Inspección de dirección y suspensión: mantener los ángulos en línea con Ackermann

Sep 17, 2023

La mayoría de la gente considera que la barra de neumático común es de baja tecnología. Pero, cuando considera cómo han evolucionado las suspensiones delanteras de ejes rectos a diseños independientes, la barra de dirección ha tenido que adaptarse a nuevos ángulos y geometría.

Mantenerlo en la carretera fue simple con el eje recto. Un eje de viga con dos husillos unidos con pernos maestros colocados en un ángulo llamado "inclinación del perno maestro". El ángulo mantiene el radio de giro y pasa por el centro de la zona de contacto del neumático. Un eslabón de arrastre y una barra de acoplamiento conectan los husillos al mecanismo de dirección. Las ruedas se giran en dos ángulos diferentes con la rueda interior girada más que la exterior para evitar que la llanta interior roce y provoque el desgaste de la llanta.

Un tipo con el nombre de Ackermann en 1881 patentó la geometría que permitía que las ruedas internas y externas giraran en diferentes ángulos.

Hay muchos SUV con tracción en las cuatro ruedas, camionetas de trabajo liviano y mediano que todavía usan un eje delantero recto. Todo es igual, excepto que el eje tiene un diferencial y juntas universales o homocinéticas para permitir que las ruedas giren.

En 1934, GM hizo su primer intento con una suspensión independiente con suspensión "Knee Action" en el Chevrolet. Cinco años más tarde, GM volvió a intentarlo con la suspensión delantera independiente de doble horquilla. Esto trajo una nueva serie de desafíos para el diseño del varillaje de dirección.

Los brazos oscilantes de suspensión independientes, que ahora se denominan brazos de control, se mueven en arco desde su unión al chasis. Los brazos de control superior e inferior tienen diferentes longitudes para que la zona de contacto de la rueda y el neumático mantengan la misma posición a medida que se mueve la suspensión.

El término inclinación del perno rey ahora se denomina "inclinación del eje de dirección" (SAI). Una suspensión de puntal hace lo mismo al alinearse con el SAI para compensar el brazo de control inferior. La dirección del eje recto se modificó para la suspensión independiente moviendo el sector del mecanismo de dirección a una posición vertical y uniendo el brazo pitman y el enlace de arrastre a un brazo loco. La barra de acoplamiento se reemplazó con dos barras de acoplamiento y se unió al eslabón de arrastre. Esta modificación se convirtió en lo que se llama un mecanismo de dirección convencional.

Bump Steer: Qué fastidio Los tirantes del mecanismo de dirección convencional se mueven en arco al igual que los brazos de control. Cuando una rueda choca contra un bache, el movimiento de la barra de dirección hará que la rueda sea remolcada. Esto se conoce como dirección de golpe. Lo mismo ocurre cuando el chasis rueda en una esquina. Esto se puede denominar bajo dirección. La longitud y la ubicación de los tirantes y el arco en el que se mueven están diseñados para minimizar los golpes y balanceos de la dirección.

Funcionamiento del mecanismo de dirección convencionalEl mecanismo de dirección puede ser de tornillo sinfín y sector o de bola recirculante y sector.

El sector es una sección de un engranaje que hace girar un eje. Adjunto al eje del sector hay un brazo pitman. El brazo pitman está conectado a una junta fija ubicada en el enlace de arrastre. El enlace de arrastre está conectado al brazo libre, que tiene dos juntas fijas. Una junta fija tiene un asiento cónico o recto que hace que el brazo libre y el brazo pitman se muevan en el mismo plano. El eslabón de arrastre se mueve en un plano paralelo al brazo pitman y al brazo libre. Los extremos de la barra de acoplamiento son rótulas conectadas al muñón de la dirección. La barra de acoplamiento está unida al eslabón de arrastre por una junta fija llamada eslabón central. Los eslabones centrales mantienen la posición de la barra de acoplamiento con respecto al eslabón de arrastre.

Hay variaciones en la configuración convencional. Las más notables son las minivans Chevrolet Astro y GMC Safari, donde hay dos brazos libres que soportan el enlace de arrastre. El brazo pitman del mecanismo de dirección está montado en una posición vertical y montado en un segundo enlace de arrastre.

Inspección del mecanismo de dirección convencionalLa mejor manera de inspeccionar el sistema de dirección es con el vehículo en el suelo o sobre las placas de giro de un bastidor de alineación.

Inspeccionar de la manera correcta La inspección debe comenzar con los brazos pitman y locos. Deben permanecer en el mismo plano cuando las ruedas se giran de tope a tope. En el caso de la mini furgoneta, lo mismo se aplica al segundo enlace de arrastre. Algunos brazos intermedios tienen un juego longitudinal específico que se mide con un medidor de tensión de resorte.

El siguiente es el mecanismo de dirección. Compruebe si hay fugas en el eje del sector. Si estos componentes están bien, verifique el juego en el volante. Tanto el tornillo sinfín como el sector y la bola de recirculación tienen un tornillo de ajuste de empuje. Una regla general dice que debe haber de una a dos pulgadas de juego libre en el volante y que no se atasque cuando el volante se gira de tope a tope. Hay un tornillo de ajuste de empuje ubicado sobre el sector. Ajustar el tornillo puede cambiar la cantidad de juego libre en el mecanismo de dirección. Es importante seguir los procedimientos de ajuste recomendados, ya que algunas marchas no se pueden ajustar en el vehículo.

Operación de cremallera y piñón El pistón de asistencia de potencia hidráulica es parte de la cremallera y las varillas de unión están unidas directamente al engranaje de la cremallera utilizando una carcasa roscada para sujetar la bola. En estas aplicaciones, los tirantes están conectados a la cremallera. Se necesita una herramienta especial para quitar la rótula de la cremallera sin dañar el sello del cilindro de potencia. Una variación del mecanismo de dirección de piñón y cremallera es el despegue central. Las varillas de unión se fijan al centro del portaequipajes y el cilindro de asistencia eléctrica se mueve al final del portaequipajes. La longitud extendida de las varillas de unión del despegue central está diseñada para reducir la cantidad de sacudidas y balanceo de la dirección. La cremallera tiene un ajuste para el engranaje de piñón a la holgura de empuje de la cremallera. El ajustador se compone de una zapata y un mecanismo de ajuste ubicado debajo del piñón. Tiene la misma función que el tornillo de empuje de tornillo sinfín y sector o de bola y sector.

Inspección de cremallera y piñón La mayoría de los bastidores producidos hoy en día son asistidos por energía. Los tirantes están conectados directamente al conjunto de engranajes de cremallera.

Una rótula conecta la barra de dirección a la cremallera y un extremo de la barra de dirección, que también es una rótula que se une al muñón de la dirección. El mecanismo de dirección de despegue central utiliza casquillos de goma para sujetar las varillas de unión al centro de la carcasa de la cremallera.

Tirantes Entre 45 y 60 mph, una vibración y un zigzagueo van y vienen. ¿Son los tirantes o la articulación de la dirección? Lo más probable es que el zigzagueo sean los tirantes. Si el vehículo se desvía y requiere constantes correcciones de dirección, la conexión o el mecanismo de dirección deben ser la causa. Comencemos con un mecanismo de dirección convencional. Los extremos de la barra de acoplamiento son rótulas conectadas al muñón de la dirección. No debe atar o terminar el juego. Los enlaces centrales deben permanecer paralelos al enlace de arrastre. La mejor manera es una operación de dos personas. Una persona debe girar el volante de tope a tope mientras la segunda observa el extremo de la barra de acoplamiento y el eslabón central. El mejor lugar para comenzar es el lado del pasajero, ya que es el más cercano a las salpicaduras de la carretera y los bordillos. Si se trata de un mecanismo de dirección de piñón y cremallera, son los tirantes.

Hay dos tipos diferentes de juntas. El extremo interior de la barra de acoplamiento es una rótula conectada directamente a la cremallera de dirección. Para reemplazar una junta interna se requieren herramientas especiales para quitar la tuerca y el casquillo del bastidor. La herramienta evita daños en los sellos del pistón de potencia. El extremo exterior de la barra de dirección es el mismo que el de un mecanismo de dirección convencional y está conectado al muñón de la dirección. El engranaje de piñón y cremallera de despegue central requiere el uso de una herramienta especial y lubricante para instalar nuevos casquillos OE. La placa de bloqueo y las arandelas de cubierta adecuadas deben instalarse correctamente para evitar daños en la carcasa del bastidor.

Herramienta correcta Hay muchas herramientas para trabajar en el varillaje de dirección. El más antiguo es el tenedor de salmuera, que se usa para separar la junta del varillaje. Funciona, pero puede dañar una funda de sellado. Hay extractores que pueden causar menos daño, pero cuestan más. Si no le gustan las herramientas especiales, gire la tuerca y no la fuerce. Consigue un martillo más grande.

Cada vez hay más vehículos con suspensiones independientes en las cuatro ruedas donde la suspensión trasera tiene los mismos componentes que la delantera. La única diferencia es que la mayoría no tendrá mecanismo de dirección. A medida que estos vehículos envejecen, aumentará la necesidad de mantener y reparar estas suspensiones.