Geometría de la Dirección

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Patan
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Geometría de la Dirección

Mensaje por Patan » 10 May 2020, 14:52

La dirección en uno de los sistemas fundamentales del coche, ya que es la responsable de guiar al vehículo por la trayectoria correcta, tanto a la hora de tomar curvas como al realizar maniobras a baja velocidad y para ello el sistema de dirección ha ido evolucionando desde las antiguas carretas con dirección de eje único a los sistemas actuales...



Actualmente el sistema de dirección mas utilizado es el tipo Ackermann, modificado y mejorado, y es el utilizado en el TH con piñón y cremallera, y con asistencia eléctrica.
Pero a parte del sistema de dirección que nos permitirá cambiar o corregir la trayectoria de nuestro desplazamiento, la dirección debe ofrecer un buen compromiso entre aislar de las perturbaciones procedentes de la carretera y proporcionar la suficiente estabilidad a altas velocidades. Este compromiso se consigue ajustando adecuadamente los ángulos de la dirección, recibiendo el nombre de geometría de la dirección el conjunto de los valores que ellos adoptan. Estos ángulos de la dirección son el de caída, salida, convergencia y avance.

Ángulo de caída o Camber
El ángulo de caída o Camber es la inclinación hacia adentro o hacia afuera de la parte superior de la llanta en relación con la vertical del vehículo y se mide en grados.

Las tres posibles ángulos de Camber son:
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La ausencia de inclinación, la alineación perfecta respecto a la vertical del vehículo, se traduce en un camber neutro.
Un camber negativo, implica que la parte inferior del neumático, la parte en contacto con el asfalto, se encuentra inclinada hacía el exterior, mientras que un camber positivo hace referencia a la disposición contraria, con la parte inferior del neumático, inclinada hacía el interior, hacía el eje central del coche.
El ángulo de inclinación del neumático se utiliza para optimizar la superficie de contacto en función de las necesidades, con un camber neutro, con un ángulo de caída de 0 grados en reposo, las ruedas cuentan con una mayor superficie de contacto, por tanto con mayor tracción, pero no en todas las condiciones, habitualmente, con esta configuración, sólo se consigue mantener esta mayor superficie de contacto en rectas. En cambio, en curvas, con una conducción exigente, en competición,<strong> un camber negativo proporciona un extra de superficie de contacto[/b], por tanto una mejor tracción, de ahí que en competición sea la norma encontrarnos con un camber negativo, es decir, con la parte inferior de la rueda alejada del centro del vehículo.

Un vehículo con demasiado camber positivo o negativo gastará más combustible, pues le cuesta más trabajo moverse y un camber excesivo tiende a frenar el vehículo y provoca el efecto contrario al deseado.
TREN DELANTERO
  • CAMBER MÁS NEGATIVO
    • Menos dirección
    • Más suave en baches
    • Más agarre
    • Más entrada a curva
    CAMBER MENOS NEGATIVO
    • Más dirección
    • Menos agarre
TREN TRASERO
  • CAMBER MÁS NEGATIVO
    • Menos tracción delante
    • Más dirección al dar gas
    • Mejor para baches
    • Más agarre
    • Ayuda a evitar trompos a la salida de curvas
    CAMBER MENOS NEGATIVO
    • Más tracción delante
    • Posibilidad de sobreviraje
    • Menos agarre
El Camber en el TH
El Camber de las ruedas delanteras y traseras no es ajustable y los valores de fabrica son:
Camber ruedas delanteras (Estándar 0): -0.55° +/-0.50°
Camber ruedas delanteras (Estándar A): -0.58° +/-0.50°
Camber ruedas traseras (Estándar 0):  -0.95° +/-0.50°
Camber ruedas traseras (Estándar A):  -1.05° +/-0.50°

Estándares:
Estándar 0: vehículo sin carga, incluida la rueda de repuesto, herramientas, accesorios y consumibles con 5 litros de combustible.
Estándar A: vehículo sin carga, incluida la rueda de repuesto, herramientas, accesorios y consumibles (tanque lleno de combustible).

Angulo de avance o Caster
Para entender el ángulo de avance o Caster, primero hay que conocer el eje de giro de la dirección, que es el eje sobre el que pivota la rueda cuando giramos la dirección. En muchas ocasiones este eje coincide con la prolongación del amortiguador, que se encuentra alineado con el mismo eje de giro, como ocurre en el TH, pero este alineamiento no se da en todas las posibles configuraciones.
El caster o ángulo de avance es la inclinación hacia adelante o hacia atrás del eje de giro de la dirección con respecto a la vertical del vehículo viendo la rueda desde el lateral.

Como en el caso del camber, hay tres ángulos de Caster:
Imagen

Caster positivo
El caster o avance positivo ocurre cuando el eje de giro de la dirección se encuentra por delante del punto de contacto de la llanta con el camino. El caster positivo causa arrastre en la parte trasera de la llanta. El efecto de arrastre, llamado recorrido de caster, fuerza la llanta a viajar en línea recta o a retornar la dirección recta (hacia el frente). La mayoría de los vehículos utilizan un caster positivo para ayudar al vehículo a conservar una dirección recta hacia adelante. Aunque el caster positivo mantiene la estabilidad direccional, un avance positivo en exceso puede causar:
  • Volante duro y vibraciones a bajas velocidades.
  • Serpenteo a altas velocidades.
Caster negativo
El caster negativo tiende a facilitar el tomar las curvas. Con caster negativo, la línea central del eje de giro de la dirección se encuentra por detrás del del punto de contacto de la llanta con el camino. La desventaja del caster negativo es que el manejo recto hacia adelante se dificulta ya que el vehículo quiere moverse a la derecha o a la izquierda y no en la dirección recta hacia el frente como con el caster positivo. Aunque el caster negativo facilita el manejo, un caster negativo excesivo causa:
  • Serpenteo del vehículo
  • Disminución del retomo al centro de la dirección
  • Menor estabilidad durante el frenado
Caster o avance nulo
Cuando el eje de la dirección es vertical, el ángulo del caster es cero o nulo. El caster nulo tiende a tener un efecto neutral en la estabilidad direccional y el manejo. Con el caster nulo, la línea central extendida del eje de giro de la dirección se alinea con el punto de contacto de la llanta con el camino. Por lo tanto, no hay arrastre de la llanta en ninguna dirección. Al no haber arrastre, no se presentan las fuerzas para hacer girar las ruedas ya sea hacia la izquierda o hacia la derecha.

El Caster en el TH
El Caster no es ajustable y los valores de fabrica son:
Caster ruedas delanteras (Estándar 0): 4.90° +/-.50°
Caster ruedas delanteras (Estándar A): 4.93° +/-0.50°

Estándares:
Estándar 0: vehículo sin carga, incluida la rueda de repuesto, herramientas, accesorios y consumibles con 5 litros de combustible.
Estándar A: vehículo sin carga, incluida la rueda de repuesto, herramientas, accesorios y consumibles (tanque lleno de combustible).

Angulo de salida o SAI y Angulo Incluido
Imagen

Angulo de salida o SAI
El angulo de salida o SAI (Inclinación del eje de dirección), y también conocido como KPI, es el ángulo formado por el eje de giro de la dirección y la vertical del vehículo, visto desde el frente del vehículo.
EL SAI / KPI es un ángulo no medido directamente, es computado en un giro preestablecido de las ruedas delanteras, obteniéndose mayor precisión si el giro es simétrico en relación a la línea direccional del eje trasero.
Al igual que el caster, el peso del vehículo sobre el eje de dirección ayuda a las ruedas a mantenerse en posición recta hacia adelante y retomar al centro cuando se sale de una curva. Como el ángulo SAI es mayor que el ángulo del caster, tiene un mayor efecto sobre el control de la dirección. Cuando el ángulo SAI es el correcto, la línea central del eje de dirección se extiende hasta un punto cerca del centro del área de contacto de la llanta con el camino, causando menor derrape de las llantas al tomar una curva, reduciendo el desgaste de las llanta y requiriendo menor fuerza para girar el volante.

Angulo Incluido
El ángulo incluido se encuentra sumando el ángulo de camber y el ángulo de inclinación del eje de dirección (SAl).
El ángulo incluido muestra la relación entre la posición del eje de dirección y el mango. Si el ángulo de camber es negativo, el ángulo incluido es menor que el SAI. Si el ángulo de camber es positivo, el ángulo incluido es mayor que el SAI.

Angulo de convergencia o TOE IN
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Cuando hablamos de ángulo de convergencia o TOE IN, no solo hablamos de ángulos convergentes, también se incluyen los ángulos divergentes (TOE OUT) en base al valor positivo o negativo del resultado y se mide en milímetros, pulgadas y grados, a veces también llamado Single TOE.
El ángulo de convergencia o TOE IN mide la diferencia en la distancia entre el frente de las dos llantas delanteras y la parte trasera de ambas llantas.
El objetivo del TOE IN es mantener las llantas en la misma línea recta una con la otra cuando ruedan. El TOE IN ayuda a controlar el vehículo y a prolongar la vida de las llantas. Los ajustes del Caster y Camber, y otras fuerzas en el manejo tienden a dirigir las llantas hacia afuera cuando el vehículo está en movimiento, el TOE IN tiende a contrarrestar estas fuerzas.

El Single TOE en el TH
Single Toe ruedas delanteras (Estándar 0 y A): -0.05° +/-0.07°
Single Toe ruedas traseras (Estándar 0): 0.07° +/-0.07°
Single Toe ruedas traseras (Estándar A): 0.08° +/-0.07°

Estándares:
Estándar 0: vehículo sin carga, incluida la rueda de repuesto, herramientas, accesorios y consumibles con 5 litros de combustible.
Estándar A: vehículo sin carga, incluida la rueda de repuesto, herramientas, accesorios y consumibles (tanque lleno de combustible).

Otros angulos...

Ángulo de empuje (Thrust Angle)
El ángulo de empuje (Thrust Angle) es una línea imaginaria perpendicular al centro del eje trasero. Compara la dirección a la cual el eje trasero apunta con la línea central del vehículo. Además confirma si el eje trasero esta paralelo al eje delantero y que la distancia entre las ruedas traseras y delanteras sea la misma en ambos lados.
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Vehículos con ejes traseros independientes, pueden tener ángulos convergentes (toe in) o divergentes (TOE Out) incorrectos en ambos lados del eje, o un ángulo convergente (TOE In) en un lado del eje y un ángulo divergente (TOE Out) en el otro. La suspensión en cada lado del vehículo debe ser ajustada individualmente hasta alcanzar las medidas apropiadas de ángulo convergente/divergente (toe) para cada lado.
Un ángulo de empuje incorrecto es causado usualmente por un eje fuera de posición o medidas incorrectas de ángulos convergentes/divergentes (TOE). Además de una conducción caprichosa debido a medidas incorrectas del ángulo convergente/divergente (TOE), el ángulo de empuje (Thrust Angle) también provoca que la conducción sea diferente al girar hacia un lado o el otro. Es un problema clásico de coches que parecen circular de lado.

Retraso (Set-Back)
El Set Back o retroceso de un vehículo es la diferencia de batalla entre los lados del coche. Esto puede ser debido al propio diseño de los órganos mecánicos y no afecta a la estabilidad ni al comportamiento del vehículo.
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Algunos coches que lo tiene en el eje delantero son: Alfa75, Renault 5, Mitsubishi Pajero, Daihatsu Feroza o en el eje trasero Renault 4, Twingo, Clio, etc.

...otro tocho...espero os guste... ;) :relaxed:
Última edición por Patan el 17 May 2020, 20:19, editado 2 veces en total.
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Re: Geometría de la dirección

Mensaje por JeeperHam » 10 May 2020, 17:15

Patan escribió:
10 May 2020, 14:52
...otro tocho...espero os guste.
Otro gran aportazoooo! Gracias por tanto!
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Re: Geometría de la dirección

Mensaje por Renegado Jim » 10 May 2020, 18:09

Gran aporte @Patan muy bien resumido y explicado .. de tocho nada estos son los posts que mas me gustan y con los que mas se aprende ;)

Solo un apunte, el angulo Camber en la suspension del Renegade SI que es ajustable.
Gracias a que es ajustable (con tornillos excentricos) podemos elevar la suspension, y asi poder devolver a la alineacion sus valores de fabrica :thumbsup:

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Re: Geometría de la dirección

Mensaje por Patan » 10 May 2020, 18:28

Renegado Jim escribió:
10 May 2020, 18:09
Gran aporte @Patan muy bien resumido y explicado .. de tocho nada estos son los posts que mas me gustan y con los que mas se aprende ;)

Solo un apunte, el angulo Camber en la suspension del Renegade SI que es ajustable.
Gracias a que es ajustable (con tornillos excentricos) podemos elevar la suspension, y asi poder devolver a la alineacion sus valores de fabrica :thumbsup:
Supongo que esos tornillos no vienen con el coche, se venden por separado...¿me equivoco?...
...en tal caso sería como si le quiero cambiar todo el sistema y ya podré hacer lo que quiera...

Según el libro taller no es ajustable:

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No es por llevar la contraria, es lo que pone... ;) :relaxed:
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Re: Geometría de la dirección

Mensaje por Renegado Jim » 10 May 2020, 18:51

Patan escribió:
10 May 2020, 18:28

Supongo que esos tornillos no vienen con el coche, se venden por separado...¿me equivoco?...
...en tal caso sería como si le quiero cambiar todo el sistema y ya podré hacer lo que quiera...

Según el libro taller no es ajustable:

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No es por llevar la contraria, es lo que pone... ;) :relaxed:
Muy cierto :thumbsup: , los excentricos no vienen, pero claro que se puede modificar el camber con los tornillos de serie... como crees que lo hacen cuando llevas el coche al taller para cambio de neumaticos y hay que corregir algun desajuste de la alineacion? A desaflojar tornillos, mover, ver la maquinita y volver a apretar :slightly_smiling_face: (en la foto del manual que has subido pone mira la pagina de Control Lower Arm)

El manual hay que cogerlo con pinzas algunas veces... ya lo sabes tu!
No es llevar la contraria es simplemente hablar de los temas que nos gustan, de lo contrario estos posts tan buenos caerian en el olvido ;)
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Re: Geometría de la dirección

Mensaje por Patan » 10 May 2020, 19:15

Renegado Jim escribió:
10 May 2020, 18:51
Patan escribió:
10 May 2020, 18:28

Supongo que esos tornillos no vienen con el coche, se venden por separado...¿me equivoco?...
...en tal caso sería como si le quiero cambiar todo el sistema y ya podré hacer lo que quiera...

Según el libro taller no es ajustable:

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No es por llevar la contraria, es lo que pone... ;) :relaxed:
Muy cierto :thumbsup: , los excentricos no vienen, pero claro que se puede modificar el camber con los tornillos de serie... como crees que lo hacen cuando llevas el coche al taller para cambio de neumaticos y hay que corregir algun desajuste de la alineacion? A desaflojar esos tornillos, mover, ver la maquinita y volver a apretar :slightly_smiling_face:

El manual hay que cogerlo con pinzas algunas veces... ya lo sabes tu!
No es llevar la contraria es simplemente es hablar de los temas que nos gustan, de lo contrario estos posts tan buenos caerian en el olvido ;)
...lo siento, que no es por llevar la contraria, que parece que sí, pero es que no...esquesque es lo que hay.... :') :') :') :') :')
El cambio de neumáticos, indiferentemente del tamaño del nuevo neumático, no afecta al camber, este solo se ve afectado por el cambio de altura al poner muelles o amortiguadores mas largos o mas cortos, lo que afecta al triangulo de la suspensión modificando los ángulos del mismo y con ello el camber, bien directamente o por la modificación del angulo de salida.
...esquesque...se siente...venga apago...mañana igual estoy menos contradictorio... :') :') :') :') ... ;) :relaxed:
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Re: Geometría de la dirección

Mensaje por Renegado Jim » 10 May 2020, 19:19

Cuando cambias neumaticos, si lo haces en un buen taller te comprueban la alineacion ;)

En la foto del manual que has subido pone mira la pagina de Control Lower Arm si el camber no esta dentro de los limites de fabrica :relaxed:

y como no te vuelvas a conectar mañana te pongo falta :') :') :') :') :') :')
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Re: Geometría de la dirección

Mensaje por Patan » 10 May 2020, 19:42

Cachinto...que aún no me he ido... :bow:
Cuando cambias las ruedas, como si te miran el aceite y te lo cambian, que alinean, perfecto siempre es interesante, pero a parte del equilibrado, el cambio de neumáticos no afecta a nada más, toda la geometría viene definida por la mecánica sobre la que se monta la rueda, no por la rueda... :grin:
Y lo que dice el manual es que revises el brazo de control, que también corresponde al trangulo de la suspensión MacPherson y que tiene varios elementos elasticos (silentblocks) que hay que revisar si siguen en buen estado, y que revises la carrocería, porque puede haberse retorcido, pero ajuste no hay, a no ser que cambies piezas.
:thinking: ...ta mañana... :') :') :') :') :') :')
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Re: Geometría de la Dirección

Mensaje por Renegado Jim » 10 May 2020, 21:00

claro claro el manual dice que para corregir la alineacion cambies toda la suspension :') :') :') :') :') :') :') el sistema MacPherson de nuestros bichillos es tan bueno que no hay ajuste posible porque nunca se desajusta :grin: ...y por supuesto que en el servicio oficial de Jeep te diran que no se puede ajustar para que te tengas que comprar uno nuevo >:) >:) >:) menudos cracks

En cuanto al neumatico me refiero a que cuando los cambias en un buen taller te hacen tambien la alineacion (al menos esa es mi experiencia), y si no lo hacen al menos es bueno decirlo para asegurarnos, ya que hay gente que se da cuenta de que su coche no esta alineado tras el cambio de neumaticos. En otros talleres tipo Norauto te hacen solamente el equilibrado del neumatico y a correr.

Venga @Patan como no aparezcas mañana te bajamos los galones ;)
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Re: Geometría de la Dirección

Mensaje por Eugene The Jeep » 11 May 2020, 00:00

Bueno chicos, aquí me habéis pillao, y aunque este tema es super interesante, no me queda por menos que leer y aprender de los cracks de este foro. Así que pillo sitio con un gin tonic en la mano o quizás dos, ya que esto promete, e intentaré asimilar tanto conocimiento, aunque a decir verdad, será dificil seguir al amigo @Patan y al señor comandante @Renegado Jim.
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! Saludos Renegados !

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