La geometría de dirección de Ackermann es una disposición geométrica de varillajes en la dirección de un automóvil u otro vehículo diseñado para resolver el problema de las ruedas dentro y fuera de una curva que necesitan trazar círculos de diferentes radios .
Fue inventado por el constructor de carruajes alemán Georg Lankensperger en Munich en 1816 y 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] Ideó su sistema de dirección porque resultó herido cuando un carruaje se volcó.
La intención de la geometría de Ackermann es evitar la necesidad de que los neumáticos patinen hacia los lados al seguir el camino en 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 anterior dirección de "plataforma giratoria", donde ambas ruedas delanteras giraban alrededor de un pivote común, cada rueda ganó su propio pivote, cerca de su propio eje. Aunque es más compleja, esta disposición mejora la controlabilidad al evitar que se apliquen grandes aportes de las variaciones de la superficie de la carretera al extremo de un brazo de palanca largo, además de reducir en gran medida el recorrido hacia adelante y hacia atrás 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 se podría aproximar la geometría de Ackermann. Esto se logró haciendo que el varillaje no fuera un simple paralelogramo, sino haciendo que la longitud de la varilla de dirección (el vínculo móvil entre los bujes) fuera más corta que la del eje, de modo que los brazos de dirección de los bujes pareciera que estaban " adaptados ". . A medida que se movía la dirección, las ruedas giraban según Ackermann, y la rueda interior giraba aún más. [2] Si la varilla de dirección se coloca delante del eje, debería ser más larga en comparación, preservando así esta misma "divergencia".
Se puede generar una aproximación simple a la geometría de dirección Ackermann perfecta moviendo los puntos de pivote de la dirección [ se necesita aclaración ] hacia adentro para que queden en una línea trazada entre los pivotes de dirección , que es el punto de pivote, y el centro del eje trasero. [2] Los puntos de pivote de la dirección [ se necesita aclaración ] 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.
Los automóviles modernos no utilizan dirección Ackermann pura , en parte porque ignora importantes efectos dinámicos y dóciles, pero el principio es sólido para maniobras a baja velocidad. Algunos coches de carreras utilizan la geometría Ackermann inversa para compensar la gran diferencia en el ángulo de deslizamiento entre los neumáticos delanteros interiores y exteriores 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]
La condición de Ackermann del tren de vehículos se cumple cuando los ejes de las ruedas del vehículo y del remolque apuntan al centro de giro teórico (momentan centrum). [4] A diferencia de los vehículos individuales, con los volantes girados, las combinaciones de vehículos tienen que viajar una cierta distancia para que se forme esta condición.