Un volante (también llamado volante motriz , volante o simplemente rueda ) es un tipo de control de dirección en los vehículos .
Los volantes se utilizan en la mayoría de los vehículos terrestres modernos, incluidos todos los automóviles de producción en masa , autobuses, camiones ligeros y pesados, así como tractores y tanques . El volante es la parte del sistema de dirección que manipula el conductor; el resto del sistema de dirección responde a dichas entradas del conductor. Esto puede ser a través del contacto mecánico directo como en los engranajes de dirección de piñón y cremallera o de bolas recirculantes , sin o con la asistencia de la dirección asistida hidráulica , HPS, o como en algunos automóviles de producción modernos con la ayuda de motores controlados por computadora, conocidos como dirección asistida eléctrica .
A principios del siglo XVIII aparecieron muchos barcos que utilizaban el diseño del timón de barco . Sin embargo, los historiadores no tienen claro cuándo se utilizó por primera vez ese método de dirección. [1] Los primeros automóviles se dirigían con una caña del timón , pero en 1894, Alfred Vacheron participó en la carrera París-Rouen con un modelo Panhard de 4 hp al que había equipado con un volante. [2] Se cree que ese fue uno de los primeros usos del principio. [3]
A partir de 1898, los coches Panhard et Levassor estaban equipados de serie con volantes. Charles Rolls introdujo el primer coche en Gran Bretaña equipado con volante cuando importó un Panhard de 6 hp de Francia en 1898. [4] Arthur Constantin Krebs reemplazó el timón por un volante inclinado para el coche Panhard que diseñó para la carrera París-Ámsterdam-París de 1898 , que se celebró del 7 al 13 de julio de 1898. [5]
En 1898, Thomas B. Jeffery y su hijo, Charles T. Jeffery, desarrollaron dos automóviles experimentales avanzados con un motor montado en la parte delantera y un volante montado en el lado izquierdo. [6] Sin embargo, el primer fabricante de automóviles adoptó un diseño de motor trasero y dirección con timón más "convencional" para sus primeros Ramblers producidos en masa en 1902. [6] Al año siguiente, el Rambler Modelo E se mantuvo prácticamente sin cambios, excepto que vino equipado con un timón a principios de año que se cambió por un volante a fines de 1903. [7] En 1904, todos los Ramblers tenían volante. [8] En una década, el volante había reemplazado por completo al timón en los automóviles.
Por insistencia de Thomas B. Jeffery, la posición del conductor también se trasladó al lado izquierdo del automóvil durante la producción del Rambler de 1903. [9] La mayoría de los demás fabricantes de automóviles comenzaron a ofrecer automóviles con volante a la izquierda en 1910. [10] Poco después, la mayoría de los automóviles en los EE. UU. pasaron a tener volante a la izquierda. [11]
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Los volantes de los automóviles de pasajeros son generalmente circulares. Se montan en la columna de dirección mediante un eje conectado al anillo exterior del volante mediante uno o más radios (las ruedas de un solo radio son una excepción relativamente rara). Otros tipos de vehículos pueden utilizar un diseño circular modificado, una forma de mariposa o alguna otra forma, como un yugo. [12] En algunos modelos de Tesla, el control de la dirección se realiza mediante un yugo en forma de rectángulo con bordes redondeados y dos empuñaduras de pistola. [13] El C8 Corvette incluye un volante de tipo cuadrado con esquinas redondeadas, descrito como un "squircle". [14] El objetivo de la parte inferior plana es facilitar la salida del buzo, mientras que la parte superior aplanada mejora la línea de visión al conducir. [14] General Motors solicitó una patente estadounidense para un control de dirección modular que se puede actualizar con componentes o cambiar de forma, desde un círculo tradicional hasta un yugo. [15]
En los países donde los automóviles deben circular por el lado izquierdo de la carretera , el volante normalmente está en el lado derecho del automóvil (volante a la derecha o RHD); lo contrario se aplica en los países donde los automóviles circulan por el lado derecho de la carretera (volante a la izquierda o LHD).
Además de su uso en la dirección, el volante es el lugar habitual donde se coloca un botón para activar la bocina del automóvil . Los automóviles modernos pueden tener otros controles, como el control de crucero , el sistema de audio y los controles del teléfono, así como levas de cambio integradas en el volante para minimizar el grado en que el conductor debe quitar las manos del volante.
Los volantes eran rígidos y estaban montados sobre columnas de dirección no colapsables . Esta disposición aumentaba el riesgo de empalar al conductor en caso de un choque severo. La primera columna de dirección colapsable se inventó en 1934, pero nunca se comercializó con éxito. [16] En 1956, Ford presentó un volante de seguridad que se colocaba alto sobre el poste con radios que se flexionaban, [17] pero la columna seguía siendo rígida. En 1968, se implementaron las regulaciones de los Estados Unidos ( FMVSS Standard No. 204) sobre el movimiento hacia atrás aceptable del volante en caso de choque. [18] Se requería que las columnas de dirección colapsables cumplieran con ese estándar. Antes de esta invención, el Citroën DS incorporaba un volante de un solo radio curvado y descentrado diseñado para desviar al conductor de la columna de dirección en caso de choque. [19]
La dirección asistida permite al conductor reducir el esfuerzo que debe hacer para conducir el vehículo. La dirección asistida moderna se ha basado casi universalmente en un sistema hidráulico, aunque los sistemas eléctricos están reemplazando esta tecnología de manera constante . Se introdujeron sistemas de dirección asistida mecánica, como en los Studebaker de 1953. [20] Sin embargo, los sistemas asistidos hidráulicamente han prevalecido.
Si bien otros métodos de dirección de automóviles de pasajeros han resultado de experimentos, por ejemplo, la dirección de "giro de muñeca" del automóvil conceptual Mercury Park Lane de 1965 estaba controlada por dos anillos de 5 pulgadas (127 mm), [21] ninguno se ha implementado con tanto éxito como el volante grande convencional.
Las normas para automóviles de pasajeros implementadas por el Departamento de Transporte de los Estados Unidos exigen el bloqueo de la rotación del volante (o la transmisión bloqueada en "estacionamiento") para impedir el robo de vehículos motorizados ; en la mayoría de los vehículos, esto se logra cuando se retira la llave de encendido de la cerradura de encendido . Véase bloqueo de la dirección . [22]
El asiento del conductor y el volante están ubicados centralmente en ciertos autos deportivos de alto rendimiento, como el McLaren F1 y la mayoría de los autos de carrera monoplaza.
Como los conductores pueden tener las manos en el volante continuamente durante muchas horas, estos están diseñados teniendo en cuenta la ergonomía . Sin embargo, la preocupación más crucial es que el conductor pueda transmitir efectivamente el torque al sistema de dirección, especialmente en vehículos sin dirección asistida o en el caso poco común de una pérdida de asistencia a la dirección. Un diseño típico para volantes circulares es un borde de acero o magnesio con un agarre de plástico o goma moldeado sobre y alrededor de él. Algunos conductores compran cubiertas de volante de vinilo o tela para mejorar el agarre y la comodidad o simplemente como decoración. Otro dispositivo utilizado para facilitar la dirección es el pomo de dirección .
Un dispositivo similar en los aviones es el yugo . Las embarcaciones que no se gobiernan desde una caña de timón montada en la popa se dirigen con el timón del barco , lo que puede haber inspirado el concepto del volante. El volante es mejor que otras interfaces de usuario y ha persistido porque la conducción requiere una respuesta precisa que se proporciona mediante una interfaz de gran tamaño. [23]
Los primeros coches de Fórmula 1 utilizaban volantes extraídos directamente de los coches de carretera. Normalmente estaban hechos de madera. Sin restricciones en cuanto al espacio interior del habitáculo, tendían a fabricarse con el mayor diámetro posible para reducir el esfuerzo necesario para girar. A medida que los coches se fueron haciendo cada vez más bajos y las zonas de conducción más compactas durante los años 1960 y 1970, los volantes se fueron haciendo más pequeños para adaptarse al espacio interior. [24]
El número de radios del volante ha ido cambiando continuamente. La mayoría de los primeros coches tenían volantes de cuatro radios. [25]
El volante Banjo era una opción en los primeros automóviles. [26] Son anteriores a la dirección asistida. Los radios de alambre servían como amortiguador entre las manos del conductor y la vibración transmitida desde las superficies de la carretera. La mayoría eran de tres o cuatro radios hechos de cuatro o cinco alambres en cada radio, de ahí el nombre "Banjo".
Edward James Lobdell desarrolló el volante inclinable original a principios de la década de 1900. [27] La División Saginaw de General Motors introdujo un volante inclinable de 7 posiciones en 1963 para todas las divisiones de automóviles de pasajeros, excepto Chevrolet, que recibió el volante inclinable en 1964. [28] Este volante inclinable también se suministró a los demás fabricantes de automóviles estadounidenses (excepto Ford). [29] Originalmente una opción de lujo en los automóviles, la función de inclinación ayuda a ajustar el volante moviéndolo a través de un arco en un movimiento hacia arriba y hacia abajo. Los volantes inclinables se basan en una articulación de trinquete ubicada en la columna de dirección, justo debajo del volante. El volante se puede ajustar hacia arriba o hacia abajo desacoplando el bloqueo del trinquete mientras la columna de dirección permanece estacionaria debajo de la articulación. Algunos diseños colocan el pivote ligeramente hacia adelante a lo largo de la columna, lo que permite una buena cantidad de movimiento vertical del volante con una ligera inclinación real. Por el contrario, otros diseños colocan el pivote casi dentro del volante, lo que permite ajustar el ángulo del volante sin casi ningún cambio en su altura.
Una columna de dirección ajustable permite ajustar la altura del volante con solo un pequeño cambio útil en la inclinación. La mayoría de estos sistemas funcionan con bloqueos de compresión o motores eléctricos en lugar de mecanismos de trinquete; estos últimos pueden ser capaces de moverse a una posición memorizada cuando un conductor determinado utiliza el automóvil o moverse automáticamente hacia arriba y hacia adelante para facilitar la salida.
Muchos coches británicos de antes de la guerra ofrecían volantes telescópicos que requerían aflojar una contratuerca antes del ajuste, muchos de ellos utilizando el Douglas ASW (volante ajustable). [27] [30] En 1949, el Jaguar XK120 introdujo un nuevo volante suministrado por Bluemel que era ajustable por el conductor aflojando un manguito alrededor de la columna con la mano. [31] El Ford Thunderbird de 1955-1957 tenía un diseño similar con 3 pulgadas (76 mm) de recorrido total. [32] [33] En 1956, el recorrido se limitó a 2 pulgadas (51 mm). En julio de 1942, Bernard Maurer de la Saginaw Steering Gear Division de General Motors (ahora Nexteer Automotive ) presentó una patente sobre un volante telescópico . Sin embargo, GM no ofrecería un volante telescópico propio hasta el debut del volante telescópico opcional en el Corvette y Corvair de 1965 , y el volante inclinable/telescópico opcional en los Cadillac de 1965. La columna de GM se liberaba girando un anillo de bloqueo que rodeaba el cubo central y ofrecía un rango de ajuste de 3 pulgadas (76 mm).
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En el Ford Thunderbird de 1961 se introdujo una columna de dirección abatible que estuvo disponible en otros productos Ford durante la década de 1960. El volante abatible permitía que el volante se moviera 9 pulgadas (229 mm) hacia la derecha cuando el selector de transmisión estaba en la posición "estacionamiento" para facilitar la entrada y salida del conductor. [27] [34]
En 1967, Ford introdujo un volante basculante después de actualizar los requisitos de las Normas Federales de Seguridad de Vehículos Motorizados . Aunque se trataba de una actualización del volante basculante, que no cumplía con las normas de seguridad actualizadas, ofrece un movimiento limitado, pero una mayor comodidad debido a la función de apertura automática en comparación con su predecesor. [35]
Algunos volantes se pueden montar en un eje desmontable o de liberación rápida. El volante se puede quitar sin usar herramientas presionando un botón. El sistema se encuentra a menudo en autos de carreras con espacios reducidos para facilitar la entrada y salida del conductor, así como en otros autos como dispositivo antirrobo. [36] El conector de liberación rápida a menudo es específico de la marca, y algunas marcas son intercambiables. El patrón de montaje más común es 6 × 70 mm, [37] que denota un patrón de círculo de pernos con seis pernos colocados a lo largo de un círculo de 70 mm de diámetro. [38] Otros ejemplos de patrones de pernos comunes son 3 × 1,75 pulgadas (44,45 mm), 5 × 2,75 pulgadas (69,85 mm), 6 × 74 mm y 6 × 2,75 pulgadas (69,85 mm). [37] El propio sistema de liberación rápida a menudo es propietario. [ cita requerida ]
El volante debe utilizarse con movimientos estratégicos de la mano y la muñeca en movimientos giratorios. Se debe tener precaución y cuidado para garantizar la seguridad de las extremidades. Los movimientos constantes utilizados deben realizarse con precaución. "La postura correcta del sistema mano-brazo al utilizar herramientas manuales es esencial. Como regla general, la muñeca no debe doblarse, sino que debe mantenerse recta para evitar el esfuerzo excesivo de tejidos como tendones y vainas tendinosas y la compresión de nervios y vasos sanguíneos". [39]
Girar el volante mientras el vehículo está parado se denomina dirección en seco . En general, se recomienda evitar la dirección en seco, ya que sobrecarga el mecanismo de dirección y provoca un desgaste excesivo de los neumáticos.
El primer botón que se añadió al volante fue un interruptor para activar la bocina eléctrica del coche . El interruptor de la bocina, que tradicionalmente se encontraba en el cubo o en el centro del volante, a veces se colocaba en los radios o se activaba mediante un anillo decorativo, lo que evitaba la necesidad de apartar la mano del aro. Las conexiones eléctricas se realizan mediante un anillo colector . Un desarrollo posterior, el volante Rim Blow , integró el interruptor de la bocina en el aro del volante.
En 1966, Ford ofreció la opción de control de velocidad Highway Pilot con interruptores basculantes montados en la almohadilla del volante, en su Thunderbird . [40] De manera única, el Thunderbird también aplicó ligeramente los frenos e iluminó las luces de freno cuando el Retard se presionó continuamente con el control de crucero encendido, pero no activado.
En 1974, Lincoln agregó dos interruptores basculantes en el volante para activar varias funciones de control de crucero en el Continental y Continental Mark IV. [41] En 1988, Pontiac ofreció un volante con 12 botones que controlaban varias funciones de audio en el Trans-Am, [42] 6000 STE y Bonneville .
En la década de 1990, comenzó a aparecer una proliferación de nuevos botones en los volantes de los automóviles. Los ajustes remotos o alternativos podían incluir el audio del vehículo , el teléfono y la navegación por control de voz . Las ruedas de desplazamiento o los botones se utilizan a menudo para establecer los niveles de volumen o desplazarse por los menús y cambiar las estaciones de radio o las pistas de audio. Estos controles pueden utilizar interfaces universales, [43] con cables o de forma inalámbrica.
Los controladores de juegos están disponibles para gabinetes de arcade , computadoras personales y juegos de consola que están diseñados para verse y sentirse como un volante y destinados a usarse en juegos de carreras . Un ejemplo temprano es el Telstar Arcade , que presentó un volante en 1977 para usar en el juego Road Race que venía empaquetado con él. [44] Algunos volantes de juegos modernos emplean retroalimentación de fuerza para simular la retroalimentación táctil que siente un conductor real de un volante, así como botones para permitir más entradas.
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