Clase2 Direccion

Automóviles
Martes 4 de Octubre de
2005

La dirección

Dr. Johan Wideberg
Ingeniería e Infraestructura de los
Transportes
wideberg@esi.us.es

Sistema
Sistemade
dedirección
dirección

Automóviles

Johan Wideberg
Grupo de Ingeniería e Infraestructura de Transportes
ESI, Sevilla

1

Sistema
Sistemade
dedirección
dirección
•
•
•

Hasta comienzos del siglo pasado los vehículos de cuatro ruedas sedireccionaban haciendo girar todo el eje delantero
El principal inconveniente es el enorme volumen barrido por el eje en su
recorrido. Esto impide la construcción de vehículos compactos.
Johann Georg Lankensperger (Baviera 1779-1847) inventó un sistema en
el que las dos ruedas giraban entorno a pivotes independientes.

Automóviles

Johan Wideberg
Grupo de Ingeniería e Infraestructura de TransportesESI, Sevilla

2

Sistema
Sistemade
dedirección
dirección
•

Las ruedas estaban acopladas mediante una barra
colocada delante del eje, a la cual se podía unir el tiro de
los caballos en el caso de tracción animal.

•

El sistema fue patentado en Inglaterra por un socio de
Lankensperger, Rudolf Ackermann (compra/venta de
arte), en 1818, y desde entonces se conoce como el
cuadrilátero de Ackermann.Johan Wideberg
Grupo de Ingeniería e Infraestructura de Transportes
ESI, Sevilla

Automóviles

3

Sistema
Sistemade
dedirección
dirección

Las primeras reductoras utilizadas
fueron las de tornillo sinfin.

Más tarde, en 1932, Adler en Alemania
comenzó a usar el de piñón y cremallera
en vehículos de suspensión (delantera)
independiente. Esta reductora es muy
común en vehículos ligeros.Automóviles

Johan Wideberg
Grupo de Ingeniería e Infraestructura de Transportes
ESI, Sevilla

4

Mecanismo
Mecanismode
deAckermann
Ackermann

L

Si se pretende que todas las ruedas de un vehículo, en
curva, estén sometidas a un movimiento de rodadura puro,
sin deslizamiento, es necesario que las perpendiculares a
las ruedas del automóvil converjan en un único centro
instantáneo de rotación

O1E
L
O1E ′cot(b1) =
L
cot(b) =

cot(b) − cot(b1) =

Automóviles

OJO, solo valido
para baja velocidad
V
L

Johan Wideberg
Grupo de Ingeniería e Infraestructura de Transportes
ESI, Sevilla

5

Automóviles

Johan Wideberg
Grupo de Ingeniería e Infraestructura de Transportes
ESI, Sevilla

6

Ackermann
Ackermann
•Las ruedas directrices deben estar conectadas por un mecanismo capaz de
mantener los ángulos giradospor las dos ruedas en la relación dada por
dicha ecuación.
• Una de las más simples es la que hace uso de un mecanismo de cuatro
barras para conectar los ejes de las articulaciones de las dos ruedas
directrices.
•El mecanismo resultante se conoce como cuadrilátero de Ackermann.

Johan Wideberg
Grupo de Ingeniería e Infraestructura de Transportes
ESI, Sevilla

Automóviles

7

Mecanismo
MecanismodedeAckermann
Ackermann

δ

αfl

Automóviles

αfr

Debido a la deriva de
los neumáticos se
mueve el centro
instantáneo de giro
hacia delante.

Johan Wideberg
Grupo de Ingeniería e Infraestructura de Transportes
ESI, Sevilla

8

Mecanismo
Mecanismode
deAckermann
Ackermann
Gibbs & Chaplin 1832
Dirección a las cuatro
ruedas (modelo
erróneo)

Automóviles

Johan Wideberg
Grupo de Ingeniería eInfraestructura de Transportes
ESI, Sevilla

9

Automóviles

Johan Wideberg
Grupo de Ingeniería e Infraestructura de Transportes
ESI, Sevilla

10

Ackermann
Ackermann

•En el caso de neumáticos de goma (cuerpos
deformables) se puede acomodar un cierto ángulo de
divergencia sin dar lugar al deslizamiento global de
la rueda.
•Este ángulo es el ángulo de deriva del neumático

Johan Wideberg
Grupo de Ingenieríae Infraestructura de Transportes
ESI, Sevilla

Automóviles

11

Ángulo de Deriva

Angulo de la dirección

Ángulo de
deriva

Automóviles

Johan Wideberg
Grupo de Ingeniería e Infraestructura de Transportes
ESI, Sevilla

12

Ackermann
Ackermann
• Para definir el cuadrilátero completamente es necesario asignar
valores a dos parámetros:
– la longitud de las manivelas (que deben ser iguales por la...