La geometría de la dirección de Ackermann es una disposición geométrica de vínculos en la dirección de un automóvil u otro vehículo diseñado para resolver el problema de las ruedas en el interior y el exterior de un giro que necesitan trazar círculos de diferentes radios .
Fue inventado por el constructor de carruajes alemán Georg Lankensperger en Munich en 1817, luego patentado por su agente en Inglaterra, Rudolph Ackermann (1764–1834) en 1818 para carruajes tirados por caballos. Erasmus Darwin puede tener un reclamo anterior como inventor que data de 1758. [1] Darwin ideó su sistema de dirección porque se lesionó cuando un carruaje se volcó.
Ventajas
La intención de la geometría de Ackermann es evitar la necesidad de que los neumáticos se deslicen hacia los lados al seguir el camino alrededor de una curva. [2] La solución geométrica a esto es que todas las ruedas tengan sus ejes dispuestos como radios de círculos con un punto central común. Como las ruedas traseras están fijas, este punto central debe estar en una línea que se extiende desde el eje trasero. La intersección de los ejes de las ruedas delanteras en esta línea también requiere que la rueda delantera interior se gire, al girar, en un ángulo mayor que la rueda exterior. [2]
En lugar de la dirección "giratoria" anterior, donde ambas ruedas delanteras giraban alrededor de un pivote común, cada rueda ganó su propio pivote, cerca de su propio eje. Si bien es más compleja, esta disposición mejora la capacidad de control al evitar grandes entradas de las variaciones de la superficie de la carretera que se aplican al extremo de un brazo de palanca largo, así como al reducir en gran medida el recorrido longitudinal de las ruedas direccionales. Un enlace entre estos cubos hace pivotar las dos ruedas juntas, y mediante una disposición cuidadosa de las dimensiones del enlace, la geometría de Ackermann podría aproximarse. Esto se consigue haciendo que la articulación no un paralelogramo simple, pero haciendo que la longitud de la barra de acoplamiento (el enlace se mueve entre los cubos) más corta que la del eje, de modo que los brazos de dirección de los cubos parecían " dedo del pie hacia fuera" . A medida que se movía la dirección, las ruedas giraban según Ackermann, y la rueda interior giraba más. [2] Si la barra de dirección se coloca delante del eje, debería ser más larga en comparación, preservando así esta misma "convergencia".
Diseño y elección de geometría
Se puede generar una aproximación simple a la geometría perfecta de la dirección de Ackermann moviendo los puntos de pivote de la dirección hacia adentro para que se encuentren en una línea trazada entre los pivotes de dirección y el centro del eje trasero. [2] Los puntos de pivote de la dirección están unidos por una barra rígida llamada tirante , que también puede ser parte del mecanismo de dirección, en forma de piñón y cremallera, por ejemplo. Con un Ackermann perfecto, en cualquier ángulo de dirección, el punto central de todos los círculos trazados por todas las ruedas estará en un punto común. Tenga en cuenta que esto puede ser difícil de arreglar en la práctica con enlaces simples, y se recomienda a los diseñadores que dibujen o analicen sus sistemas de dirección en toda la gama de ángulos de dirección.
Los coches modernos no utilizan la dirección Ackermann pura , en parte porque ignora importantes efectos dinámicos y compatibles, pero el principio es sólido para maniobras a baja velocidad. Algunos autos de carreras usan geometría Ackermann inversa para compensar la gran diferencia en el ángulo de deslizamiento entre los neumáticos delanteros internos y externos al tomar curvas a alta velocidad. El uso de dicha geometría ayuda a reducir la temperatura de los neumáticos durante las curvas a alta velocidad, pero compromete el rendimiento en maniobras a baja velocidad. [3]
Condición de Ackermann extendida
La condición de Ackermann de tren de vehículos se cumple cuando no solo los ejes de las ruedas del vehículo que tira, sino también los ejes de las ruedas del remolque apuntan al centro de giro teórico (momentan centrum). [4] En alemán: [5] A diferencia de los vehículos individuales, al girar los volantes, las combinaciones de vehículos tienen que recorrer una cierta distancia para que se forme esta condición.
Ver también
Referencias
- ^ Diseño mejorado de Erasmus Darwin para carros de dirección de Desmond King-Hele, 2002, The Royal Society, Londres. Consultado en abril de 2008.
- ↑ a b c d Norris, William (1906). "Dirección" . Vagones de vapor modernos . Longmans. págs. 63–67.
- ^ Milliken, William F y Milliken, Douglas L: "Dinámica del vehículo del coche de carreras", página 715. SAE 1995 ISBN 1-56091-526-9
- ^ Szakács, Tamás (2010). "Modelado y simulación de ángulo de remolque entre tractores agrícolas y remolques" . Landtechnik . 65 (3): 178–181 . Consultado el 26 de noviembre de 2020 .
- ^ Szakács, Tamás (2010). "Modellierung und Simulation des Zugwinkels zwischen Anhänger und Zugmaschine" . Landtechnik . 65 (3): 178–181 . Consultado el 26 de noviembre de 2020 .
enlaces externos
- Concepto de Ackerman utilizado en motocicletas Yamaha, Niken
- Documento técnico de 2002 sobre el diseño del varillaje de dirección Ackermann
- ¿Ackerman? ¿O no? ¿Importa?
- Verdadero Ackermann y dinámico Ackermann generado
- Error de montaje común en vehículos Ford antiguos cuando la barra de acoplamiento está instalada en la parte delantera del eje
- Problemas experimentados que pueden deberse a un Ackermann excesivo o Ackermann insuficiente
- Las pistas Ackermann Steering and Racing Circle (ovaladas) incluyen el efecto de puntera cuando se incluye la geometría de dirección Ackermann y su uso en carreras.
- Erasmus Darwin House, Lichfield Reino Unido. Museo. Página de Darwin