Rótula de Dirección, Funcionamiento, Fallas, Otros Usos

En un automóvil, la rótula de dirección son rodamientos esféricos que conectan los brazos de control a los nudillos de dirección. Se utilizan en prácticamente todos los automóviles fabricados y funcionan de manera similar al diseño esférico de la articulación de la cadera humana.

Una rótula consiste en un perno de cojinete y un casquillo encerrado en una carcasa; todas estas piezas son de acero. El perno del cojinete es cónico y roscado, y encaja en un agujero cónico en el nudillo de dirección. Una carcasa protectora evita que la suciedad penetre en el conjunto de juntas.

Por lo general, se trata de una bota de goma que permite el movimiento y la expansión del lubricante. Las rótulas de control de movimiento tienden a retenerse con un resorte interno, lo que ayuda a evitar problemas de vibración en el elevador.

La articulación de rótula "desplazada" proporciona medios de movimiento en sistemas donde la expansión y contracción térmica, el choque, el movimiento sísmico, los movimientos de torsión y las fuerzas están presentes.

Funcionamiento de la rótula de dirección

Las rótulas permiten un rango limitado de movimiento suave en todas las direcciones Se utiliza una rótula para permitir la rotación libre en dos planos al mismo tiempo y evitar la traslación en cualquier dirección, incluyendo la rotación en esos planos.

La combinación de dos de estas articulaciones con brazos de control permite el movimiento en los tres planos, permitiendo que el extremo delantero de un automóvil sea dirigido y que una suspensión con resorte y amortiguador haga que el viaje sea cómodo.

Una simple suspensión de perno rey requiere que los brazos de control superior e inferior (trapecios) tengan ejes de pivote que sean paralelos, y en estricta relación geométrica con el perno rey, o los muñones superior e inferior, que conectan el perno rey con los brazos de control, estarían severamente tensionados y los cojinetes sufrirían un severo desgaste.

En la práctica, muchos vehículos tenían cojinetes elastoméricos en los pivotes horizontales de los muñones, lo que permitía una pequeña flexibilidad, aunque ésta era insuficiente para permitir un gran ajuste del pivote, y también introdujo el cumplimiento cuando el diseñador de la suspensión no lo deseaba en su búsqueda de un manejo óptimo.

El ángulo de inclinación generalmente podía ajustarse moviendo los dos pivotes internos del brazo de control superior o inferior hacia dentro o hacia fuera en una cantidad exactamente igual. Pero el cumplimiento de los pivotes internos del brazo de control, típicamente debido al uso de cojinetes elastoméricos, causaría de nuevo que los muñones se tensaran.

La introducción de las articulaciones esféricas en la parte superior e inferior permitía la articulación en tres ejes, eliminando así todas las limitaciones de los ejes del brazo de control, que eran exactamente paralelos, de modo que el pivote podía ajustarse libremente, normalmente mediante un ajuste asimétrico de la posición de los pivotes internos del brazo de control, mientras que la inclinación se ajustaba mediante el ajuste simétrico de estos mismos pivotes.

Las disposiciones para ajustar el ángulo de la puntera no se modifican mediante la introducción de articulaciones esféricas en la suspensión, aunque hay que tener en cuenta que la propia articulación de la dirección debe utilizar 4 o más pivotes, también normalmente articulaciones esféricas, y en casi todos los vehículos que se han fabricado, algunos de los cuales se han regulado mediante un extremo roscado y una contratuerca, para que la puntera se pueda ajustar con precisión.

Propósito

En los vehículos modernos, las rótulas son el pivote entre las ruedas y la suspensión de un automóvil. Hoy en día se utilizan casi universalmente en la suspensión delantera, después de haber reemplazado la disposición de pivote, pivote o pivote, pero también se pueden encontrar en la suspensión trasera de unos cuantos automóviles de mayor rendimiento Las rótulas desempeñan un papel fundamental en el funcionamiento seguro de la dirección y la suspensión de un automóvil.

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Lubricación

Las rótulas selladas no necesitan lubricación, ya que están "lubricadas de por vida". Anteriormente, la mayoría de las rótulas tenían engrasadores (a veces llamados "grease zerk") y se diseñaban para la adición periódica de lubricante; sin embargo, casi todos los coches modernos utilizan rótulas selladas para minimizar los requisitos de mantenimiento.

El lubricante era generalmente un lubricante de muy alta viscosidad. Comúnmente se cree que las juntas de rótula estándar sobrevivirán a las juntas selladas porque eventualmente el sello se romperá, causando que la junta se seque y se oxide.

Además, el acto de agregar un nuevo lubricante empuja al lubricante viejo y seco, extendiendo la vida útil de la junta. Se suponía que esto se haría a intervalos de 1.000 a 2.000 millas en muchos vehículos, lo que es incompatible con el intervalo de servicio en los coches modernos, a menudo de 12.000 millas o más, y en cualquier caso rara vez era atendido por los propietarios, lo que resultaba en un desgaste severo y en un posible fallo de la articulación de la bola, lo que puede dar lugar a graves accidentes.

Por esta razón, casi todas las rótulas de los coches modernos de Europa o de Extremo Oriente están selladas de por vida. La nueva tecnología especialmente aplicada al diseño de los rodamientos internos ha permitido que las rótulas cumplan estos intervalos de servicio más largos.

Los diseños especiales incorporan cojinetes de metal sinterizado que sustituyen a la versión de polímero/plástico sellado por el fabricante original y sellos para botas de polvo mejorados que funcionan mucho mejor para retener la grasa.

Fallas en la rótula de dirección

Si bien no hay una vida útil exacta que pueda ser puesta en juntas de rótula selladas, pueden fallar tan pronto como a las 80.000 millas (130.000 km) en los vehículos modernos, y mucho antes en los vehículos más antiguos.

Luego sigue haciendo ruidos o chasquidos al girar la rueda y eventualmente se convierte en un chirrido al final de una parada, cuando se usa el pedal del acelerador y/o también cuando se golpean los baches.

Otro síntoma podría ser un ruido sordo que proviene de la suspensión delantera al pasar por encima de los baches. Las rótulas secas han aumentado drásticamente la fricción y pueden hacer que la dirección se atasque o sea más difícil.

Si una rótula falla, los resultados pueden ser peligrosos, ya que el ángulo de la rueda se libera, causando la pérdida de control. Debido a que la llanta estará en un ángulo no intencional, el vehículo se detendrá abruptamente, dañando las llantas. Además, durante la falla, los escombros pueden dañar otras partes del vehículo.

Otros usos

Mientras que en el lenguaje automovilístico el término "rótula" suele referirse a las conexiones primarias de las rótulas en los extremos de los brazos de control, este tipo de rótula también se utiliza en otras partes, incluidos los extremos de los tirantes.

En estas otras aplicaciones, se les llama típicamente extremos de tirantes o, cuando se trata de un extremo de tirante interno en un sistema de dirección de cremallera y piñón, se les llama conjuntos de encaje interno.

Estas articulaciones también se utilizan en una serie de otras aplicaciones no automotrices, desde las articulaciones de muñecas hasta otras conexiones mecánicas para una variedad de dispositivos, o en cualquier lugar en el que se desee un cierto grado de rotación en el movimiento.