Los modernos sistemas de dirección de un coche tienen que soportar las tareas más pesadas, desde tomar una curva a gran velocidad hasta las maniobras para aparcar. Se usan dos sistemas básicos… ¿Cómo funcionan?
Cuando todos los vehículos eran tirados por caballos, el problema de la dirección consistía simplemente en indicar al animal el camino deseado. Con los pesados automóviles modernos, las cosas no resultan tan fáciles. Todo el esfuerzo de la dirección depende del conductor, que acciona un volante conectado a su vez con las ruedas delanteras.
Al menos la mitad del peso del coche recae a menudo sobre las ruedas delanteras, y su giro queda extremadamente dificultado por la fricción de los neumáticos con el suelo. Por lo tanto, una de las principales finalidades de los sistemas de dirección es reducir el esfuerzo que el conductor ha de efectuar para girar las ruedas.
Tal cosa se logra adaptando el sistema de dirección, de forma que el movimiento del volante no esté relacionado directamente con el de las ruedas. Esto significa que, para girar un poco las ruedas es preciso girar bastante el volante. Gracias a este sistema el conductor puede conseguir ligerísimos cambios en la dirección que con una relación directa entre volante y ruedas serían imposibles.
Sistema de cremallera y piñón
La mayoría de los coches modernos (sobre todo los construidos en Europa) poseen dirección de cremallera y piñón. Los fabricantes prefieren este sistema porque es compacto y con pocas partes mecánicas, y a los conductores les gusta porque deja muy poco juego al volante, lo cual ofrece una sensación directa y precisa de la conducción.
En este sistema, un pequeño engranaje, el piñón, conectado a la base de la columna de dirección, engrana con una cremallera dentada. Los dos componentes se encuentran dentro de un tubo de acero lubricado interiormente. La cremallera está montada en el automóvil firmemente sujeta al eje delantero mediante dos rótulas o brazos de acoplamiento.
En cada extremo de la caja de la cremallera hay una bieleta que transmite el movimiento de la cremallera a las ruedas. Las bieletas suelen ir dentro de guardapolvos de goma, lubricadas por dentro. En los extremos, las bieletas poseen rótulas, de forma que la dirección sigue funcionando durante el movimiento de suspensión.
Sistema de caja de dirección
Otro sistema bastante común en los coches japoneses, es el de caja de dirección, también llamado de tuerca y tornillo sin fin o sistema de bolas circulantes.
En este caso, el mecanismo que une la columna de dirección con los engranajes está contenido totalmente en una caja lubricada y sellada. El extremo de una columna de dirección no es otra cosa que un tornillo sin fin. Una tuerca con su correspondiente dentado engrana en el tornillo, introduciéndose bolas de acero entre ambos para reducir la fricción. A medida que el eje de la dirección gira, la tuerca se desplaza hacia un lado u otro.
La caja de dirección está unida a las ruedas delanteras mediante una serie de bieletas y rótulas denominada varillaje de la dirección. Accionado por un brazo que sale del eje de la caja de dirección, el varillaje ejerce su acción sobre los brazos de dirección en cada eje.
Sensación de la dirección
Los dos sistemas están diseñados para proporcionar cierta cantidad de información sobre la carretera al conductor. Por un lado se puede sentir el progresivo esfuerzo que debe hacerse cuando la rueda está a punto de llegar al límite de sus posibilidades de giro. Se trata de un rasgo esencial para la seguridad, cuando se toma una curva a gran velocidad.
También puede sentirse claramente el comportamiento de los neumáticos. Toda pérdida en la tracción o el agarre se advierte inmediatamente por un súbito descenso del esfuerzo para maniobras. Si el coche empieza a deslizarse sobre hielo o agua, el conductor sentirá enseguida que las ruedas ya no se agarran al suelo.
El volante
El volante es un elemento esencial. Solo en pocos coches es posible conectar la columna directamente con el engranaje de dirección, pues no están alineados.
Para solventar este problema se colocan en la columna de dirección una o dos juntas universales. Las juntas son normalmente de tipo Hooke, con dos bridas en forma de U que pivotan sobre una cruceta interior, a menudo hecha de goma.
Dirección asistida
Incluso aunque la dirección esté engranada para hacer más fácil el giro de las ruedas, esto a menudo no resulta suficiente, en especial en grandes automóviles de tracción delantera que descargan un considerable peso sobre las ruedas delanteras.
Para reducir el esfuerzo de la dirección, hoy en día prácticamente todos los fabricantes incluyen sistemas de dirección asistida en los que a la fuerza aplicada por el conductor sobre las ruedas se suma la procedente de un émbolo hidráulico.
La mayoría de los sistemas de dirección asistida se aplica en los sistemas de dirección de cremallera. Una bomba accionada por el motor alimenta de fluido hidráulico un pistón de doble acción situado en la caja de dirección o en la cremallera. Una vez el volante está girado, una válvula se abre ejerciéndose una presión sobre el tornillo de dirección en el sentido apropiado. Tan pronto como el conductor termina de girar el volante, la válvula se cierra. El sistema posee una cierta relación de juego, conocido como “factor estornudo”, para evitar que el conductor mueva inesperadamente el volante de un lado a otro. El sistema de dirección asistida tiende a ocultar o reducir al mínimo los desniveles o los accidentes presentes en la carretera que transmiten los sistemas normales de dirección. Para contrarrestar estas deficiencias, los fabricantes de automóviles han desarrollado varios sistemas para lograr que con el concurso de la dirección asistida se transmita una información más completa al conductor.
En algunos sistemas se instala una barra de torsión entre la columna de dirección y la válvula percibe la cantidad del esfuerzo que el conductor está aplicando y ajusta la presión hidráulica en consecuencia.
Otros sistemas de dirección asistida, como el Vari Power de Citroën por ejemplo, están diseñados para transmitir una sensación normal durante todo el giro del volante. Esto se consigue por una limitación progresiva de la válvula de control. De forma que a medida que se gira el volante hacia su tope, se necesita más esfuerzo, justo como ocurriría en un sistema norma, con lo que se conseguirá una mayor sensación cuando se deba tomar una curva o al realizar un aparcamiento.