El 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.

Características que deben reunir todo sistema dirección

Siendo la dirección uno de los órganos mas 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 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 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.

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.

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 cardanica, 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.

La suspensión de un automóvil tiene como objetivo el absorber las desigualdades del terreno sobre el que se desplaza, a la vez que mantiene las ruedas en contacto con el pavimento, proporcionando a los pasajeros un adecuado confort y seguridad en marcha y protegiendo la carga y las piezas del automóvil, también evitar una inclinación excesiva de la carrocería durante los virajes, inclinación excesiva en la parte delantera durante el frenado.

Las características del manejo de un automóvil dependen del chasis y del diseño de la suspensión. En un extremo se encuentra la suspensión diseñada para proporcionar un suave desplazamiento encontrado en automóviles de lujo, en el otro extremo se encuentra la suspensión diseñada para proporcionar un desplazamiento firme y tenso como la suspensión de un automóvil de carreras.

La gran mayoría de automóviles de motor poseen suspensiones que proporcionan un desplazamiento entre los discos extremos.

En el diseño de la suspensión del automóvil la diferencia entre el peso amortiguado y el no-amortiguado es importante. El peso amortiguado es la totalidad del peso que se soporta por los muelles del automóvil, lo cual incluye la carrocería, estructura, motor, componentes de transmisión y todos lo que estos contienen.

El peso no amortiguado es el de las partes entre los muelles y la superficie del camino, lo cual incluye llantas, ruedas, frenos, partes de la dirección y montaje del eje trasero.

El sistema esta compuesto por un elemento flexible (muelle de resorte (ballesta) helicoidal, barra de torsión, estabilizador, muelle de caucho, gas o aire, etc. Y un elemento de amortiguación, cuya misión es neutralizar las oscilaciones del amasa suspendida originada por el elemento flexible al adaptarse a las irregularidades del terreno.

Los elementos más comunes encontrados en los sistemas de suspensión son:

·                       BRAZOS DE CONTROL: conectan la articulación de la dirección, eje de la rueda, con la carrocería o chasis. Los brazos oscilan en ambos extremos, permitiendo movimientos hacia arriba y hacia abajo. Los extremos exteriores permiten acción oscilatoria para la conducción.

·                       ARTICULACION DE LA DIRECCION: forma del eje muñón o eje de rueda para soporte del rodamiento de masa y de la rueda.

·                       BUJES DE GOMA: los bujes torsionales de caucho permiten la acción oscilatoria hacia arriba y hacia abajo, de los brazos de control.

·                       ROTULAS: permiten la acción oscilatoria entre el extremo de los brazos de control, para el movimiento de la suspensión hacia arriba y hacia abajo para la acción de viraje del automóvil

·                       RESORTES: soportan el peso del automóvil. La flexión de los resortes en compresión y la extensión permite que las ruedas se muevan hacia arriba y hacia abajo para amortiguar la conducción

·                       AMORTIGUADORES: amortiguan la acción de los resortes, impidiendo que la suspensión tenga una acción prolongada hacia arriba y hacia abajo.

CLASES DE SISTEMAS DE SUSPENSION

INDEPENDIENTE

Una suspensión independiente consiste en que cada rueda esta conectada al automóvil de forma separada con las otras ruedas, lo cual permite que cada rueda se mueva hacia arriba y hacia abajo sin afectar la rueda del lado opuesto. La suspensión independiente se puede utilizar en las cuatro ruedas.

NO INDEPENDIENTE

En una suspensión no independiente las ruedas izquierda y derecha están conectadas al mismo eje sólido. Cuando una rueda se mueve hacia arriba o hacia abajo, hace que la rueda del lado opuesto se incline en su parte superior hacia afuera o hacia adentro. Normalmente es utilizada en la parte trasera de algunos automóviles con tracción trasera y en algunos automóviles en la parte delantera con tracción de cuatro ruedas.

SEMI-INDEPENDIENTE

Es utilizada en algunos automóviles de tracción delantera, lo cual permite un movimiento independiente limitado de cada rueda, al transmitir una acción de torsión al eje sólido de conexión.

RESORTES EN ESPIRAL

Lo resortes en espiral son los mas utilizados en los automóviles actuales, se emplean tanto en la suspensión delantera como la trasera. Un resorte en espiral es una varilla de acero enrollada. La presión requerida para comprimir el resorte es el coeficiente del resorte. El coeficiente del resorte es calculado para hacerlo compatible con cada automóvil; en algunos casos esto es distinto de derecha a izquierda. Los resortes en espiral de coeficiente variable proporcionando tasas distintas de compresión de resorte. http://www.itacr.com/25953.html

Los resortes se clasifican en función de la deflexión bajo una carga dad, la ley de Hook indica que una fuerza aplicada a un resorte hace que este se comprima en proporción directa a la fuerza aplicada. Al retirarse la fuerza, el resorte regresa a su posición original, en caso que no sea sobrecargado. Los automóviles más pesados requieren resortes más duros. Los resortes están diseñados para soportar en forma adecuada la carga y proporcionar al mismo tiempo una conducción suave y blanda como sea posible.

BALLESTA O PAQUETE DE RESORTES 

La mayor parte de muelles de hoja están fabricados en placas de acero. Se utilizan muelles de una o varias hojas, en algunos casos como en la parte delantera como la trasera. Actualmente son utilizados exclusivamente en la parte trasera de automóviles y camiones ligeros.

Unos muelles de una sola hoja son del tipo de placa de acero de espesor variable, con una sección central gruesa y delgada hacia ambos lados, lo cual permite un coeficiente de resorte variable para una conducción suave y una buena capacidad de soporte de carga. Un muelle de varias hojas posee una hoja principal con las terminales en cada extremo y varias hojas sucesivas mas cortas unidas mediante un perno central o abrazadera.

El perno central o abrazadera se ajusta al eje, lo cual impide movimiento hacia delante i hacia atrás del eje, conservándolo alineado. En algunos casos se utilizan tacones o grapadas entre las hojas con el fin de reducir el desgaste, fricción y el ruido. Los muelles de las hojas poseen un ojo en cada extremo para fijarse con el chasis o bastidor.

BARRA DE TORSION

La barra de torsión esta sujeta al bastidor y se conecta indirectamente con la rueda. En algunos casos el extremo trasero de la barra esta fijo al chasis y el delantero al brazo de control de la suspensión, que actúa como palanca; al moverse verticalmente la rueda, la barra se tuerce. Las barras de torsión pueden estar montadas longitudinalmente o transversalmente. Las barras de torsión están hechas de una aleación tratada por calor para el acero, durante la manufactura son precisamente estiradas para darles una resistencia contra la fatiga.

RESORTE DE AIRE

La membrana de resorte de aire esta fabricada de compuesto plástico o caucho sintético. Se trata de un cilindro de aire con una placa de montaje. El montaje inferior se mueve hacia arriba dentro del cilindro conforme se comprime el aire en el mismo-

CAUCHO

Lo cauchos se utilizan entre los brazos de control, los protectores, los estabilizadores y los amortiguadores. Ayuda a absorber los golpes de la carretera, permiten algún movimiento y reducen el ruido.

BRAZOS DE CONTROL

Son los acoplamientos que conectan la articulación de la dirección, la punta del eje de la rueda con el chasis o la carrocería durante el movimiento hacia arriba y hacia abajo. Están construidas en acero estampado, forjado o de aluminio forjado. Los brazos de control lateralmente angostos requieren de una varilla de refuerzo para mantener el control de la rueda hacia delante o hacia atrás.

Si los brazos de control superior e inferior poseen igual longitud. La rueda sigue perpendicular al camino, al pasar por un obstáculo, pero se mueve ligeramente hacia adentro, o cual reduce la distancia de las ruedas delanteras, altera la dirección y producen mayor desgaste de las llantas. En caso que el brazo superior sea mas corto del inferior, la rueda se inclina hacia adentro, al subir la distancia entre las ruedas no cambia, lo cual produce más control y menos desgaste de las llantas.

Los bujes de los brazos de control están colocados a presión o atornillados en los extremos interiores de los brazos, permitiendo el movimiento oscilatorio del brazo sobre el eje o sobre un perno fijo en el chasis.

La gran mayoría de bujes son de tipo de caucho torsional. De acuerdo el brazo se mueve hacia arriba o hacia abajo, se deforma el caucho que hay dentro de las corazas de los bujes interiores y exteriores, eliminando la fricción entre las partes de metal.

ROTULAS

La rotula sobre el brazo de control con el muelle de la suspensión se denomina articulación de bola de transporte de peso.

Cuando la unión de la dirección se conecta a la dirección por encima del brazo de control se denomina articulación de bola de tensión. Esta en tensión por que el peso del automóvil trata de empujar la rotula desde el nudillo.

Cuando el brazo de control esta arriba del nudillo de la dirección, empuja la rotula hacia la unión. Lo cual comprime la coyuntura de bola y por ello se le denomina articulación de bola de compresión.

La rotula sobre el brazo de control no cargado se precarga porque no transporta peso. La articulación se precarga con un disco elastometrico o con un resorte de metal. La articulación se denomina articulación de bola precargada o de fricción. La precarga es lo suficientemente grande para mantener la bola asentada durante los cambios en las cargas en las carreteras ásperas, en los desplazos laterales y en los altos de emergencia.

VARILLA DE TENSION

La varilla de tensión impide que el extremo exterior de un brazo de control se mueva hacia delante o hacia atrás, un extremo esta fijo al chasis y el otro extremo al brazo de control en un Angulo de control aproximado de 45º.

Los bujes de caucho en la parte delantera de la varilla de tensión proporcionan amortiguamiento por los golpes en la varilla de tensión.

BARRA ESTABILIADORA

Una barra inclinada o barra estabilizadora se usa en la suspensión delantera de muchos vehículos y en algunas suspensiones traseras, la barra estabilizadora es una varilla en forma de U y en cada uno de los extremos conectada a los brazos de control inferiores a través de montajes de caucho. En las curvas la fuerza centrifuga transfiere parte del peso del automóvil a las ruedas exteriores. En caso que posean suspensión independiente no se puede contrarrestar la tendencia del automóvil a inclinarse hacia el extremo de la curva.

Para reducir este efecto, los brazos de control izquierdo y derecho se conectan a una barra estabilizadora, la cual es en esencia una barra de torsión transversal, que cuando se inclina el automóvil, se tuerce para resistir el movimiento y mantener más nivelado el automóvil.

Esta especialidad presenta una amplia gama de oportunidades de trabajo.  Actualmente tenemos enorme trabajo en dar servicio de mantenimiento y reparación en diversas marcas, clases y tipos de máquinas motrices, de hecho nuestro mercado es el que presenta la mayor variedad de marcas y modelos de automóviles en Latinoamérica, presentando a su ves un crecimiento vertiginoso  (el año 2007 el crecimiento fue del 12.5% con 225.000 unidades vendidas).

La industria automotriz progresa cada día.  Los avances técnico-científicos se adoptan sin demora, resultando vehículos de mayor potencia, velocidad, rendimiento y seguridad.

El gran desarrollo que ha experimentado nuestro país en todos los aspectos ha posibilitado el crecimiento extraordinario del parque automotor, impulsando la agricultura, las actividades comerciales, industriales y de bienestar social con la incorporación de modernos automóviles que facilitan y agilizan la labor del hombre.

El automóvil como toda maquinaria necesita de un mantenimiento permanente, por lo que la formación de profesionales a nivel de mano de obra calificada, es indispensable.

El profesional de este nivel debe poseer los conocimientos, habilidades y destrezas necesarios que le permitan realizar mantenimiento y reparación de todo tipo de automóvil.

Definición de la especialidad  

Carrera técnica profesional que ofrece al estudiante una formación integral, con base en el conocimiento técnico-tecnológico de los diferentes sistemas que integran un vehículo : el Motriz, el de Transmisión de Potencia, el de Control y el de los Accesorios eléctricos y Electrónicos y de las áreas que los fundamentan, complementado con humanismo, capacidad de análisis, compromiso social, con el país y con la conservación del medio ambiente y valores éticos y morales.

Objetivo general

Capacitar técnicos de nivel medio,  profesionales en Mecánica Automotriz, con los conocimientos y habilidades suficientes para comprender y desarrollar las actividades relacionadas con el funcionamiento, diagnóstico y reparación de los componentes de un vehículo y con una formación humanística que les permita desenvolverse adecuadamente en todas sus actuaciones como parte integrante de una sociedad, comprometidos con el medio ambiente y con el país.

Objetivos específicos

En relación con el estudiante:

• Desarrollar su capacidad de comprensión, reflexión y análisis.
• Incentivar la cultura investigativa
• Inculcarle una filosofía de calidad
• Proporcionarle formación básica en campos del saber y la práctica.
• Proporcionarle una formación integral.

¿Qué importancia tiene el modulo N°5, Mantenimiento de los sistemas de suspensión y dirección?  

Las bondades de los nuevos sistemas de suspensión y dirección junto con las sofisticadas tecnologías empleadas en la fabricación de neumáticos, apunta no solo a la velocidad de desplazamiento y confort en la dirección, sino fundamentalmente a la seguridad de los pasajeros de las unidades automotrices.

Esto requiere de un servicio de mantenimiento y reparación, formado con el conocimiento tecnológico adecuado y las técnicas específicas.

Objetivo general del modulo

El alumno logrará su especialización en el mantenimiento, diagnóstico y reparación  de los sistemas de suspensión y dirección. Además adquirirá las habilidades necesarias en el manejo y uso de equipos de levante, aplicando todas las normas de seguridad pertinentes, (para ello el taller de este modulo cuenta con un equipo Heshbon de ultime tecnología, ver enlace) www.heshbon.com/new_enghome/products/pro_10/pro_12/pro_12.asp , así como del uso de las herramientas especificas para la ejecución de los trabajos pertinentes necesarios.     

Objetivos específicos de este modulo

-         Identificar los componentes y funcionamiento de una suspensión independiente.

-         Desmontar, montar, controlar y sustituir componentes defectuosos de suspensiones rígidas e independientes.

-         Describir la función, tipos y componentes de la dirección.

-         Montar, desmontar, sustituir y armar distintos tipos de direcciones.

-         Diagnosticar desgastes y rotar neumáticos.

-         Describir el funcionamiento, y verificar el estado de los componentes mecánicos en un sistema de dirección.

-         Describir el funcionamiento, y verificar el estado de los componentes de una suspensión por ejes rígidos y Mc Pherson.