Direcció (mecànica)
La direcció en un automóbil o un vehicle en general, és el conjunt d'òrgans, que governats per el conductor, poden modificar la direcció de la seva trajectòria i per tant fer girs .
Quan el conductor, actuant sobre el mecanisme, varia el angle de les rodes directrius ( en el cas de que sigui un vehicle terrestre ) respecte al eix del vehicle, es crea un esforç, entre la carretera i la banda de rodament, que gira el vehicle. Axó no es aplicable en el cas de els trens, ja que aquests son guiats per mitja de les vies i les pestanyes de les rodes.
També és mitjançant la variació de la diferència d'esforços entre les dues parts d'un vehicle que es fa girar un vehicle de orugues.
Igualment, variant a voluntat del conductor, l'orientació de una superfície de control, introduïda en un fluït en el que estigui immers el vehicle, aquest canviara la seva trajectòria.
Taula de continguts |
Introducció [modifica]
La història de la gestió de la direcció, es inherent a la necessitat de controlar a voluntat, la trajectòria de qualsevol vehicle capaç de moure's, ja sigui per que es desplaça per el terra, el aigua, o el aire.
En els desplaçaments per terra, s'aplica primer als vehicles tirats per cavalls ja que el problema es produïa quan el vehicle tenia més d'un eix. Per el que sembla hi podia haver existit vagons de quatre rodes sense direcció. Pasant a incorpor-se el eix davanter com un carro a part i articularse amb el reste del carruatgermant el que es coneix com timó
També amb aquesta denominació es coneix la superficie de control que governa la direcció de naus i aeronaus ( avions ), en aquets ultims, existeixen uns altres timons que controlen les maniobres de pujada o de baixada, i per axó se els coneix com timons de profunditat.[1]
Una Roda Directriu [modifica]
La direcció amb una roda, no més s'aplica avui en dia en bicicletes i motocicletes, i esta formada per la següent serie d'elements.
- El manillar, que es el element sobre el que nosaltres actuem per variar la trajectòria.
- La pipa de la direcció, es el element per a on s'articula el mecanisme, que ens permet variar la trajectòria, va suportada per els coixinets de direcció. Es la peça més solicitada de tota la direcció, ja que soporta el pes del vehicle i els esforços sobreposats ( Frenades, irregularitats, etc ).
- La tija, que es el conjunt de peces, generalment dues platines, que subjecten la pipa amb les barres de direcció.
- La forquilla, es la peça que s'encarrega de subjectar la roda. Avans era de una sola peça, pero amb l'aparició de les suspensions telescòpiques, esta formada per les barres i les botelles de suspensió ( junt amb els mecanismes adjunts ).
També es pot comentar, que a causa de diferents tipus de suspensió, hi han diferents tipus de forquilles davanteres.
Cotes de Direcció [modifica]
Per el correcte funcionament del mecanisme, existeixen unes mesures bàsiques que sempre s'han de respectar.
- Angle de pivot, es el angle que forma el eix de pivotament de la pipa amb la horitzontal, o el terra. Aquest angle en les motos acostuma a estar entre els 70º i 60º.
- Avenç, es la distancia que hi ha entre el punt de contacte amb el terra, i la prolongació del eix de pivot. Quan més gran sigui més poder de autoadreçada i més dura ( costa més de moure ) será la direcció.
Com element de seguretat es molt útil portar muntat un amortidor de direcció.[2]
Eix Rígid [modifica]
Per a un sistema de govern real, l'elecció d'una roda que es pogués orientar només es va fer un temps, però a costa de l'estabilitat. De fet, el sistema operatiu més difós durant diversos segles va ser quan l'eix de la direcció del vehicle és rígida i articulada al voltant d'un eix central vertical: l'eix pivot. El sistema va ser aplicat als primers automòbils com el Clement- Panhard.[3]
Un altre esquema, que no era molt comú, era tenir un vehicle articulat al centre, cada part amb el suport d'un eix ( encara que avui en dia, hi ha màquines d'obres públiques i de moviment de terra, que fan servir aquest sistema ).
Eix Partit [modifica]
El pivot de direcció no és satisfactori per a l'estabilitat en les corbes, la idea de desconnectar els extrems del eix de la roda es va convertir ràpidament en un fet, fins i tot per als cotxes de tracció animal. Diferents maneres d'acoblament de complexitat variable es van utilitzar.
Un sistema original era que el utilitzat en el vehicle de vapor de Amadeu Bollée pare: les dues rodes anaven unides per una cadena a una roda dentada (el·líptica) connectada a el volant.
La formalització de la geometria de la direcció, es va executar en el projecte de Charles Jeantaud que va conduir amb força rapidesa, a utilitzar una barra de direcció que connecta rígidament les manovelles. Es d'aquest sistema de on deriven totes les direccions d'automòbils.[4]
Tecnologia [modifica]
1 Volant.
2 Columna de direcció.
3 Sistema de cremallera
4 Biela
5 Mangueta de direcció, amb manovella.
Una direcció tradicional de dues rodes directrius es composa :
Volant [modifica]
El volant i el seu eix o Columna de direcció.
Caixa de Direcció [modifica]
La Caixa de direcció que s'encarrega de convertir el moviment giratori ( o de rotació ) en un moviment lineal. Hi han variats sistemes de de caixa de direcció :
- Cargol Rodet en aquest sistema un rodet, recorre els fils d'una rosca, i transmet aquest desplaçament per mitja de una manovella, que va connectada a la barra de comandament a la manovella de comandament situada en una de les manguetes de direcció.
- Vis sens fi Sector en aquest cas es un vis sens fi que fa desplaçar un sector dentat, produint-se el moviment com en el cas anterior.
- Cargol esferoide Rodet Es un cargol que es més prim per el mig i més gruixut en el extrems, que es recorregut per un rodet, fent-se el desplaçament com en el primer cas.
- Circulació de boles Es tracta de una femella especial que engrana amb la rosca del cargol per mitja de unes boles interposades que circulen per dintre de la femella per uns canals especials. La transmissió del moviment es fa com en el primer cas.
- Cremallera es el sistema més modern emprat, la cremallera forma un mateix cos amb la barra de direcció, simplificant els mecanismes.
Barra de Direcció [modifica]
La Barra de direcció o acoblament, que pot ser una cremallera, que realitza el acoblament entre les dues rodes, per mitja de ròtules.
Hi han casos com en els karts en que la transmissió de la direcció es directa, i la barra de direcció es partida i esta connectada per mitja de una palanca a la columna de la direcció.
Bieles [modifica]
Les Bieles que asseguren la transmissió entre les parts fixes ( subjectes al xassís ) i les mòbils ( suspeses de la suspensió ). Acostumen a estar connectades per mitja de ròtules.
Manguetes de Direcció [modifica]
La paraula Mangueta no esta reconeguda en el diccionari de la llengua Catalana, suposo per que pertany al argot dels mecànics, i es refereix a una peça molt específica. Les ”Manguetes” de direcció, que giren en un eix molt pròxim a la vertical, i suporten les manovelles de direcció i les rodes a través de coixinets. Estan sotmeses a grans esforços, ja que a més de suportar el pes del vehicle, suporten els esforços deguts a les frenades i els girs.[5]
Cotes de Direcció [modifica]
Com en el cas de una sola roda directriu, existeixen unes cotes que son molt importants per el correcte funcionament de la direcció, a més de les cotes expressades abans, hi han unes altres que es detallen a continuació :
- El Angle de avanç en automòbils acostuma a ser de uns 2º.
- Angle de caiguda, Es el angle que forma el pla de la roda amb la vertical quan la direcció esta per circular recte. Que pot ser positiu o negatiu, segons el comportament del vehicle en que vagui muntada la direcció. Antigament quasi sempre eren positius ( menor de 90º amb el terra ) pro a mida de que un vehicle es més esportiu les rodes tendeixen a tindre el angle negatiu ( en els trens davanters dels Fórmula 1 es nota com si les rodes estiguessin obertes per la banda de abaix, angle superior al 90º amb el terra ). Aquest angle va conjugat am el Angle de sortida de les Manguetes, que te tendència a coincidir tots dos amb el punt mig del contacte frontal del pneumàtic amb el terra, per no crear esforços en el mecanisme de la direcció.
- Angle de convergència Es el angle necessari per que les la prolongació del eix longitudinal de les rodes del davant coincideixi amb la prolongació del eix del darrera en una corba, geometria necessària per que no es produeixin lliscaments, i per tant desgastos innecessaris, en les rodes.[6]
4 Rodes Direccionals [modifica]
( En Francès 4RD = 4 Roues Directrices, en Anglès 4 WS = 4 Wheel Steering. )
Per millorar la capacitat de maniobra de els vehicles convencionals amb 4 rodes, es va pensar amb la suficient rapidesa, en un sistema en que les quatre rodes fossin motrius i directrius. Alguns tractors d'artilleria de la Primera Guerra Mundial van ser equipats de aquesta forma. Les quatre rodes poden ser dirigides en direccions oposades en la mateixa corba (radi de gir del vehicle reduït) o en la mateixa direcció: en el que es diu que el vehicle "camina de cranc ( de costat ). En vista de les capacitats de maniobra obtinguda, amb aquest sistema, és àmpliament utilitzat en alguns tractors, vehicles per obres públiques i un munt de vehicles de manipulació de materials.
En els vehicles de passatgers, quan Honda ofereix aquest sistema en el Prelude en 1987 , la majoria dels fabricants van considerar que es tractava d'una innovació important, els beneficis son prometedors, ja que milloren la estabilitat a alta velocitat ja que amb una orientació menor, s'aconseguia el mateix radi de gir que un cotxe normal. Alguns, com Mazda, Toyota i Mitsubishi proposen el 4WS amb sistemes hidràulics, però la solució va ser original d'Honda, així per que el sistema es enterament mecànic per adaptar-se a la velocitat del vehicle. L'èxit no va reeixir perquè el comportament del vehicle, es va considerar "confús", malgrat les seves millores.
En el 1991, Honda ofereix el sistema de nou en el seu ”coupé” Prelude (2.2Vtec BB1 i BB2 2.3i), aquesta vegada, el sistema està totalment gestionat i controlat per electrònica, atenent la velocitat i l'angle del volant, ja no és "purament" mecànic com la generació anterior, l'efecte immediat de la segona generació de 4WS, es que sense deixar de ser eficaç, elimina la part confusa de la primera generació. Aquest sistema serà renovat en la 5 ª generació Prelude (BB6 2.2Vtec) fabricats fins a 2001, quan es deixa de fabricar la gamma Prelude.
El sistema amb electrònica és encara una opció que ofereixen alguns fabricants de vehicles de luxe i 4x4, per contra, muntats en els vehicles d'esport, alguns pilots de ral.li el consideren extremadament efectiu, en canvi el sistema està prohibit en la Fórmula 1.
El 2008, Renault posa al dia un sistema actiu de 4WS en el Laguna GT III , anomenat en principi com Active Drive i després com 4 Control, acoblat en el sistema de correcció ESP, i després sobre el Coupé, l'actuador elèctric i la calculadora proporcionada per AISIN pot girar les rodes del darrere fins a 3,5 °, l'estratègia de Renault és girar en sentit contrari per sota dels 60 km / h, i després en la mateixa direcció per sobre d'aquesta velocitat.
A principis de 2009 BMW Sèrie 7 es presenta amb quatre rodes motrius i directrius.[7]
En vehicles més nous, els efectes favorables d'aquest sistema no es fan tant palesos, en vehicles sense 4WD, degut a la geometria i la flexibilitat de l'eix del darrere, s'obté axis un suport diferent de les rodes del darrera en un viratge. Aquest sistema pren diferents noms segons els fabricants, axis tenim eix direccional, "eix posterior multi-link ", "gir induït controlat ", etc.
Un altre cas diferent es el cas de vehicles amb doble eix directriu, o eix arrossegat ( camions de 4 eixos 2 directrius i 2 motrius, o 2 directrius eix motriu i eix arrossegat, etc ).
Direcció en Vehicles d'orugues [modifica]
Aquest es el cas de Tancs, algunes retroexcavadores, buldòzers, i altres vehicles que funcionen sobre orugues o cadenes. Normalment aquests vehicles no porten volant de direcció, si no que en el seu lloc, porten un parell de palanques, que actuen sobre un frens en els paliers detenint el moviment de un costat, el que produeix el gir del vehicle. Hi ha un altre sistema que per mitja de transmissions hidràuliques, permeten que les cadenes giren una en sentit contrari a el altre, augmentant en cara més la possibilitat de gir, es el cas de unes petites màquines de obres públiques de 4 rodes que es poden veure per el carrer. ( Bobcat, etc )
Superfícies de Control [modifica]
En vaixells i avions, e hidrolliscadors que son vehicles immersos en fluids ( aigua i aire ), es necessari un altre sistema de direcció, que en aquests casos s'acostuma a fer per mitja de una superfície situada en la part del darrera, que s'anomena Timó, que forma un angle amb l'eix del vehicle, el que provoca una força lateral que causa el desviament de la trajectòria recte, i per tant el gir.
Vaixells [modifica]
En els vaixells petits el comandament es realitza per una barra solidaria amb el timó que es coneix com la barra del timó, pro com que a mida de que creix el vaixell el esforç a realitzar també creix, es fa necessari d'utilitzar altres sistemes per reduir el esforç i fins i tot fer servir un motor per actuar sobre el timó, en grans vaixells.
Medis Aeris [modifica]
En avions i medis similars, s'acostuma a actuar sobre la direcció per mitja de pedals, que actuen segons la mida, sobre el timó per mitja de cables o actuadors elèctrics. I pot sonar xocant, pro tot es per motius de pes i de seguretat. Els comandaments en un avió acostumen a estar per duplicat.
En quan als timons de profunditat, estan governats per la barra de control o el volant, cap endavant baixa o “pica” i cap endarrere puja el morro. El comandament es fa de manera similar
Esment a part es mereixen els helicòpters, en que la direcció longitudinal es aconsegueix segons el pas de la hèlix de cua, mentre que les “picades” variant el pas de manera parcial sobre el rotor principal.
Referències [modifica]
- ↑ Skytecnologies.net – Los mandos de un avión -
- ↑ Motos on line – El amortiguador de dirección - «www.motosonline.net».[Enllaç no actiu]
- ↑ Mecánica Popular – 100 años de Dirección -
- ↑ Mecánica Virtual – Sistema de Dirección - «www.mecanicavirtual.org».[Enllaç no actiu]
- ↑ Mecánica del Automóvil – Sistema de Dirección -
- ↑ Mecánica del Automóvil – Cotas -
- ↑ BMW Active Steering -
- En aquest article hi han parts traduïdes de la Wiquipedia en francès Direction (automobile) –
Bibliografia [modifica]
- El Automóbil, Selecciones del Reader's Digest,
Enllaços Externs [modifica]
 |
A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Direcció (mecànica) |
