GEOMETRÍA DEL TREN DELANTERO - Definición - Significado

Por geometría del tren delantero se entiende el conjunto de las dimensiones características que definen la posición relativa entre las ruedas delanteras, terreno y carrocería del vehículo.

El tren delantero debe asegurar la posibilidad de cambio de dirección y garantizar, junto con la suspensión, la absorción de las irregularidades del firme tanto en el agarre en carretera como para el confort de los pasajeros.

Para conseguir un desgaste regular de la banda de rodadura, sería necesario que los neumáticos, al efectuar estos movimientos, permaneciesen perfectamente perpendiculares al plano de la calzada y orientados según la tangente a la trayectoria. En realidad, existen numerosos factores que impiden que se cumpla rigurosamente dicha condición.

— la dirección debe estar dotada de retorno a la posición de marcha rectilínea, para que, con su endurecimiento al crecer la desviación, el conductor tenga la sensibilidad de la posición de las ruedas directrices;

- la cinemática del movimiento relativo rueda-carrocería, debida al tipo especial de suspensión adoptado, influye sobre la posición de la rueda respecto al terreno al variar el equilibrio del vehículo;

- la deformación de los neumáticos bajo el efecto de las fuerzas laterales y longitudinales necesita unos ángulos de corrección sobre la posición del plano ecuatorial de la rueda.

La determinación de la geometría del tren delantero es el resultado de un compromiso entre estas exigencias funcionales y la necesidad de limitar los desgastes de los neumáticos que se producen como consecuencia de las desviaciones de la posición teórica.

Los elementos que tiene a disposición el proyectista para elegir la geometría del tren delantero son: los ángulos de las ruedas (cámber y convergencia); los ángulos de la mangueta (incidencia e inclinación), y la forma (longitud, inclinación y puntos de fijación) de los brazos de la suspensión. Seguidamente, se examina la influencia de cada elemento.

Cámber. Es el ángulo que el plano medio de la rueda forma con la vertical al terreno; se mide en grados y, convencionalmente, es positivo, cuando los planos medios de las ruedas convergen hacia abajo, y negativo, cuando convergen hacia arriba.

En los vehículos actuales, al reducir por otra causa el *radio de rodadura, se adoptan generalmente valores del ángulo de cámber próximos a cero, para evitar desgastes asimétricos del neumático. Se adoptan valores considerables del cámber (negativo), para mejorar la adherencia del neumático en las curvas, cuando la estructura especial de la suspensión adoptada ocasiona inclinaciones positivas durante la deriva. En las suspensiones de cuadrilátero, dichas variaciones dependen principalmente de las relaciones entre los 2 lados del cuadrilátero y de la disposición de sus fijaciones a la carrocería.

Por ejemplo, en las figuras de la pág. 163, la forma en cuadrilátero de brazos convergentes es tal, que un levantamiento de la rueda respecto a la carrocería provoca una variación negativa del cámber, y lo contrario es provocado por un rebajamiento.

Con una suspensión de este tipo podrá adoptarse en condiciones estáticas un cámber positivo, cuando se prevea un mayor funcionamiento a media carga con cámber alrededor del cero.

Convergencia. Es el ángulo formado por la proyección sobre el terreno del plano medio de la rueda con el eje longitudinal del vehículo; se mide en grados, o bien indicando en milímetros la diferencia entre las medidas de la anchura de vía en correspondencia con los bordes delantero y trasero de las llantas de las ruedas.

Convencionalmente, la convergencia es positiva cuando las ruedas están cerradas hacia delante, mientras que es negativa (llamada mejor divergencia) cuando están abiertas en sentido de la marcha.

En tiempos pasados, la convergencia de las ruedas delanteras se empleaba para reducir la deformación de los neumáticos y los esfuerzos sobre el cuadrilátero de dirección debidos al cámber, que, si es positivo, provoca sobre el lado exterior de los neumáticos grandes desgastes.

En los coches actuales, la convergencia (o la divergencia) se emplea sobre todo en la parte trasera para corregir la tendencia sobreviradora o subviradora del vehículo y para dar mayor capacidad de dirección al tren trasero. En el tren delantero sirve también para compensar las deformaciones de la superficie de la huella y reducir el desgaste del neumático. En este sentido, se adoptan generalmente valores negativos de convergencia (divergencia) del tren delantero en los vehículos con tracción delantera y positivos con propulsión trasera.

El valor de la convergencia varía al modificar las condiciones de carga, puesto que se desplaza el punto de anclaje del tirante de la dirección.

Inclinación longitudinal o incidencia (cáster). Es el ángulo formado por el pivote de la mangueta con la vertical, si se mira el vehículo por la parte lateral; se mide en grados y se toma como positivo cuando la prolongación del pivote encuentra el terreno en un punto situado delante de la huella del neumático.

Un valor positivo del ángulo de cáster hace que el eje de giro de la rueda se encuentre delante del centro de la huella, creando al moverse un par que endurezca la dirección; dicho fenómeno contribuye a mantener el vehículo en línea recta,, garantizando una conducción más fácil y segura.

La condición indispensable para evitar fenómenos de deriva es que- los valores de incidencia de las ruedas delanteras sean iguales; en caso contrario, el vehículo, especialmente en las aceleraciones y en los frenados, tendería a desviarse de la trayectoria rectilínea por el lado de la rueda que tiene menor incidencia.

En las curvas, por efecto del cáster positivo, la rueda exterior toma un cámber negativo (lo contrario que la rueda interior), mejorando la estabilidad del vehículo.

Inclinación transversal del pivote de mangueta. Es el ángulo formado por el pivote con la vertical, mirando el vehículo de frente; se mide en grados y se toma como positivo cuando los 2 pivotes son convergentes hacia arriba.

Fue introducido para reducir el radio de rodadura sin recurrir al cámber; favorece el retorno de la dirección a la posición en línea recta.

Durante el movimiento de un vehículo se producen variaciones de la geometría del tren delantero, concretamente del cámber y de la incidencia. Dichas variaciones dependen del tipo de suspensión y de la longitud e inclinación de sus brazos. De hecho, la inclinación de los brazos determina la posición instantánea del centro de rotación de la suspensión y del centro de balanceo; la longitud de los brazos determina la ley de variación del centro de rotación de la suspensión (esta última varía continuamente su posición durante las sacudidas).

Convencionalmente, la geometría del tren delantero -se mide haciendo referencia al equilibrio correspondiente a la posición del vehículo bajo carga estática, apoyado sobre una superficie plana, con los neumáticos a la presión prescrita por el fabricante; dada la importancia en relación con el agarre en carretera y del desgaste de los neumáticos, es buena norma, durante el empleo del vehículo, efectuar controles periódicos.