanismo de dirección estándar para girar las ruedas (especialmente en un automóvil parado) requiere algo de esfuerzo por parte del conductor, los fabricantes han desarrollado varios tipos de amplificadores. Inicialmente, las modificaciones hidráulicas se utilizaron en el transporte de mercancías. Poco a poco, este sistema encontró su aplicación en los turismos.
La necesidad de un amplificador no apareció solo para aumentar la comodidad. El hecho es que al conducir a alta velocidad, se vuelve difícil sujetar el volante de un automóvil en las curvas, especialmente en un automóvil deportivo. La dirección asistida facilita este proceso. El sistema también recibió respuestas positivas del sexo justo.
Los amplificadores funcionan según diferentes principios. La más común es la dirección asistida. Los amplificadores eléctricos también han ganado una popularidad considerable. Pero también existen sistemas combinados que utilizan las funciones de ambas modificaciones (EGUR). Además, sobre los tipos de cremalleras de dirección en una revisión separada.
Propósito de dirección
La dirección a menudo gira las ruedas delanteras, sin embargo, también hay transmisiones de dos ejes (principalmente vehículos de gran tamaño con cuatro ejes, dos de los cuales se giran), así como modificaciones con la tracción trasera.
Ningún automóvil puede prescindir de la dirección, ya que no existe una carretera directa en el mundo. Incluso si imaginamos condicionalmente tal ruta, los obstáculos que tendrían que ser rodeados todavía aparecerían en ella. Sin la dirección, también sería imposible estacionar su automóvil de manera segura.
Si el fabricante no instalara este sistema en los coches, su controlabilidad no sería diferente de la maniobrabilidad del tren. Aunque los intentos de crear una máquina que pueda ser controlada por el poder del pensamiento no se detienen (en la foto de arriba, uno de los desarrollos de GM).
Principio de dirección
El principio de dirección es bastante simple. El conductor gira el volante, las fuerzas se transmiten a la columna de dirección. Luego entran en el mecanismo de dirección. En la versión clásica, el bastidor acciona las barras de dirección conectadas a las ruedas mediante un sistema de punta de bola.
La precisión de la rotación de la rueda depende del tamaño del volante. Además, la fuerza que debe aplicarse para girar las ruedas depende de este parámetro. Muchos modelos están equipados con dirección eléctrica o asistida, lo que permite utilizar un pequeño volante en el automóvil.
Tipos de dirección
Todos los sistemas de dirección se dividen en tres tipos:
- Cremallera y mecanismo de piñón. La mayoría de las veces se usa en autos económicos. El diseño de tal control es el más simple. Tiene un estante con dientes. Es conducido por el engranaje de la columna de dirección. Tal esquema es altamente eficiente. El único inconveniente de este mecanismo es la sensibilidad al impacto de la superficie de la carretera de baja calidad.
- Engranaje de tornillo. Esta modificación proporciona un mayor ángulo de rotación de la rueda. Es menos sensible a las cargas de choque, pero cuesta más que la anterior, ya que es más difícil de fabricar.
- Mecanismo de tornillo. Es una modificación del análogo de gusano, solo tiene una mayor eficiencia y aumenta el esfuerzo requerido para maniobrar el automóvil.
Independientemente del tipo de unidad, estos dispositivos pueden mejorar el funcionamiento de estos mecanismos:
- Booster hidráulico. Tiene el diseño más simple en esta lista. El sistema es compacto y económico de mantener. Dicha modificación incluso está equipada con algunos modelos económicos de automóviles de las últimas generaciones. Para que el sistema funcione correctamente, es necesario controlar constantemente el nivel del fluido de trabajo. La bomba amplificadora es accionada por el motor de combustión interna.
- Booster eléctrico Esta es una de las últimas modificaciones. No requiere mantenimiento complicado, así como un ajuste fino. Proporciona la máxima capacidad de respuesta de la dirección. Como su nombre lo indica, el mecanismo se ve reforzado por el funcionamiento de un motor eléctrico.
- Amplificador electrohidráulico. Esta modificación funciona sobre la base de la dirección asistida. La única diferencia es que la bomba hidráulica funciona con electricidad y no está conectada al motor, como en el primer caso. Los dos últimos desarrollos le permiten usar menos combustible en comparación con el primer tipo, ya que el sistema no está conectado con el motor.
Además de varios amplificadores, el automóvil puede equiparse con un sistema de control dinámico o adaptativo activo. Sus diferencias son las siguientes:
- Ajusta la relación de transmisión según la velocidad de la rueda. Esto garantiza la máxima estabilidad en carreteras resbaladizas. El sistema no le permite girar bruscamente el volante, evitando un exceso o un subviraje.
- El sistema dinámico funciona según un principio similar, solo se utiliza un motor eléctrico en lugar de un accionamiento planetario.
- Se considera una tecnología innovadora, ya que en tales mecanismos de dirección no hay conexión física entre el volante y el mecanismo de dirección. El sistema está controlado por una unidad de control electrónico que analiza muchos datos: desde sensores de velocidad de la rueda, fuerza de dirección, etc.
Recientemente, en algunos modelos de automóviles premium y deportivos, se instala una tecnología especial con la rotación no solo de las ruedas delanteras sino también de las traseras. Esto aumenta la estabilidad del automóvil en las curvas a alta velocidad. Las ruedas traseras giran dependiendo de la velocidad del vehículo.
Si el automóvil viaja a un máximo de 40 km / h, entonces el eje trasero gira en la dirección opuesta a las ruedas delanteras (si miran hacia la derecha desde la parte delantera, entonces las ruedas traseras mirarán hacia la izquierda).
Cuando la velocidad del automóvil sea superior a 40 km / h, al entrar en la curva, las ruedas traseras girarán en la misma dirección que las delanteras. Esto reduce el riesgo de derrape.
Requisitos de dirección
La dirección de cualquier vehículo debe cumplir los siguientes requisitos:
- Proporcione suficiente maniobrabilidad del vehículo a cualquier velocidad. El conductor debe establecer fácilmente la dirección deseada del automóvil;
- Debe ser fácil de usar para que incluso un conductor cansado pueda llegar con seguridad al lugar de descanso;
- Al girar las ruedas, la dirección debe garantizar la rodadura más limpia. En las curvas, las ruedas no deben resbalar para que el automóvil no pierda su estabilidad. Para esto, el ángulo de inclinación y rotación de las ruedas debe estar claramente calibrado;
- Regrese las ruedas en dirección recta (a lo largo del cuerpo), después de que el conductor deje de hacer esfuerzos para girar;
- Humedezca las vibraciones cuando conduzca en superficies irregulares;
- Poseer alta capacidad de respuesta a los comandos de cualquier conductor;
- Incluso si los amplificadores fallan, el mecanismo aún debe permitir que el controlador controle la máquina.
Otro parámetro que pertenece a la categoría de requisitos para la dirección es la autorización de dirección. Se describe más sobre la autorización de juego aceptable en artículo separado.
Características de dirección izquierda y derecha
Para nadie es un secreto que la ley de algunos países prevé el tráfico por la izquierda en la carretera. En este caso, el volante se instalará en el lado derecho del automóvil, y el conductor se sentará naturalmente donde es habitual ver al pasajero delantero en nuestra región.
La diferencia entre esta dirección no es solo la ubicación del volante en la cabina. El fabricante también adapta el mecanismo de dirección de acuerdo con la conexión a la caja de cambios. Pero incluso en este caso, un automóvil diseñado para su uso en carreteras con volante a la izquierda puede convertirse en condiciones de manejo a la derecha. Para hacer esto, antes de comprar el automóvil original, debe averiguar si se venden los engranajes de dirección adecuados, lo que le permite convertir este automóvil.
Algunos tipos de maquinaria agrícola utilizan un sistema hidráulico que permite instalar el volante en cualquier parte de la cabina. En este caso, la conexión entre el volante y el mecanismo de dirección es proporcionada por un sistema hidráulico, que es controlado por una bomba dosificadora.
En esta modificación, no hay reacción (incluso la de fábrica), ya que no tiene una caja de cambios con una transmisión de engranaje, gusano o tornillo. Por supuesto, en el transporte de pasajeros dicho sistema es extremadamente raro. Su aplicación principal es un equipo especial a gran escala.
Las principales averías de la dirección.
Las fallas de dirección incluyen:
- Juego del volante (del que ocurre, lea aquí);
- Golpes durante la conducción (como resultado de aflojar los pernos de montaje del mecanismo de dirección);
- Deterioro de las articulaciones de la barra de dirección;
- Desgaste de los dientes del par de transmisión (en un engranaje, cremallera, tornillo sin fin o rodillo);
- Violación del ajuste del mecanismo de engranajes;
- Fallos en el servomotor hidráulico o eléctrico (para averías y posibles opciones de reparación, lea en un artículo separado).
Para eliminar fallas, es necesario apretar todos los pernos de fijación, reemplazar las partes desgastadas y ajustar el mecanismo de pares de transmisión. En la mayoría de los casos, la dirección rara vez falla repentinamente. Gracias al mantenimiento oportuno, los elementos principales durarán lo suficiente (a menudo incluso más que el período establecido por el fabricante).
Preguntas y respuestas
¿Cuáles son los tipos de dirección? Son comunes tres tipos de mecanismos: cremallera, tornillo sin fin y tornillo. En los automóviles económicos, se utiliza el primer tipo de mecanismo de dirección. Cualquiera de ellos puede contener un amplificador.
¿Cuál es el propósito de la dirección? Proporciona el movimiento del automóvil en la dirección marcada por el conductor. El mecanismo mueve los volantes horizontalmente. Está prohibido conducir con un sistema de dirección defectuoso.
¿Cuáles son las partes principales del volante? Consiste en: un eslabón transversal, un brazo inferior, un pasador de pivote, un brazo superior, un eslabón longitudinal, un bípode del mecanismo de dirección, un mecanismo de dirección, un eje de dirección y un volante.
