La columna de dirección tiene una gran influencia en la seguridad pasiva y permite la regulación del volante para facilitar la conducción. La caja de dirección transmite el movimiento giratorio a través del árbol hasta la caja, que transforma el movimiento giratorio en otro transversal del vehículo. Este movimiento transversal se transmite a los brazos de acoplamiento, que hacen girar las ruedas alrededor del eje del pivote.

Tipos de Cajas de Dirección

Existen varios tipos de cajas de dirección, entre ellos:

• Cremallera
• Cremallera de relación variable
• Tornillo sinfín y sector dentado
• Tornillo sinfín y rodillo
• Tornillo sinfín y dedo
• Tornillo sinfín y tuerca
• Tornillo sinfín y tuerca con bolas circulantes

Cremallera

La cremallera se caracteriza por su mecanismo desmultiplicador. Está construida por una barra dentada que se desplaza en el interior accionada por un piñón. Es la más utilizada en los turismos y se une directamente al brazo de acoplamiento de las ruedas.

Dirección de Relación Variable

Este tipo de dirección resuelve problemas de conducción. Su principal característica es la cremallera dentada con módulo variable y ángulo de presión variable, lo que permite una relación corta ideal que se reduce cuando la cremallera se desplaza hacia los extremos, accionada por un piñón normal.

Tornillo Sinfín

Un tornillo sinfín transmite su movimiento de rotación a un dispositivo de traslación que engrana con el mismo.

Tornillo Sinfín y Sector Dentado

El movimiento se transmite a la palanca de mando a través de un sector dentado que engrana con el tornillo sinfín.

Tornillo Sinfín y Rodillo

Gira desplazando lateralmente el rodillo, produciendo un movimiento angular en el eje de la palanca de ataque.

Tornillo Sinfín y Dedo

El dedo se desplaza sobre las ranuras del sinfín, transmitiendo un movimiento oscilante a la palanca de ataque.

Tornillo Sinfín y Tuerca

Al girar, produce un desplazamiento longitudinal que se transmite a la palanca de ataque.

Tornillo Sinfín y Tuerca con Circulación de Bolas

Una cremallera exterior transmite el movimiento a un sector dentado y a la palanca de ataque.

Palanca de Ataque

Unida a la salida de la caja mediante estriado fino, recibe el movimiento de rotación de la caja para transmitirlo en angular a la barra de mando.

Barra de Mando

Transmite el movimiento direccional, el mecanismo ataca directamente al brazo de acoplamiento de las ruedas.

Brazo de Acoplamiento

Transmite a las ruedas el movimiento de la caja, su misión es el desplazamiento lateral de las ruedas.

Barras de Acoplamiento

Realiza la unión de las dos ruedas, asegurando que el movimiento sea simultáneo y conjuntado. Hace elástica la unión entre los brazos de acoplamiento de las ruedas.

Rótulas

Permite el desmontaje y realiza la unión elástica entre la caja y el brazo de las ruedas, corrigiendo la convergencia.

Geometría de la Dirección

Ackerman

Las trayectorias descritas por las 4 ruedas del vehículo al describir una curva han de ser circunferencias concéntricas. Debe haber un solo centro de giro para las 4 ruedas, el centro instantáneo de giro.

Ángulo de Caída

Es el ángulo comprendido entre la horizontal y el eje de la mangueta en el plano transversal del vehículo.

Funciones:

• Compensa la deformación por flexión del tren delantero.
• Desplaza el peso del vehículo sobre el eje.
• Evita el desgaste del neumático y rodamientos.
• Reduce el esfuerzo de giro del volante.

Síntomas:

• Desgaste anormal y rápido de neumáticos.
• Desgaste creciente de la banda de un lado a otro.
• Desgaste interior de la banda por caída positiva.
• Desgaste exterior de la banda por caída negativa.

Ángulo de Salida

Es la prolongación del eje del pivote sobre el cual gira la rueda para orientar con la prolongación del eje vertical que pasa por el centro de apoyo de la rueda.

Funciones:

• Reduce los esfuerzos para realizar la orientación.
• Mejora el desgaste neumático.
• Favorece la reversibilidad.

Síntomas:

• Desgaste anormal y rápido de neumáticos.
• Desgaste creciente de la banda de un lado a otro.
• Dureza en la dirección por el ángulo de salida.
• Reacciones en la dirección por el ángulo de salida.

Ángulo de Avance

Es la prolongación del eje del pivote con el eje vertical que pasa por el centro de la rueda en sentido de avance.

Funciones:

• Mantiene la dirección estable y precisa.
• Favorece la reversibilidad.
• Evita las vibraciones en la rueda.
• Aumenta en las ruedas directrices y disminuye en las motrices.
• Aumenta el ángulo de caída de la rueda exterior.
• Disminuye el ángulo de caída de la rueda interior.

Síntomas:

• Poca reversibilidad y dirección poco estable por avance insuficiente.
• Dirección muy reversible y dura e inestable por avance excesivo.

Convergencia

Determina el paralelismo que hay entre los ejes longitudinales de las ruedas visto por arriba y en sentido de la marcha. Permite girar las ruedas de cada eje y evita que estas derrapen con el desgaste del neumático.

Cotas Conjugadas

Formada por el ángulo incluido y el de avance. Permite reducir los efectos de reacción del suelo sobre las ruedas, disminuir el desgaste de las rótulas y rodamientos, y aplica los pesos sobre el rodamiento interior al buje.

Ajuste de Avance y Caída

Para ajustar las ruedas delanteras se debe levantar el vehículo, desmontar la rueda delantera, apoyar el brazo de control de vía en un gato, observar la posición de montaje y determinar la nueva medida.