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Un ciclista dirige una bicicleta girando el manillar e inclinándose. La dirección es el control de la dirección del movimiento [ 1 ] o de los componentes que permiten su control...

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Un ciclista dirige una bicicleta girando el manillar e inclinándose.

La dirección es el control de la dirección del movimiento [ 1 ] o de los componentes que permiten su control. [ 2 ] La dirección se logra mediante diversas disposiciones, entre ellas alerones para aviones, timones para barcos, inclinación cíclica de rotores para helicópteros, [ 3 ] y muchas más.

Aeronave

Los sistemas de control de vuelo de las aeronaves se dirigen normalmente en el aire mediante el uso de alerones , spoilers o ambos para inclinar la aeronave en un giro; aunque el timón también puede usarse para girar la aeronave, generalmente se usa para minimizar la guiñada adversa , en lugar de como un medio para causar el giro directamente. En tierra, las aeronaves generalmente se dirigen a bajas velocidades girando la rueda de morro o la rueda de cola (usando una palanca o los pedales del timón) o mediante frenado diferencial, y mediante el timón a altas velocidades. Los misiles, dirigibles y grandes aerodeslizadores generalmente se dirigen mediante un timón, vectorización de empuje o ambos. Los pequeños aerodeslizadores deportivos tienen timones similares, pero se dirigen principalmente mediante el desplazamiento del peso del piloto de un lado a otro y el desequilibrio de las fuerzas de sustentación más potentes bajo la falda. Los jet packs y las plataformas voladoras se dirigen solo mediante vectorización de empuje.

Los controles de vuelo de un helicóptero se manejan mediante el control cíclico, que modifica el vector de empuje del rotor principal o los rotores principales, y mediante el control antipar, que generalmente proporciona un rotor de cola.

Automotor

Componentes básicos de un sistema de dirección manual de cremallera y piñón para automóviles.
Parte del mecanismo de dirección de un automóvil: barra de acoplamiento, brazo de dirección, eje del pivote de dirección (que utiliza rótulas ).

Un sistema de dirección automotriz convencional permite al conductor controlar la dirección del vehículo girando las ruedas delanteras mediante un volante manual situado frente a él. El volante está conectado a una columna de dirección , la cual a su vez está unida a varillas, pivotes y engranajes que permiten al conductor cambiar la dirección de las ruedas delanteras. El mecanismo puede incluir un sistema de cremallera y piñón que convierte varias vueltas del volante en un gran desplazamiento lineal. Alternativamente, puede utilizar un sistema de recirculación de bolas . El mecanismo puede contar con asistencia eléctrica , generalmente mediante medios hidráulicos o eléctricos.

El uso de una cremallera variable (que aún utiliza un piñón normal) fue inventado por Arthur Ernest Bishop [ 4 ] en la década de 1970, con el fin de mejorar la respuesta del vehículo y permitir una dirección más cómoda, especialmente a altas velocidades. También creó un proceso de forjado por prensado de bajo costo para fabricar las cremalleras, eliminando la necesidad de mecanizar los dientes de los engranajes.

En otros tipos de vehículos se encuentran a veces sistemas de dirección diferentes; por ejemplo, una palanca de dirección o dirección en las ruedas traseras. Los vehículos de orugas, como las excavadoras y los tanques, suelen emplear dirección diferencial , donde las orugas se mueven a diferentes velocidades o en direcciones opuestas, utilizando el embrague y los frenos, para cambiar de dirección.

Los componentes comunes del sistema de dirección incluyen:

Geometría

Geometría de dirección de Ackermann

El objetivo principal de la dirección es asegurar que las ruedas apunten en la dirección deseada para mover el vehículo según sea necesario. Esto se logra generalmente mediante una serie de articulaciones, varillas, pivotes y engranajes. Uno de los conceptos fundamentales es el ángulo de avance . Cada rueda se dirige con un punto de pivote delante de ella, lo que tiende a autocentrar la dirección en el sentido de la marcha.

Los mecanismos de dirección que conectan la caja de dirección con las ruedas suelen ajustarse a una variación de la geometría de dirección de Ackermann , para tener en cuenta que, en un giro, la rueda interior recorre una trayectoria de menor radio que la exterior. Por lo tanto, el grado de convergencia adecuado para la conducción en línea recta no es el adecuado para las curvas. El ángulo que forman las ruedas en el plano vertical, conocido como ángulo de caída , también influye en la dinámica de la dirección, al igual que los neumáticos.

El giro del volante se suele medir en función del número de vueltas completas de 360 ​​grados necesarias para ir de tope a tope . Esto ocurre cuando el mecanismo de dirección se encuentra en su límite mecánico, desde el tope de giro a la derecha hasta el tope de giro a la izquierda.

Cremallera y piñón, recirculación de bolas, tornillo sin fin y sector

Unidad de cremallera y piñón montada en el habitáculo del chasis de un deportivo Ariel Atom , algo atípico en los automóviles de producción contemporáneos.
Caja de dirección no asistida de un vehículo de motor

Muchos coches modernos cuentan con un mecanismo de dirección llamado cremallera y piñón . El volante hace girar un piñón, que mueve una cremallera hacia adelante y hacia atrás para dirigir las ruedas. Este mecanismo convierte el movimiento circular del volante en movimiento lineal , que se transmite a las ruedas del coche mediante las barras de acoplamiento y la mangueta de dirección .

La dirección de cremallera y piñón ofrece varias ventajas, como una sensación de dirección más directa. Esto significa que el conductor puede sentir mejor la carretera y tener un control más preciso sobre el movimiento del coche.

BMW fue uno de los primeros fabricantes en adoptar los sistemas de dirección de cremallera y piñón en la década de 1930, y muchos otros fabricantes europeos siguieron su ejemplo. Los fabricantes de automóviles en Estados Unidos comenzaron a utilizar la dirección de cremallera y piñón con el Ford Pinto de 1974. [ 5 ]

Los diseños más antiguos utilizan dos principios principales: el de tornillo sin fin y sector, y el de tornillo y tuerca. Ambos tipos se mejoraron reduciendo la fricción; en el caso del tornillo y la tuerca, se utilizó el mecanismo de bolas recirculantes , que aún se encuentra en camiones y vehículos utilitarios. La columna de dirección hace girar un tornillo grande, que engrana con la tuerca mediante bolas recirculantes. La tuerca mueve un sector de un engranaje, provocando que gire sobre su eje al girar el tornillo; un brazo unido al eje del sector mueve el brazo de dirección , que está conectado al mecanismo de dirección y, por lo tanto, dirige las ruedas. La versión de bolas recirculantes de este mecanismo reduce la considerable fricción al colocar grandes rodamientos de bolas entre el tornillo y la tuerca. En cada extremo del mecanismo, las bolas salen de entre las dos piezas hacia un canal interno de la caja, que las conecta con el otro extremo del mecanismo. De esta manera, se "recirculan".

El mecanismo de recirculación de bolas proporciona al conductor una mayor ventaja mecánica, lo que explica su uso en vehículos más grandes y pesados, mientras que la cremallera y el piñón se limitaban originalmente a vehículos más pequeños y ligeros. Sin embargo, debido a la adopción casi universal de la dirección asistida , esta ya no se considera una ventaja importante, lo que ha llevado al uso cada vez mayor de mecanismos de cremallera y piñón en automóviles más modernos. El diseño de recirculación de bolas también presenta una holgura perceptible, o "punto muerto", en el centro, donde un ligero giro del volante en cualquier dirección no mueve el mecanismo de dirección. Esta holgura se puede ajustar fácilmente mediante un tornillo en el extremo de la caja de dirección para compensar el desgaste, pero no se puede eliminar por completo, ya que generaría fuerzas internas excesivas en otras posiciones y el mecanismo se desgastaría muy rápidamente. Este diseño todavía se utiliza en camiones y otros vehículos grandes, donde la rapidez de la dirección y la sensación directa son menos importantes que la robustez, la facilidad de mantenimiento y la ventaja mecánica.

El sistema de tornillo sin fin y sector era un diseño antiguo, utilizado, por ejemplo, en vehículos Willys y Chrysler, y en el Ford Falcon (década de 1960). Para reducir la fricción, el sector se reemplaza por un rodillo o pasadores giratorios en el brazo del eje del balancín.

Por lo general, los vehículos más antiguos utilizan el mecanismo de recirculación de bolas, y solo los más modernos emplean la dirección de cremallera. Sin embargo, esta distinción no es muy estricta, y los sistemas de dirección de cremallera se pueden encontrar en deportivos británicos de mediados de la década de 1950, y algunos fabricantes de automóviles alemanes no abandonaron la tecnología de recirculación de bolas hasta principios de la década de 1990.

Existen otros sistemas de dirección, pero son poco comunes en vehículos de carretera. Los juguetes infantiles y los karts suelen utilizar un mecanismo de articulación muy directo en forma de palanca acodada (también conocida como brazo pitman) conectada directamente entre la columna de dirección y los brazos de dirección, y el uso de mecanismos de dirección accionados por cable (por ejemplo, el mecanismo de cabrestante y cuerda de arco) también se encuentra en algunos vehículos de fabricación casera, como los coches de carreras caseros y los triciclos reclinados .

Dirección asistida

La dirección asistida ayuda al conductor a girar el vehículo canalizando parte de la potencia del motor para facilitar el giro de las ruedas sobre sus ejes. A medida que los vehículos se han vuelto más pesados ​​y han adoptado la tracción delantera , especialmente con geometría de desplazamiento negativo, junto con el aumento del ancho y diámetro de los neumáticos, el esfuerzo necesario para girar las ruedas sobre su eje ha aumentado, a menudo hasta el punto de requerir un gran esfuerzo físico si no fuera por la asistencia eléctrica. Para mitigar este problema, los fabricantes de automóviles han desarrollado sistemas de dirección asistida, ya que en los vehículos de carretera es imprescindible un mecanismo de seguridad . Existen dos tipos de sistemas de dirección asistida: hidráulicos y eléctricos/electrónicos. También es posible un sistema híbrido hidráulico-eléctrico.

La dirección asistida hidráulica (HPS) utiliza la presión hidráulica suministrada por una bomba accionada por el motor para facilitar el giro del volante. La dirección asistida eléctrica (EPS) es más eficiente que la hidráulica, ya que el motor eléctrico solo necesita proporcionar asistencia al girar el volante, mientras que la bomba hidráulica debe funcionar constantemente. En la EPS, la asistencia se puede ajustar fácilmente según el tipo de vehículo, la velocidad y las preferencias del conductor. Otra ventaja es la eliminación del riesgo ambiental que suponen las fugas y la eliminación del líquido de la dirección asistida hidráulica. Además, la asistencia eléctrica no se pierde si el motor falla o se cala, mientras que la asistencia hidráulica deja de funcionar si el motor se detiene, lo que hace que la dirección sea mucho más pesada, ya que el conductor debe girar no solo el volante, que es muy pesado —sin ayuda—, sino también el propio sistema de dirección asistida.

Dirección sensible a la velocidad

La dirección sensible a la velocidad permite una dirección altamente asistida a bajas velocidades para una mayor maniobrabilidad, y una dirección ligeramente asistida a altas velocidades para una mayor estabilidad. El primer vehículo con esta característica fue el Citroën SM con su sistema DIRAVI , comercializado por primera vez en Francia en 1970. [ 6 ] El sistema de dirección hidráulica aplicaba fuerza sobre una leva de centrado que empujaba la cremallera de dirección y el volante hacia la posición recta. La fuerza de centrado aumentaba con la velocidad, requiriendo mayor esfuerzo para girar el volante a velocidades más altas. [ 7 ]

Los modernos sistemas de dirección asistida sensibles a la velocidad reducen la asistencia mecánica o eléctrica a medida que aumenta la velocidad del vehículo, proporcionando una sensación más directa. Esta característica se está volviendo cada vez más común. Por ejemplo, se utilizó en una camioneta de producción, la Tesla Cybertruck, en 2023. [ 8 ] [ 9 ] : 51:28

Dirección en las cuatro ruedas

Dirección en las cuatro ruedas dependiente de la velocidad.

La dirección en las cuatro ruedas es un sistema que emplean algunos vehículos para mejorar la respuesta de la dirección, aumentar la estabilidad del vehículo al maniobrar a alta velocidad o disminuir el radio de giro a baja velocidad.

Dirección activa en las cuatro ruedas

En un sistema de dirección activa en las cuatro ruedas, las cuatro ruedas giran al mismo tiempo cuando el conductor gira el volante. En la mayoría de los sistemas de dirección activa en las cuatro ruedas, las ruedas traseras son dirigidas por una computadora y actuadores. [ 10 ] Generalmente, las ruedas traseras no pueden girar tanto como las delanteras. Puede haber controles para desactivar la dirección trasera y opciones para dirigir solo las ruedas traseras independientemente de las delanteras. A baja velocidad (por ejemplo, al estacionar), las ruedas traseras giran en sentido contrario a las delanteras, reduciendo el radio de giro, lo cual a veces es crítico para camiones grandes, tractores, vehículos con remolques y automóviles con una gran distancia entre ejes, mientras que a velocidades más altas, tanto las ruedas delanteras como las traseras giran de la misma manera (controladas electrónicamente), de modo que el vehículo puede cambiar de carril con menos guiñada y una mejor acumulación de la aceleración lateral, lo que mejora la estabilidad en línea recta. [ 10 ] [ 11 ]

La dirección en las cuatro ruedas se utiliza en la mayoría de los monster trucks , donde la maniobrabilidad en espacios reducidos es crucial, y también es popular en vehículos agrícolas y camiones de gran tamaño. Algunos autobuses interurbanos europeos modernos también utilizan la dirección en las cuatro ruedas para facilitar la maniobrabilidad en las terminales de autobuses y mejorar la estabilidad en carretera. Mazda fue pionera en la aplicación de la dirección en las cuatro ruedas a los automóviles, mostrándola en su prototipo Mazda MX-02 de 1984, donde las ruedas traseras contravolaban a bajas velocidades. [ 12 ] Mazda ofreció una versión de este sistema electrónico de dirección en las cuatro ruedas en los Mazda 626 y MX6 en 1988. El primer vehículo de rally en utilizar esta tecnología fue el Peugeot 405 Turbo 16 , que debutó en la Pikes Peak International Hill Climb de 1988. [ 13 ]

Anteriormente, Honda ofrecía la dirección mecánica en las cuatro ruedas como opción en sus modelos Prelude (1987-2001) y Honda Ascot (1989-1996), que posteriormente se actualizaron a control electrónico. General Motors ofreció el sistema Quadrasteer de Delphi en sus modelos Silverado/Sierra y Suburban/Yukon. Debido a su elevado coste inicial como opción y a la falta de familiaridad que generó una baja demanda, GM descontinuó la tecnología al final del año modelo 2005. [ 14 ] Nissan/Infiniti ofrece varias versiones de su sistema HICAS como estándar o como opción en gran parte de su gama.

A principios de la década de 2000, se introdujo en el mercado una nueva generación de sistemas de dirección en las cuatro ruedas. En 2001, BMW equipó la serie 7 E65 con un sistema de dirección en las cuatro ruedas (opcional, llamado 'Integral Active Steering'), que está disponible en las series 5, 6 y 7 actuales, [ 15 ] [ 16 ] [ 11 ] como opción. Renault introdujo una dirección en las cuatro ruedas opcional llamada '4control' [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] en 2009, primero en el Laguna GT , que actualmente está disponible en las líneas de vehículos Talisman , [ 18 ] Mégane [ 17 ] y Espace [ 19 ] . En 2013, Porsche introdujo un sistema en el 911 Turbo como equipamiento estándar. [ 20 ] Desde 2016, el Panamera se ha ofrecido con dirección en las cuatro ruedas opcional. [ 21 ] El Audi Q7 de 2014 se lanzó con un sistema opcional. [ 22 ] Además, los fabricantes japoneses ofrecen vehículos del segmento de lujo equipados con dirección en las cuatro ruedas, como Infiniti en su modelo QX70 ('Dirección activa trasera') [ 23 ] y Lexus en el GS. [ 24 ] Los fabricantes italianos lanzaron la tecnología en los años modelo 2016-17 con el Ferrari F12tdf , [ 25 ] el Ferrari GTC4Lusso [ 26 ] así como el Lamborghini Aventador S. [ 27 ]

Dirección de cangrejo

La dirección tipo cangrejo es un tipo especial de dirección activa en las cuatro ruedas. Funciona girando todas las ruedas en la misma dirección y con el mismo ángulo. Se utiliza cuando el vehículo necesita avanzar en línea recta pero en ángulo: al cambiar de carril a alta velocidad en una autopista, al mover cargas con una carretilla elevadora o durante la filmación con un carro para cámara.

La dirección en las ruedas traseras también puede utilizarse cuando las ruedas traseras no siguen la trayectoria dejada por las ruedas delanteras (por ejemplo, para reducir la compactación del suelo al utilizar maquinaria agrícola rodante).

Dirección pasiva en las ruedas traseras

Muchos vehículos modernos cuentan con dirección pasiva en las ruedas traseras. En muchos vehículos, al tomar una curva, las ruedas traseras tienden a girar ligeramente hacia el exterior, lo que puede reducir la estabilidad. El sistema de dirección pasiva utiliza las fuerzas laterales generadas en la curva (a través de la geometría de la suspensión) y los bujes para corregir esta tendencia y dirigir las ruedas ligeramente hacia el interior de la curva. Esto mejora la estabilidad del vehículo durante la curva. Este efecto se denomina subviraje por compliancia ; este, o su opuesto, está presente en todas las suspensiones. Los métodos típicos para lograr el subviraje por compliancia son el uso de una articulación de Watt en un eje trasero rígido o el uso de bujes de control de convergencia en una suspensión de barra de torsión . En una suspensión trasera independiente, normalmente se logra modificando la rigidez de los bujes de goma de la suspensión. Algunas suspensiones suelen presentar sobreviraje por cumplimiento debido a su geometría, como los ejes rígidos Hotchkiss , las suspensiones traseras independientes con brazos semitraseros y las barras de torsión traseras, pero esto puede mitigarse mediante revisiones de los puntos de pivote de la ballesta o del brazo de arrastre, o mediante enlaces de suspensión adicionales, o una geometría interna compleja de los bujes.

La dirección pasiva en las ruedas traseras no es un concepto nuevo, ya que se ha utilizado durante muchos años, aunque no siempre se haya reconocido como tal.

Dirección articulada

Dirección articulada en un Bandvagn 206 .
Cargadora frontal con dirección articulada (2007).

La dirección articulada es un sistema en el que un vehículo se divide en dos mitades, delantera y trasera, conectadas por una bisagra vertical. Estas mitades están unidas por uno o más cilindros hidráulicos que modifican el ángulo entre ellas, incluyendo los ejes y las ruedas, permitiendo así la dirección del vehículo. Este sistema no utiliza brazos de dirección, pivotes, barras de acoplamiento, etc., como la dirección en las cuatro ruedas. Si la bisagra vertical se coloca a igual distancia entre los dos ejes, también elimina la necesidad de un diferencial central en los vehículos de tracción a las cuatro ruedas, ya que ambos ejes, delantero y trasero, seguirán la misma trayectoria y, por lo tanto, girarán a la misma velocidad. Los camiones articulados ofrecen un excelente rendimiento todoterreno.

Las combinaciones de vehículo y remolque, como los semirremolques, los trenes de carretera , los autobuses articulados y los trenes de trolebuses de transporte interno, pueden considerarse vehículos articulados pasivamente.

Dirección en las ruedas traseras

Algunos tipos de vehículos utilizan únicamente dirección en las ruedas traseras, en particular las carretillas elevadoras , los carros para cámaras , las primeras cargadoras , el coche Dymaxion de Buckminster Fuller y el ThrustSSC . [ 28 ]

La dirección en las ruedas traseras es especialmente útil para maniobrar en espacios reducidos. Sin embargo, las implementaciones simples de este sistema tienden a sobrevirar, lo que puede provocar inestabilidad en la dirección. Por lo tanto, la dirección en las ruedas traseras generalmente solo se encuentra en vehículos más lentos que requieren una gran maniobrabilidad en espacios reducidos, como por ejemplo, las carretillas elevadoras.

Para el transporte de cargas pesadas o para una mayor maniobrabilidad, algunos semirremolques están equipados con dirección en las ruedas traseras, controlada electrohidráulicamente. Las ruedas de todos o algunos de los ejes traseros pueden girar en diferentes ángulos para permitir giros más cerrados, o en el mismo ángulo (dirección tipo cangrejo) para desplazar lateralmente la parte trasera del remolque.

Dirección electrónica

Vehículo lunar explorador (LRV) de 1971 con controles de dirección mediante joystick.
Concepto de dirección de doble palanca para el Honda EV-STER 2012.
Remolque de transporte pesado con dirección en todas las ruedas controlada a distancia por un timonel que camina en la parte trasera del remolque (2008).

El objetivo de la tecnología de dirección electrónica (steer-by-wire) es eliminar por completo la mayor cantidad posible de componentes mecánicos (eje de dirección, columna, mecanismo de reducción de engranajes, etc.). Reemplazar por completo el sistema de dirección convencional con la tecnología steer-by-wire tiene varias ventajas, tales como:

  • La ausencia de columna de dirección simplifica el diseño interior del coche.
  • La ausencia de eje de dirección, columna de dirección y mecanismo de reducción de engranajes permite un aprovechamiento mucho mejor del espacio en el compartimento del motor.
  • El mecanismo de dirección puede diseñarse e instalarse como una unidad modular.
  • Sin conexión mecánica entre el volante y la rueda, es menos probable que el impacto de una colisión frontal provoque que el volante golpee al conductor.
  • Las características del sistema de dirección se pueden ajustar fácilmente para cambiar la respuesta y la sensación de la dirección.

La dirección electrónica sin columna de dirección se ofreció por primera vez en un automóvil de producción con el Nissan Infiniti Q50 en 2013. [ 29 ] La dirección electrónica continuó ofreciéndose con el QX50 y el QX55, y desde 2022 se ofrece con el cupé Infiniti Q60 . [ 30 ]

Los vehículos eléctricos de batería de producción en la década de 2020 que ofrecen dirección electrónica sin columna de dirección incluyen el Canoo Lifestyle Vehicle , [ 31 ] el Lexus RZ 450e , [ 32 ] los vehículos basados ​​en el módulo P7 de REE Automotive , [ 33 ] el Toyota bZ4X , [ 30 ] y el Tesla Cybertruck . [ 34 ] A partir de 2023 , Lotus , [ 35 ] Peugeot , [ 36 ] y Mercedes-Benz planean ofrecer automóviles con dirección electrónica a mediados o finales de la década de 2020. [ 37 ]

Seguridad

Tradicionalmente, los automóviles cuentan con una columna de dirección colapsable (columna de dirección con absorción de energía) que se comprime en caso de un fuerte impacto frontal para evitar lesiones graves al conductor. Los airbags también suelen venir de serie. Las columnas de dirección no colapsables instaladas en vehículos antiguos a menudo empalaban a los conductores en colisiones frontales, especialmente cuando la caja o cremallera de dirección estaba montada delante del eje delantero, en la parte delantera de la zona de deformación programada . Esto era particularmente problemático en vehículos con un chasis rígido independiente sin zona de deformación programada. Muchas cajas o cremalleras de dirección de vehículos modernos están montadas detrás del eje delantero, en el mamparo delantero, en la parte trasera de la zona de deformación programada.

Las columnas de dirección colapsables fueron inventadas por Béla Barényi e introducidas en el Mercedes-Benz W111 Fintail de 1959, junto con las zonas de deformación programada. Esta característica de seguridad apareció por primera vez en los automóviles fabricados por General Motors tras una extensa y muy pública campaña de presión llevada a cabo por Ralph Nader . Ford comenzó a instalar columnas de dirección colapsables en 1968. [ 38 ]

Audi utilizaba un volante retráctil y un sistema de tensado de cinturones de seguridad llamado procon-ten , pero desde entonces se ha dejado de usar en favor de los airbags y los pretensores pirotécnicos de los cinturones de seguridad.

Ciclos

En bicicletas y motocicletas , inclinarse en la dirección de la curva es necesario para contrarrestar la inercia del vehículo, que de otro modo haría que derrapara en línea recta. Para que un vehículo de dos ruedas se incline en una curva, los conductores suelen girar brevemente en la dirección opuesta para desviar las ruedas de la curva, un proceso conocido como contramanillar . [ 39 ] A bajas velocidades, el contramanillar necesario para girar es casi imperceptiblemente pequeño, pero a la velocidad típica de una motocicleta, se requiere un contramanillar grande y deliberado para completar una curva rápidamente. La cantidad de contramanillar necesaria también depende del peso del vehículo, ya que las bicicletas a menudo pueden completar las curvas usando solo el cambio de peso. [ 40 ] Técnicas similares también se utilizan para dirigir vehículos de tres ruedas basculantes , pero los vehículos de tres ruedas rígidos y no basculantes se dirigen de manera similar a los automóviles, [ 41 ] y pueden requerir diferenciales para que la rueda que mira hacia afuera de la curva pueda completar una distancia mayor que la rueda que mira hacia adentro de la curva.

Dirección diferencial

La dirección diferencial es el principal medio para dirigir vehículos de orugas , como tanques y excavadoras; [ 42 ] también se utiliza en ciertos vehículos de ruedas comúnmente conocidos como vehículos de dirección deslizante , y se implementa en algunos automóviles, donde se denomina vectorización de par , para aumentar la dirección cambiando la dirección de las ruedas con respecto al vehículo.

Reglamentos

  • En la Unión Europea, Rusia y Japón, el Reglamento 79 de la Comisión Económica para Europa de las Naciones Unidas (CEPE) sobre vehículos se refiere a la dirección.
  • En los Estados Unidos, las Normas Federales de Seguridad de Vehículos Motorizados 203 y 204 están relacionadas con la protección contra impactos para el conductor por parte del sistema de control de la dirección y el desplazamiento hacia atrás del control de la dirección, mientras que el Título 49 del Código de Regulaciones Federales § 393.209 está relacionado con los sistemas del volante.
  • En Norteamérica, se introdujeron y legalizaron sistemas de nivel 2 que permiten al conductor soltar el volante sin necesidad de sujetarlo. El sistema Super Cruise de General Motors es un ejemplo de este tipo de implementación. En estos sistemas, se activan advertencias cuando el conductor deja de prestar atención visual. [ 43 ]
  • En mayo de 2023, en Europa, el Reglamento 79 de la UNECE aún exige que los sistemas de asistencia a la dirección indiquen a los conductores que no retiren las manos del volante. Estos sistemas se conocen como sistemas de "manos en el volante". Con los sistemas de asistencia a la conducción "manos en el volante", los conductores británicos y europeos deben mantener una o ambas manos en el volante, al igual que en la conducción sin asistencia: al conducir con la dirección asistida, si los conductores retiran ambas manos del volante, se activa una advertencia visual tras los primeros 15 segundos y una advertencia acústica tras otros 15 segundos. La dirección asistida se desactiva tras 30 segundos adicionales. [ 43 ]
  • En el Reino Unido, los conductores deben controlar el vehículo en todo momento, y la Regla 160 del Código de Circulación indica que se debe "conducir con ambas manos en el volante siempre que sea posible" y "utilizar (ADAS) de acuerdo con las instrucciones del fabricante". [ 43 ]

bicicletas

La bicicleta se dirige girando el manillar y mediante la inclinación del ciclista y de la bicicleta: [ 44 ]

  • Al girar el manillar, la rueda delantera rota con respecto al plano de la circunferencia de la rueda trasera. La fricción de la rueda delantera con el suelo genera las fuerzas laterales que dirigen la bicicleta. En las bicicletas modernas, el punto de contacto de la rueda delantera con el suelo se sitúa por detrás del eje de dirección, que es el eje longitudinal de la horquilla que pasa por el centro de la rueda delantera. Este punto de contacto desplazado se suma a los efectos de la inercia y el desplazamiento del centro de masas, que influyen en la dirección y la autoestabilidad de la bicicleta.
  • La inclinación del cuadro de la bicicleta desplaza al ciclista y partes de la bicicleta con respecto al eje a lo largo de los puntos de contacto de las ruedas con el suelo. Las fuerzas gravitatorias proporcionan entonces las fuerzas laterales que dirigen la bicicleta.

Embarcaciones

Los barcos y botes generalmente se gobiernan con un timón . Dependiendo del tamaño de la embarcación, los timones pueden ser accionados manualmente, o operados mediante un servomecanismo , o un sistema de aletas de compensación o servo aletas . El remo puede usarse para gobernar botes de remos usando paladas específicas . Los botes que usan motores fuera de borda gobiernan girando toda la unidad de propulsión. Los botes con motores intraborda a veces gobiernan girando solo la góndola de la hélice (por ejemplo, propulsión Volvo Penta IPS). Se pueden usar volantes para controlar el timón o la hélice. Los barcos modernos con propulsión diésel-eléctrica usan propulsores azimutales . Los botes impulsados ​​por remos o paletas se gobiernan generando una fuerza de propulsión mayor en el lado del bote opuesto a la dirección del giro. Las motos acuáticas se gobiernan mediante balanceo inducido por desplazamiento de peso y vectorización de empuje de chorro de agua .

El timón de una embarcación solo puede dirigirla cuando el agua fluye sobre él. Por lo tanto, cuando una embarcación no se mueve con respecto al agua en la que se encuentra o no puede mover su timón, no responde al timón y se dice que ha perdido la capacidad de maniobra . El movimiento de una embarcación a través del agua se conoce como avance . Las embarcaciones en los ríos deben estar siempre en propulsión, incluso cuando viajan río abajo, para poder maniobrar, lo que requiere que pase suficiente agua sobre la superficie del timón para efectuar cambios en la dirección de la embarcación en respuesta al timón. Esto se denomina tener "capacidad de maniobra". [ 45 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ "Dirección" , Instituto Karolinska , Instituto Nobel de Neurofisiología, 30 de mayo de 2009
  2. ↑ "dirección", Diccionario inglés Collins (13.ª ed.), 2018 
  3. ↑ Misiroglu, Gina ( 2010), El práctico libro de respuestas para niños (y padres) (segunda edición), págs. 152–155  
  4. ↑ "Mecanismo de dirección de relación variable de cremallera y piñón" . Búsqueda de patentes de Google . Consultado el 22 de marzo de 2007 .
  5. ↑ "Dirección de cremallera y piñón | Hemmings Motor News" . Archivado del original el 10 de julio de 2015. Consultado el 24 de julio de 2015 .
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  • Cómo funciona la dirección de un coche en HowStuffWorks
  • Documento técnico de 2000 sobre el diseño cinemático de los sistemas de dirección de cremallera y piñón.
  • Documento técnico de 2002 sobre el diseño cinemático de los mecanismos de dirección con palanca acodada.