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Técnica | Todo lo que necesitas saber sobre el ángulo de ackermann

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EL ÁNGULO DE ACKERMANN

La dirección del kart es, por su complejidad, mucho más que un simple sistema para hacer girar las ruedas delanteras al recorrer una curva. Para su funcionamiento, utiliza el sistema de Ackermann: una revolucionaria solución, inventada y patentada en 1817, para optimizar la orientación de los neumáticos delanteros y, en consecuencia, el recorrido en curva

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El punto de partida para explicar lo que es el ángulo de Ackermann es un dato evidente: durante el recorrido de una curva, la rueda delantera exterior dibuja una trayectoria más amplia (es decir, una curva más ancha), respecto a la rueda interior (que recorre una curva más estrecha). Hay que considerar, además, que, para torcer, el kart ha de tener un centro de rotación en torno al que girar, y en torno al cual las ruedas delanteras mismas puedan girar.
Dicho esto, resulta evidente que, si las ruedas delanteras fueran perfectamente en paralelo durante el recorrido de la curva, no se crearía ningún centro de rotación, en cuanto los ejes de las ruedas permanecerían paralelos y sin un punto común de rotación (el punto de intersección que resultaría al prolongar los dos ejes de las ruedas). En este caso, las ruedas delanteras patinarían, generando fricción entre la banda de rodadura y el asfalto, el desgaste de los neumáticos y la pérdida de prestaciones.

El ángulo de Ackermann sirve precisamente para compensar la diferencia entre las circunferencias recorridas por las ruedas delanteras a lo largo de la trayectoria en curva y evitar todo esto. ¿Cómo? Haciendo que al torcer el volante las ruedas delanteras viren de manera no lineal. De esta forma, se crea un punto teórico (“teórico” porque, como el kart patina de todas formas en las 4 ruedas, el punto en realidad varía) en el que la prolongación de los 2 ejes de las ruedas delanteras y el del tren posterior se intersecan.

Ya que, entre otras cosas, al recorrer la curva las geometrías de la dirección del kart, gracias al ángulo de caster, hacen que la rueda delantera del interior descienda y la externa se levante, con una transferencia de gran parte de la carga al tren delantero, el agarre en este juego se acentúa y la circunferencia recorrida por las ruedas resulta aún más decisiva.

EL ÁNGULO DE ACKERMANN PERMITE TENER UN CENTRO DE ROTACIÓN TEÓRICO COMÚN A LAS DOS RUEDAS DELANTERAS

Tirantes de dirección, manguetas y columna de dirección: estos son los elementos que determinan el ángulo de Ackermann.

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ÁNGULO DE ACKERMANN RUEDAS PARALELAS VIRAJE NO LINEAL MANGUETAS Y COLUMNA DE DIRECCIÓN
ÁNGULO DE ACKERMANN
RUEDAS PARALELAS
VIRAJE NO LINEAL
MANGUETAS Y COLUMNA DE DIRECCIÓN

Para hacer que el ángulo de Ackermann sea distinto de cero y, por tanto, las ruedas delanteras giren de manera no lineal, las manguetas delanteras se realizan con una varilla orientada hacia el interior del chasis, en cuyos extremos se hallan los orificios a los que se enganchan las varillas de dirección. De esta forma, se crea un sistema en el que la distancia entre los ejes de rotación de las manguetas es mayor respecto a la que hay entre los puntos de enganche de las varillas de dirección con las de las manguetas. El ángulo así obtenido es, precisamente, el ángulo de Ackermann.

Pero no es suficiente con esto. Si las cosas permanecieran así, de hecho, la variación de los dos ángulos de las ruedas delanteras respecto al eje que une las manguetas delanteras no se produciría de manera óptima.

He aquí, pues, que para dar mayor progresión a la variación de los dos ángulos de giro de las ruedas delanteras (es decir, al valor del ángulo de Ackermann) a medida que se gira el volante, las varillas de dirección se enganchan en dos puntos distintos de la placa del sistema de dirección en la columna, en lugar de en un mismo punto. Ello determina la variación no lineal del ángulo de giro de las ruedas delanteras, que se adaptarán mejor a cualquiera de ellos.

Para lograr tener un único centro teórico de rotación, existen fórmulas que ponen en relación la vía delantera (X), la batalla del kart (Y) y los dos ángulos, alfa y beta, de las dos ruedas delanteras con el eje que une las manguetas delanteras.

X/Y = cotg (alfa) – cotg (beta)

De todos modos, hay que decir que, si por un lado la solución del sistema de Ackermann es sencilla y económica de realizar, por otro, dicho sistema no garantiza siempre un centro de rotación teórico perfecto: existe siempre un desajuste que no permite la definición exacta de un punto común entre la prolongación de los dos ejes de rotación de las ruedas delanteras y la del eje posterior.

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