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Sistema de dirección del automóvil
Salvo raras excepciones, para mantener un automóvil en la dirección deseada por el conductor, se utilizan las ruedas delanteras, desviándolas de la posición recta al frente hacia un lado o hacia el otro a través de un mecanismo especialmente construido para ello. Al conjunto de piezas que sirven para ese propósito es a lo que se le llama sistema de dirección.Primero la geometría.
A primera vista podría parecer que ambas ruedas, para tomar una curva deben tener el mismo ángulo de desviación con respecto a la marcha en linea recta, pero esto no es así, veamos porqué.
Nos auxiliaremos de la figura 1. Cuando se toma una curva, las ruedas se desplazan por circunferencias de radio diferente, la rueda más externa circulará por una circunferencia de radiomayor (OA) que la rueda interna (OB), por lo que ambas ruedas, además de girar a velocidades diferentes, deben adquirir un ángulo distinto para adaptarse a la dirección que deben llevar. Si el sistema de accionamiento de las ruedas no cumple este principio, entonces necesariamente se produce el arrastre lateral de ellas con el consiguiente desgaste de la zona de rodamiento y una resistenciaadicional al movimiento del vehículo. El arrastre lateral adicionalmente implica que se pierda un tanto la seguridad de giro del automóvil.
Para conseguir que cada una de las ruedas delanteras tome la posición adecuda durante un giro para tomar una curva se utiliza lo que se llama el trapecio de dirección. Observe la figura 1, notará que del mismo eje de pivote de la rueda salen dos brazos el A-C y el B-D, ambos están solidarios a la rueda y son los que la hacen pivotar, además hay una barra de acoplamiento C-D que une los extremos de estos brazos, la que junto con el eje de soporte de las ruedas A-B forman el trapecio de dirección mencionado. Esta barra C-D hace que necesariamente si una rueda pivota la otra lo haga también pues están unidas a través de ella.
Concentrémonos ahora en eldibujo de la izquierda de la figura 1, que representa la marcha en linea recta, note que las prolongaciones de los brazos de las ruedas A-C y B-D se cortan en el centro del eje trasero del automóvil es decir están ligeramente inclinados con respecto a la trayectoria del vehículo mientras todas las ruedas marchan de forma paralela, esto hace que el ángulo entre el eje de las ruedas y los brazos omanguetas del trapecio no sea un ángulo recto (ángulo Z).
Cuando se hace pivotar una rueda, como se indica en el dibujo de la derecha, y debido precisamente a la posición de las manguetas y al ángulo a, ambas ruedas se inclinan una cantidad diferente, representados como a y b, siendo el ángulo a mayor que el b, lo que satisface la condición necesaria para que cada una se mueva por el perfil de curva deradio mayor o menor según sea la rueda interior o exterior.
Un buen diseño del trapecio hace que las prolongaciones de los ejes de las ruedas directrices se corten en un punto sobre la prolongación del eje trasero (punto O'). Este punto de corte estará mas cerca de las ruedas traseras a medida que el ángulo de las ruedas se hace mayor, y resulta en el infinito cuando se marcha en linea recta.Figura 1



El esquema presentado es el mas simple posible y se usa preferentemente en camiones pesados con un eje de carga transversal entre las ruedas delanteras, los automóviles ligeros tienen suspensión independiente en las ruedas delanteras por lo que la barra C-D puede estar constituida por varias partes articuladas, pero siempre conservando el principio del trapecio.
La colocación delas ruedas además tiene que satisfacer otras condiciones geométricas, las que se describen aquí.
El mecanismo.
Hay dos formas básicas para el sistema que convierte el giro del volante en movimiento de las ruedas:
1. Con reductor de tornillo sin fin.
2. Con piñón y cremallera.
Con reductor de tornillo sin fin.
En la figura 2 se muestra un esquema que corresponde a uno de los tantos posibles...