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8/16/2019 Mecánica Automotriz - Power Unidad 4
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MECÁNICA
AUTOMOTRIZ
Lic. Antonio R. VidalesLic. en Criminalística / Gestor en Seguridad Vial
Mat. Prof. N° 114 – Prov. de Corrientes
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“Sistema de
Dirección ”
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¿A qué
llamamosSistema deDirección?
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Es el conjunto de mecanismos o elementosque permiten que el automóvil trace una
trayectoria fijada por el conductor.
Función: es la de guiar al vehículo, orientar lasruedas, orientar los modos directrices, que
simultáneamente son los delanteros, aunque
existen vehículos en los que son cuatro (4) losmodos directrices.
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Requisitos
para unabuenadirección
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• Docilidad: el accionamiento para realizardistintas maniobras debe hacerse con unmínimo esfuerzo.
• Seguridad: dependerá de la guiabilidaddel sistema, la calidad de los materiales
empleados y de su correcto
mantenimiento.
• Precisión: el sistema no debe ser ni muyduro ni muy blando, para lo cual no debe
existir juego entre los elementos
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• Irreversibilidad: el volante ha detransmitir el movimiento a las ruedas,
pero éstas, a pesar de las irregularidades
del terreno no deben transmitir las
oscilaciones al volante.• Retorno: cuando el volante luego de
realizar un giro debe volver a su posición
inicial.• Estabilidad: esto permite que el vehículo
se pueda desplazar en línea recta sin
que se desvíe sensiblemente.
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Componentesque lo integran
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Volante dedirección
Árbol dedirección
Caja y
Engranajesde
dirección
Palancas yBarras dedirección
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Volante de Dirección: es el órgano demando de este sistema. Los detalles de
construcción varían según el fabricante.
Circulando en línea recta no debe dificultarla visión del tablero del vehículo.
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Árbol de Dirección: está encerrado en unacaja fijada por el extremo inferior en la cajade engranajes de dirección y, en el centro o
en su parte superior, por una brida o
soporte que lo sujeta al tablero o a la
carrocería del vehículo. Su extremo
superior se une al volante.
Al conjunto árbol y caja se le denominacolumna (árbol) de dirección.
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Árbol de dirección partido: para evitar que las vibraciones delsistema de dirección, debidas a las irregularidades del terreno o al
funcionamiento del motor, se transmitan al volante, a veces sedispone del árbol de dirección en 2 piezas unidas mediante una
junta elástica.
Además, en caso de choque frontal el árbol cederá por esa junta,
evitando el impacto del conductor con el volante.
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Caja y Engranajes de Dirección: la funciónprincipal del engranaje es la de transformarel movimiento de giro del volante en
movimiento lineal del brazo de dirección y
con ello orientar las ruedas.
En el mecanismo o engranaje de dirección
se produce el efecto desmultiplicador delgiro del volante.
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Este se monta en el interior de una caja cerrada, fijada en el bastidor, para preservarledel polvo y suciedad y contener el aceite de
engrase, sirviendo de soporte al mecanismo de
dirección, al volante y al brazo de dirección.
Está sección debe transformar el pequeño
esfuerzo realizado por el conductor en otroesfuerzo mayor y a su vez mantener fija laorientación de las ruedas a pesar de las
irregularidades del terreno.
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Palancas y Barras de Dirección: son loselementos que transmiten el movimientoobtenido en el engranaje de dirección.
Las palancas o brazos de acoplamiento
llevan un cierto ángulo de inclinación para
que su prolongación coincida sobre el
centro del eje trasero y, de este modo,asegurar una mayor estabilidad y un buen
giro.
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Elementos delEngranaje de
Dirección
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Según la forma y los elementos empleados o la
existencia de mecanismos especiales
acoplados para transmitir el esfuerzo de giro a
las ruedas, se clasifican en:
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Engranaje de Tornillo sin fin: este engranajegira solidario al árbol de direccióntransmitiendo un movimiento de rotación a
un dispositivo de traslación, que luego
transmite este movimiento a las barras de
acoplamiento por medio de articulaciones.
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Tornillo sin fin
Mecanismo de traslación (tuerca)
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Engranaje de Cremallera: se trata deengranajes más empleado actualmente, elcual va unido directamente al brazo de
acoplamiento de las ruedas, teniendo un
gran rendimiento mecánico, de granprecisión, particularmente en vehículos con
motor delantero y tracción, por disminuir
gradualmente el esfuerzo a realizar.Su accionamiento es muy suave y larecuperación es buena, resultando un
sistema muy seguro.
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Dirección
Asistida oServodirección
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El objeto es disminuir el esfuerzo a realizar porel conductor para conseguir el giro de las
ruedas, a bajas velocidades o
estacionamientos, para ello se añaden alsistema de dirección normal (mecánico) ciertos
mecanismos de asistencia. Estos mecanismos
son muy utilizados en vehículos pesados o
aquellos que levan gran superficie derodadura.
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Hidráulica: cuando el sistema no se mueve
en ninguna dirección (no se mueve elvolante), el líquido atraviesa dos orificios de
iguales. Al mover el volante, se acciona un
distribuidor de corredera que abre unorificio y cierra otro, por lo que el líquido
ejerce una presión sobre un lado del pistón,
que ayuda al engranaje de dirección a
orientar las ruedas en el sentido indicado
con el volante.
La presión aplicada depende del esfuerzo
del conductor sobre el volante.
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Neumática: de similar funcionamiento al
sistema anterior, pero con algunos órganosmás. Se emplea, generalmente, en
vehículos con circuito de frenos de aire
comprimido.El aire va al distribuidor y de ahí a la válvula
de descarga rápida, que lo manda al
cilindro, al extremo correspondiente,
ejerciendo presión sobre el émbolo que, al
desplazarse, comunica movimiento al brazo
direccional de las ruedas.
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Cotas deDirección
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La finalidad principal de éstas es hacer que ladirección sea estable, gracias a la fuerza que
se origina en las ruedas y articulaciones de las
manguetas como consecuencia de estas
medidas.
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Geometría de la Dirección: se designa con
este nombre a los ángulos y medidas quedebe tener un buen sistema de dirección
para que sea:
- Estable: cuando soltamos el volantedesplazándose el vehículo, en línea recta,
tiende a mantenerse sin desviarse y una
vez efectuado el giro tiende a tomar otra
vez línea recta.
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- Progresiva: cuando para un mismo radio
de giro del volante, las ruedas giran mássegún el ángulo que ocupe este, es decir,
que no hay que efectuar giros grandes en el
volante para que las ruedas viren mucho.- Semi-reversible: para que lasrepercusiones de las desigualdades del
terreno no lleguen al volante, si bien el
conductor debe percibir la calidad del
estado de la calzada.
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Geometría de las ruedas: medidasconstituidas por los ángulos de “avance,
salida, caída y convergencia”, a los que se
puede añadir el ángulo de “divergencia oángulo de viraje”, que aunque no interviene
en la estabilidad en línea recta es muy
importante en las curvas.
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- Ángulo de avance: el eje del pivote no esvertical, sino que por debajo apunta hacia
adelante formando un ángulo, dando fijeza
a la dirección. Si el ángulo de avance esmenor del debido, la dirección se hace
errante (vagabunda) y si es excesiva tira
hacia un lado produciendo una vibración
oscilante. Hace que la dirección sea establey que, luego de tomar una curva, las ruedas
tiendan a volver a la posición de línea recta.
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- Ángulo de salida: el pivote, además delavance longitudinal, tiene una inclinacióntransversal llamada salida o inclinación, que
se mide por el ángulo que forma el eje delpivote con la vertical de 4° a 9°. El ángulo
de salida viene dado por construcción del
eje y no es regulable sino torciendo éste.
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La combinación de
avance y salida hace
que la prolongacióndel eje del pivote
encuentre el terreno
lo más próximo
posible al centro de labase de apoyo de la
rueda.
Esto da como resultado el conseguir dar estabilidada la dirección y ayudar a restablecer la posición delvolante después de un giro, posición que puede serrecobrada sin intervención del conductor.
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- Ángulo de caída: es el ángulo que formala prolongación del eje de simetría de larueda con el eje vertical que pasa por el
centro de apoyo de la rueda.
Con un exceso de caída, los neumáticos sedesgastan más por los bordes exteriores, y
con una falta de caída, se degastan más
por los bordes interiores. El ángulo de caídapositivo reduce el desgaste del mecanismo
de dirección y facilita el manejo de la
misma.
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El ángulo de caída puede ser negativo (cuando la rueda
están más cercanas del chasis en su parte superior; caenhacia el exterior) o positivo (cuando la rueda está más
separada del chasis en su parte superior; caen hacia el
interior) dependiendo del fabricante.
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- Convergencia y Divergencia: En los
vehículos de propulsión se compensa latendencia de las ruedas delanteras a
abrirse durante la marcha, haciendo que las
prolongaciones de sus ejes se corten por
delante del vehículo, lo cual significa que
las ruedas son convergentes.
La convergencia de dos ruedas se mide por
la diferencia de distancias entre la parteanterior y la posterior de las llantas de
dichas ruedas, fijándose con el vehículo
parado.
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En los vehículos de tracción delantera, las
ruedas tienden a cerrarse (divergencia) por
lo tanto se las ubica abiertas para que en
marcha se logre una perfecta dirección. Enlos vehículos de tracción trasera se produce
el efecto contrario.
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Dependiendo de los valores de los ángulosde salida, caída y avance, la convergencia
puede ser positiva (convergencia) o, más
usualmente, negativa (divergencia).
Las cotas de avance y salida afectan al pivote y la caída y convergencia afectan ala mangueta.
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“Sistema de
Suspensión ”
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Concepto
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Es el conjunto de elementos elásticos que se
interponen entre los órganos suspendidos
(bastidor) y los no suspendidos (eje de las
ruedas), a efectos de absorber las reacciones
producidas en las ruedas por lasirregularidades del terreno, para conseguir
comodidad, estabilidad y evitar roturas y
desgastes.
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Tipos deSuspensión
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- Suspensión Mecánica: compuesta porelementos puramente mecánicos, tales como
los muelles, ballestas, barras de torsión, etc.,
utilizadas normalmente en los vehículosligeros.
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Los elementos de está deben sersuficientemente resistentes para que los
esfuerzos a que se les someta no les
produzcan deformaciones permanentes,altamente elásticos para que los elementos no
suspendidos no pierdan contacto con lo
calzada. Deben estar provistos de unos
elementos amortiguadores que frenen las
oscilaciones de estos muelles, aumentando la
estabilidad del vehículo.
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Estos están constituidos por:1. Los muelles: son los elementos que recogen
directamente la irregularidad absorbiéndola en
forma de deformación. Tienen buenaspropiedades elásticas pero no absorben bien la
energía mecánica tendiendo a deformarse
indefinidamente.Existen 3 tipos de muelles:
a) Ballestas: es un muelle formado por una serie de láminas
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a) Ballestas: es un muelle formado por una serie de láminas
planas, de acero especial de alto coeficiente de elasticidad,
y que tiene propiedades de elevada resistencia. Para que
el funcionamiento de estas articulaciones sea silencioso y noprecise engrase, se usan los “silentblock” (es un bloque
silencioso, antivibratorio, fabricado con caucho o tejido de hilo
de acero inoxidable).
b) Muelle Helicoidal: consisten en un arrollamiento helicoidal
con varilla de acero elástico, generalmente, de forma circular.
Los muelles reciben esfuerzos de compresión, pero debido a
su disposición helicoidal trabajan a torsión.
c) Barra de torsión: Su funcionamiento se basa en la
resistencia que ofrece una barra de acero elástico, impidiendo
las oscilaciones transversales del bastidor. Actúa de forma
parecida al funcionamiento de los muelles.
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BALLESTAS
MUELLE HELICOIDAL
BARRA DE TORSION
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2. Amortiguadores: son dispositivos que, sin
impedir el movimiento del muelle, lo frenan,
reduciendo su amplitud y el número de sus
oscilaciones, impidiendo que las
irregularidades del terreno o las inestabilidadesdel vehículo se transmitan en su totalidad al
chasis, garantizando la comodidad de los
ocupantes y la estabilidad de la carga.Cuando los muelles oscilan excesivamente es
debido al mal funcionamiento de los
amortiguadores por no cumplir su cometido.
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El amortiguador más utilizado es el hidráulico
telescópico.
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3. Barra estabilizadora: tiene la misión degarantizar la estabilidad del vehículo cuando
éste, debido a las irregularidades del terreno o
a las curvas, tiende a perder dicha estabilidad.
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- Suspensión Hidráulica: compuesta por una unidadhidráulica para cada una de las ruedas y fijada al
chasis, que desempeña las funciones de los muelles
y de los amortiguadores.
- Suspensión Oleoneumatica: compuesta por unsistema mixto de elementos hidráulicos y neumáticos.
- Suspensión Neumática: compuesta por fuelles ocojines de aire comprimido que colaboran con los
elementos mecánicos.
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Tipos de
Sistemas de
Suspensión
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1. Suspensión Delantera: mayoritariamente losvehículos están dotados de suspensiónindependiente en el eje delantero, que elimina
el peso no suspendido respecto al eje rígido.
También aumenta el contacto de las ruedas encualquier terreno, permitiendo aumentar la
flexibilidad de los resortes sin temor al
cabeceo.
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a) Suspensión por trapecio articulado: conformado
por 2 brazos triangulares que se articulan por su base a
la carrocería, y por su vértice a los brazos del pivote ymangueta, los cuales soportan la rueda delantera y el
cubo, articulándose al resto por medio de rótulas. Un
tirante absorbe los esfuerzos de frenado.
Entre uno de los brazos y la carrocería se interponen un
muelle (resorte helicoidal) y un amortiguador, con objeto
de absorber las irregularidades del terreno.
Los brazos no son paralelos ni de igual longitud, siendomás corto el superior, con lo cual, al subir y bajar la
rueda, no conserva su verticalidad, dado que se inclina
ligeramente hacia adentro, lo que mejora el
comportamiento en las curvas.
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a) Suspensión tipo “Mac Pherson” : Consta de un brazoúnico, tirante diagonal y de un soporte telescópico encada rueda delantera.
La mangueta forma parte de la mitad inferior del
soporte telescópico. Este soporte gira al hacerlo ladirección y se une a la carrocería por medio de un
elemento elástico. Por debajo, una rótula lo une al
brazo inferior.
En este sistema la carrocería ha de serverdaderamente resistente en la fijación de los
soportes, con objeto de absorber los esfuerzos
transmitidos por la suspensión.
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2. Suspensión Trasera: entre las suspensionestraseras se destacan las siguientes:
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a) Suspensión con eje rígido (“ Hotchkiss”): sistemaempleado en los vehículos de propulsión, constandode un eje rígido con ballestas en sus extremos.
El extremo anterior de cada ballesta se monta un
cojinete y el posterior se une a la carrocería o chasispor medio de una articulación. El grupo cónico-
diferencial, palieres y cubos, constituyen una sola
unidad.
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b) Suspensión de semiejes oscilantes: La peculiaridadde este sistema es que el elemento de rodadura y elsemieje son solidarios (salvo el giro de la rueda), de
forma que el conjunto oscila alrededor de una
articulación próxima al plano medio longitudinal del
vehículo.
Este tipo de suspensión no se puede usar como eje
directriz puesto que en el movimiento oscilatorio de
los semiejes se altera notablemente la caída de lasruedas en las curvas. Completan el sistema de
suspensión dos conjuntos muelle-amortiguador
telescópico
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c) Suspensión independiente: tiene la misión deconseguir la amortiguación del bastidor sobre los 2ejes rígidos que conforman (delantero y trasero). Sin
embargo, si una rueda encuentra en el camino un
obstáculo, al salvar su oscilación, repercute en la otra
a través de la rigidez de los ejes.
Para salvar este inconveniente, se recurre a hacer
independientes las ruedas, por medio de la
suspensión llamada por “ruedas independientes”. Deesta forma no se comunican mutuamente las
vibraciones y choques que sufren
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En la suspensión independiente de las ruedas, se
sustituye el eje rígido por un conjunto de brazosarticulados. Este sistema permite a cada una de las
ruedas conservar su eje vertical a pesar de las
irregularidades del terreno. Disminuye el peso de los
elementos no afectados por la suspensión.
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Dependiendo de si el vehículo es de tracción o
propulsión, la suspensión independiente puede ser delos siguientes tipos:
- De trapecios articulados- De semiejes estabilizadores
- De brazo arrastrado
- De brazo semi-arrastrado
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Sistemas
especiales de
Suspensión
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a) Suspensión conjugada: es la que enlaza las ruedas
delanteras y las traseras, generalmente las de unmismo lado, en sus oscilaciones, es decir, un sistema
en que los elementos de la suspensión del eje
delantero están intercomunicados con los de la
suspensión del eje trasero.
b) Sistema Hydrolastic: en este sistema cada una de las
ruedas posee una unidad hidráulica de suspensión quedesempeña las funciones de muelle y de amortiguador
y va fijada al chasis..
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