TEMA 9: LA DIRECCIÓN
1. La dirección
Está formada por un volante unido a un extremo de la columna de dirección. A su vez, se une
por el otro extremo al mecanismo de dirección alojado en su propia caja. Su misión consiste en
dirigir la orientación de las ruedas, para que el vehículo tome la trayectoria deseada. Para ello
utiliza una serie de elementos que transmiten el movimiento desde el volante hasta las ruedas.
Cuenta con unos topes de dirección, que marca los límites hasta los que pueden girar las ruedas.
1.1. Disposición de los elementos sobre el vehículo
En la dirección intervienen los elementos siguientes: Volante, columna de dirección, caja o
mecanismo de dirección, timonería de mando o brazos de acoplamiento y de mando y ruedas.
Puede ser dirección de cremallera, unida a las ruedas mediante las
barras de acoplamiento; o tornillo sinfín y sector dentado que necesita
más timonería de mando para establecer unión con las ruedas.
En funcionamiento, cuando el conductor acciona el volante unido a la columna de dirección
transmite a las ruedas el ángulo de giro deseado. La caja de direción y la relación de palancas
realizan la desmultiplicación de giro y la multiplicación de fuerza necesaria para orientar las
ruedas con el mínimo esfuerzo del conductor.
Los brazos de mando de acoplamiento transmiten el movimiento desde la caja de dirección a las
ruedas.
Las crucetas están comunicadas por medio de un brazo telescópico corto. Sirve para compensar
las longitudes del reglaje en altura y para la proteccón de los ocupantes en caso de una colisión
frontal.
Al desplazar el volante hacia arriba se contrae el brazo telescópico. De esta forma, se reduce la
distancia entre el volante y la caja de dirección. Al colocar el volante en una posición baja
aumenta esta distancia y se estira el brazo telescópico.
1.3. Estudio de los órganos constructivos
1.3.1. Volante
Diseñado con forma ergonómica con 2 o 3 brazos, con la finalidad
de obtener mayor facilidad de manejo y comodidad. Su misiñon
consiste en reducir el esfuerzo que el conductor aplica a las ruedas.
1.3.2. Columna de dirección
Constituida por un árbol articulado que une el
mecanismo de dirección con el volante.
Tiene una gran influencia en la seguridad pasiva. Todos
los vehículos están equipados con una columna de
dirección retráctil, formada por dos o tres tramos con
el fin de colapsarse y no producir daños al conductor
,en caso de colisión. Estos tramos están unidos mediante juntas cardán y
elásticas diseñadas para tal fin.
La columna de dirección puede contribuir a reducir las consecuencias de
los accidentes. Se consigue con soportes de la columna calibrados de
manera que se rompan al chocar el conductor contra el volante.
Permite la regulación del volante en altura, y en algunos casos, también
la profundidad, para facilitar la conducción.
1.4. Caja o mecanismo de dirección
El movimiento giratorio del volante se tranmsite a través del árbol
y llega a la caja de dirección, que transforma el movimiento
giratorio en otro rectilíneo transversal al vehículo.
A través de las barras, articuladas con rótulas, el mecanismo de
dirección alojado en la caja transmite el movimiento transversal a
las bieletas o brazos de acoplamiento que hacen girar las ruedas
alrededor del eje del pivote.
Existen los siguientes tipos de cajas o mecanismos de dirección:
Cremallera, cremallera de relación variable, tornillo sinfín y sector dentado, tornillo sinfín y
rodillo, tornillo sinfín y dedo, tornillo sinfín y tuerca y tornillo sinfín y tuerca con volas circulantes
o recirculación de bolas.
En la mayoría de los turismos, se utiliza la dirección de cremallera. En vehículos todo terreno y
camiones, la más utilizada es la caja de tornillo sinfín y tuerca con bolas circulares, también
llamada de recirculación de bolas.
1.4.1. Cremallera
Se caracteriza por su mecanismo desmultiplicador (piñon-cremallera) y su sencillez de montaje.
Elimina la parte de la timonería de mando.
Constituida por una barra en la que hay tallado un dentado que se desplaza laterlamente en el
interior de un cárter y que está apoyada en unos casquillos de bronce o nailon. Accionada por el
piñón, montado en un extremo del árbol del volante, engranado con la de cremallera.
Es la más utilizada en los vehículos de turismo, sobre todo en los de motor y tracción delantera,
porque disminuye notablemente los esfuerzos en el volante. Es suave en los giros y tiene rapidez
de recuperación, resultando una dirección estable y segura.
La cremallera se une directamente a los brazos de acoplamiento de las ruedas a través de dos
bielas de dirección, en cuyo extremo se sitúan las rótulas, que, a su vez, son regulables para
modificar la convergencia.
,1.4.2. Dirección de cremallera de relación variable
Se realiza el mismo esfuerzo sobre el volante tanto en maniobras de aparcamiento como en
carretera.
Sin embargo, en las maniobras de aparcamiento, es necesaria una dirección con relación de
reducción elevada, para disminuir el esfuerzo del volante, lo que implica una disminución de la
sensibilidad en la conducción durante la marcha.
Con una relación de reducción inferior se evita la falta de sensibilidad, pero la maniobrabilidad
en parado resulta más dificil.
Estos problemas se resuelven con la adopción de cremallera de relación variable.
La principal característica constructiva de esta dirección es la cremallera, la cual
dispone de unos dientes con: módulo variable y ángulo de presión variable.
Está accionada por un piñón normal.
En la parte central de la cremallera, los dientes tienen un módulo variable, de
tal forma que permite:
• Una relación corta ideal, para la conducción durante la marcha en línea recta.
• El módulo se reduce progresivamente cuando la cremallera se desplaza hacia sus
extremos, reduciendo así el esfuerzo de maniobrabilidad en el estacionamiento.
1.4.3. Tornillo sinfín
Mecanismo basado en un tornillo sinfín. Puede ser cilíndrico o glovoide.
Unido al árbol del volante para transmitir su movimiento de rotación a
un dispositivo de traslación que engrana con el mismo, generalmente un
sector, una tuerca, un rodillo o un dedo, encargados de transmitir el
movimiento a la palanca de ataque y esta, a su vez, a las barras de
acoplamiento.
1.4.4. Tornillo sinfín y sector dentado
Formado por un sinfín cilíndrico, apoyado en sus extremos sobre dos cojinetes de rodillos
cónicos. El movimiento se transmite a la palanca de mando a través de un sector dentado, cuyos
dientes engranan con el tornillo sinfín en toma constante.
1.4.5. Tornillo sinfín y rodillo
Formado por un sinfín globoide apoyado en cojinetes de rodillos cónicos. Un
rodillo está apoyado en el tornillo sinfín, que al girar desplaza laterlamente el
rodillo produciéndo un movimiento angular en el eje de la palanca de ataque.
1.4.6. Tornillo sinfín y dedo
Formado por un sinfín cilíndrico y un dedo o tetón. Al girar el sinfín, el dedo se desplaza sobre
las ranuras del sinfín transmitiendo un movimiento oscilante a la palanca de ataque.
, 1.4.7. Tornillo sinfín y tuerca
Formado por un sinfín cilíndrico y una tuerca. Al girar el sinfín produce un
desplazamiento longitudinal de la tuerca. Este movimiento es transmitido a la
palanca de ataque unida a la tuerca.
1.4.8. Tornillo sinfín y tuerca con hilera de bolas
Consiste en intercalar una hilera de bolas entre el tornillo sinfín y una tuerca
para conseguir más suavidad.
1.5. Tirantería de dirección
Constituida por un conjunto de elementos que transmite el
movimiento desde el mecanismo de dirección a las ruedas.
Generalmente, se utilizan dos sistemas, uno aplicado a la
dirección de cremallera y otro aplicado a la dirección de
tornillo sinfín.
1.5.1. Palanca de ataque o biela de mando
Va unida a la salida de la caja de dirección mediante un estriado fino. Recibe el movimiento de
rotación de la caja de dirección para transmitirlo, en movimiento angular, a la barra de mando
1.5.2. Barra de mando
El movimiento direccional se transmite por medio de una barra de mando unida, por un lado, a
la palanca de ataque y, por el otro, a las barras de acoplamiento de la dirección.
En otros sistemas, el mecanismo de la dirección ataca directamente los brazos de acoplamiento
de las ruedas, como ocurre en las direcciones de cremallera.
1.5.3. Brazos de acoplamiento
Transmiten a las ruedas el movimiento obtenido en la caja de dirección, y constituyen el sistema
direccional para orientar las mismas.
Formado por unos brazos de acoplamiento montados sobre las manguetas de forma
perpendicular al eje de las ruedas y paralelos al terreno.
Llevan un cierto ángulo de inclinación para que la prolongación de sus ejes coincida sobre el
centro del eje trasero, y tienen por misión el desplazamiento lateral de las ruedas directrices.
1.5.4. Barras de acoplamiento o bieletas de dirección
Realizan la unión de las dos ruedas por medio de una o varias barras de acoplamiento. Realizan
la unión de los dos brazos para que el movimiento en las dos ruedas sea simultáneo y conjugado,
al producirse el desplazamiento lateral en una de ellas.
1.5.5. Rótula
Constituida por un muñón cónico en cuyos extremos tiene, por una parte, la unión roscada que
permite su desmontaje y, por otra, una bola o esfera alojada en una caja esférica que realiza la
unión elástica.
1. La dirección
Está formada por un volante unido a un extremo de la columna de dirección. A su vez, se une
por el otro extremo al mecanismo de dirección alojado en su propia caja. Su misión consiste en
dirigir la orientación de las ruedas, para que el vehículo tome la trayectoria deseada. Para ello
utiliza una serie de elementos que transmiten el movimiento desde el volante hasta las ruedas.
Cuenta con unos topes de dirección, que marca los límites hasta los que pueden girar las ruedas.
1.1. Disposición de los elementos sobre el vehículo
En la dirección intervienen los elementos siguientes: Volante, columna de dirección, caja o
mecanismo de dirección, timonería de mando o brazos de acoplamiento y de mando y ruedas.
Puede ser dirección de cremallera, unida a las ruedas mediante las
barras de acoplamiento; o tornillo sinfín y sector dentado que necesita
más timonería de mando para establecer unión con las ruedas.
En funcionamiento, cuando el conductor acciona el volante unido a la columna de dirección
transmite a las ruedas el ángulo de giro deseado. La caja de direción y la relación de palancas
realizan la desmultiplicación de giro y la multiplicación de fuerza necesaria para orientar las
ruedas con el mínimo esfuerzo del conductor.
Los brazos de mando de acoplamiento transmiten el movimiento desde la caja de dirección a las
ruedas.
Las crucetas están comunicadas por medio de un brazo telescópico corto. Sirve para compensar
las longitudes del reglaje en altura y para la proteccón de los ocupantes en caso de una colisión
frontal.
Al desplazar el volante hacia arriba se contrae el brazo telescópico. De esta forma, se reduce la
distancia entre el volante y la caja de dirección. Al colocar el volante en una posición baja
aumenta esta distancia y se estira el brazo telescópico.
1.3. Estudio de los órganos constructivos
1.3.1. Volante
Diseñado con forma ergonómica con 2 o 3 brazos, con la finalidad
de obtener mayor facilidad de manejo y comodidad. Su misiñon
consiste en reducir el esfuerzo que el conductor aplica a las ruedas.
1.3.2. Columna de dirección
Constituida por un árbol articulado que une el
mecanismo de dirección con el volante.
Tiene una gran influencia en la seguridad pasiva. Todos
los vehículos están equipados con una columna de
dirección retráctil, formada por dos o tres tramos con
el fin de colapsarse y no producir daños al conductor
,en caso de colisión. Estos tramos están unidos mediante juntas cardán y
elásticas diseñadas para tal fin.
La columna de dirección puede contribuir a reducir las consecuencias de
los accidentes. Se consigue con soportes de la columna calibrados de
manera que se rompan al chocar el conductor contra el volante.
Permite la regulación del volante en altura, y en algunos casos, también
la profundidad, para facilitar la conducción.
1.4. Caja o mecanismo de dirección
El movimiento giratorio del volante se tranmsite a través del árbol
y llega a la caja de dirección, que transforma el movimiento
giratorio en otro rectilíneo transversal al vehículo.
A través de las barras, articuladas con rótulas, el mecanismo de
dirección alojado en la caja transmite el movimiento transversal a
las bieletas o brazos de acoplamiento que hacen girar las ruedas
alrededor del eje del pivote.
Existen los siguientes tipos de cajas o mecanismos de dirección:
Cremallera, cremallera de relación variable, tornillo sinfín y sector dentado, tornillo sinfín y
rodillo, tornillo sinfín y dedo, tornillo sinfín y tuerca y tornillo sinfín y tuerca con volas circulantes
o recirculación de bolas.
En la mayoría de los turismos, se utiliza la dirección de cremallera. En vehículos todo terreno y
camiones, la más utilizada es la caja de tornillo sinfín y tuerca con bolas circulares, también
llamada de recirculación de bolas.
1.4.1. Cremallera
Se caracteriza por su mecanismo desmultiplicador (piñon-cremallera) y su sencillez de montaje.
Elimina la parte de la timonería de mando.
Constituida por una barra en la que hay tallado un dentado que se desplaza laterlamente en el
interior de un cárter y que está apoyada en unos casquillos de bronce o nailon. Accionada por el
piñón, montado en un extremo del árbol del volante, engranado con la de cremallera.
Es la más utilizada en los vehículos de turismo, sobre todo en los de motor y tracción delantera,
porque disminuye notablemente los esfuerzos en el volante. Es suave en los giros y tiene rapidez
de recuperación, resultando una dirección estable y segura.
La cremallera se une directamente a los brazos de acoplamiento de las ruedas a través de dos
bielas de dirección, en cuyo extremo se sitúan las rótulas, que, a su vez, son regulables para
modificar la convergencia.
,1.4.2. Dirección de cremallera de relación variable
Se realiza el mismo esfuerzo sobre el volante tanto en maniobras de aparcamiento como en
carretera.
Sin embargo, en las maniobras de aparcamiento, es necesaria una dirección con relación de
reducción elevada, para disminuir el esfuerzo del volante, lo que implica una disminución de la
sensibilidad en la conducción durante la marcha.
Con una relación de reducción inferior se evita la falta de sensibilidad, pero la maniobrabilidad
en parado resulta más dificil.
Estos problemas se resuelven con la adopción de cremallera de relación variable.
La principal característica constructiva de esta dirección es la cremallera, la cual
dispone de unos dientes con: módulo variable y ángulo de presión variable.
Está accionada por un piñón normal.
En la parte central de la cremallera, los dientes tienen un módulo variable, de
tal forma que permite:
• Una relación corta ideal, para la conducción durante la marcha en línea recta.
• El módulo se reduce progresivamente cuando la cremallera se desplaza hacia sus
extremos, reduciendo así el esfuerzo de maniobrabilidad en el estacionamiento.
1.4.3. Tornillo sinfín
Mecanismo basado en un tornillo sinfín. Puede ser cilíndrico o glovoide.
Unido al árbol del volante para transmitir su movimiento de rotación a
un dispositivo de traslación que engrana con el mismo, generalmente un
sector, una tuerca, un rodillo o un dedo, encargados de transmitir el
movimiento a la palanca de ataque y esta, a su vez, a las barras de
acoplamiento.
1.4.4. Tornillo sinfín y sector dentado
Formado por un sinfín cilíndrico, apoyado en sus extremos sobre dos cojinetes de rodillos
cónicos. El movimiento se transmite a la palanca de mando a través de un sector dentado, cuyos
dientes engranan con el tornillo sinfín en toma constante.
1.4.5. Tornillo sinfín y rodillo
Formado por un sinfín globoide apoyado en cojinetes de rodillos cónicos. Un
rodillo está apoyado en el tornillo sinfín, que al girar desplaza laterlamente el
rodillo produciéndo un movimiento angular en el eje de la palanca de ataque.
1.4.6. Tornillo sinfín y dedo
Formado por un sinfín cilíndrico y un dedo o tetón. Al girar el sinfín, el dedo se desplaza sobre
las ranuras del sinfín transmitiendo un movimiento oscilante a la palanca de ataque.
, 1.4.7. Tornillo sinfín y tuerca
Formado por un sinfín cilíndrico y una tuerca. Al girar el sinfín produce un
desplazamiento longitudinal de la tuerca. Este movimiento es transmitido a la
palanca de ataque unida a la tuerca.
1.4.8. Tornillo sinfín y tuerca con hilera de bolas
Consiste en intercalar una hilera de bolas entre el tornillo sinfín y una tuerca
para conseguir más suavidad.
1.5. Tirantería de dirección
Constituida por un conjunto de elementos que transmite el
movimiento desde el mecanismo de dirección a las ruedas.
Generalmente, se utilizan dos sistemas, uno aplicado a la
dirección de cremallera y otro aplicado a la dirección de
tornillo sinfín.
1.5.1. Palanca de ataque o biela de mando
Va unida a la salida de la caja de dirección mediante un estriado fino. Recibe el movimiento de
rotación de la caja de dirección para transmitirlo, en movimiento angular, a la barra de mando
1.5.2. Barra de mando
El movimiento direccional se transmite por medio de una barra de mando unida, por un lado, a
la palanca de ataque y, por el otro, a las barras de acoplamiento de la dirección.
En otros sistemas, el mecanismo de la dirección ataca directamente los brazos de acoplamiento
de las ruedas, como ocurre en las direcciones de cremallera.
1.5.3. Brazos de acoplamiento
Transmiten a las ruedas el movimiento obtenido en la caja de dirección, y constituyen el sistema
direccional para orientar las mismas.
Formado por unos brazos de acoplamiento montados sobre las manguetas de forma
perpendicular al eje de las ruedas y paralelos al terreno.
Llevan un cierto ángulo de inclinación para que la prolongación de sus ejes coincida sobre el
centro del eje trasero, y tienen por misión el desplazamiento lateral de las ruedas directrices.
1.5.4. Barras de acoplamiento o bieletas de dirección
Realizan la unión de las dos ruedas por medio de una o varias barras de acoplamiento. Realizan
la unión de los dos brazos para que el movimiento en las dos ruedas sea simultáneo y conjugado,
al producirse el desplazamiento lateral en una de ellas.
1.5.5. Rótula
Constituida por un muñón cónico en cuyos extremos tiene, por una parte, la unión roscada que
permite su desmontaje y, por otra, una bola o esfera alojada en una caja esférica que realiza la
unión elástica.
