Así determina el carácter la dirección del coche

9 min de lectura
Es imprescindible en cualquier vehículo y supone el contacto directo con la carretera: la dirección del coche. ¿Pero qué hace que sea buena? ¿Y cómo funciona? Conviértete en experto en direcciones de la mano del departamento de desarrollo de BMW.

22 de septiembre de 2020

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Una buena dirección permite conducir el coche con precisión y sin esfuerzo. Determina significativamente el placer de conducir.
Dr. Markus Viertlböck

Director del departamento de desarrollo de sistemas de dirección de BMW

Hay muchos factores responsables de que conducir sea todo un placer: el diseño, el motor, el chasis y la dirección. ¿La dirección? Sí, también. Pero ¿qué es lo que hace que la dirección del coche sea perfecta? ¿Y por qué la sensación de conducir un BMW es tan exclusiva? Dos expertos nos ofrecen sus perspectivas: Steffen Koch, director del grupo de desarrollo de sistemas de dirección en BMW y Christian Heiss, del equipo de desarrollo de dinámica de conducción de BMW.

Cualquier ingeniero que diseñe la dirección del coche debe ofrecer al usuario un conjunto de componentes de dirección y suspensión que le doten de todo lo necesario para ser un mejor conductor.
Steffen Koch

Director del departamento de desarrollo de sistemas de dirección en BMW

El pequeño Abc de la dirección

A

Amortiguación:
la amortiguación de la dirección garantiza que el volante no gire demasiado rápido.

Ayuda:

o también denominado sistema de dirección asistida. La dirección puramente mecánica se controla exclusivamente mediante la fuerza física que ejerce el conductor sobre el volante.

E

Estabilidad direccional:
capacidad del vehículo de avanzar en línea recta con exactitud sin girar el volante.

F

Fuerza de dirección:
la fuerza que debe ejercer el conductor para controlar la dirección (➜ ayuda).

R

Recuperación:
la recuperación garantiza que el volante vuelva a la posición recta inicial para asegurar la ➜ estabilidad direccional.

S

Sensibilidad:
la capacidad del vehículo de implementar los comandos de dirección que da el conductor de forma exacta, directa y puntual.

Z

Zona límite:
ámbito delimitado en el que el vehículo aún puede realizar una acción, por ejemplo dar una curva, sin averiarse ni volverse incontrolable.

Estos son los componentes de la dirección del coche

En términos sencillos, la dirección del coche se compone de las siguientes partes: el volante, los tirantes, la caja de la dirección y la columna de dirección. Además, puede haber elementos del sistema de dirección en el eje trasero en algunos modelos. Para conseguir la emblemática sensación de conducir un BMW, es importante trabajar en estrecha colaboración con todos los proveedores. Nos suministran las piezas de la dirección del coche por módulos, y ahí es donde entra en juego el ajuste al detalle: los ingenieros y los conductores de prueba adaptan los componentes al chasis, a la amortiguación, a la suspensión y a los frenos.

Representación simplificada de una dirección.
La ayuda, la amortiguación y la recuperación son las tres piedras de toque que caracterizan la sensación de la dirección
Christian Heiss

Equipo de desarrollo de dinámica de conducción de BMW

La ayuda, la amortiguación y la recuperación son las tres piedras de toque que caracterizan la sensación de la dirección (véase también «El pequeño Abc de la dirección»). Estos factores dependen de la velocidad del vehículo, de la velocidad de viraje y de las fuerzas que actúan sobre la cremallera de dirección. Todos estos parámetros se comprueban individualmente en todas las variantes de la gama de modelos de BMW. Eso supone que, incluso en la misma familia de modelos, las variaciones en el motor y la carrocería afectan de forma distinta al ajuste de la dirección, con los esfuerzos de adaptación correspondientes.

Cualquier coche debe resultar intuitivo a la hora de conducirlo.
Steffen Koch

Director del departamento de desarrollo de sistemas de dirección en BMW

Características de una dirección del coche perfecta

Los sistemas de dirección bien coordinados corrigen las imperfecciones de la carretera y los errores de la persona al volante sin que se dé cuenta. Simplifican la experiencia de conducción, hacen que sea más relajada y, por ende, más segura. Eso es lo que dice nuestro experto, Koch, y utiliza un ejemplo para ahondar en ello: «Si vas con el coche por una autovía que han estrechado porque están en obras, hay que ir corrigiendo la dirección a menudo, ¿verdad?. Pues la dirección del coche debería estar ajustada de modo que no hiciese falta ese tipo de correcciones».

Al mismo tiempo, la dirección debería ser capaz de transmitir al conductor la condición de la carretera para que disfrute tanto de las curvas más exigentes como de «ir a hacer la compra», como lo expresa Heiss. Una buena dirección debe estar pensada para todo el espectro de situaciones de conducción. El comportamiento de un BMW en este sentido también debe ser predecible para que pueda conducirlo cualquier persona, independientemente de su experiencia. O como lo expresa Koch: «Debe ser intuitivo y lineal. Y el vehículo debe responder de la forma que espera el piloto a cualquier velocidad».

Obviamente, la fuerza de viraje debe adaptarse al tipo de vehículo y a su peso, especialmente en los giros más bruscos (para que el vehículo reaccione directamente a los comandos del volante en lugar de demorarse). Si la dirección está demasiado suave, se corre el riesgo de pasarse en los giros. Para ajustar este aspecto, se utilizan componentes de precisión, como la caja de la dirección y otros: cuanto mejor desarrollados estén, mayores posibilidades de profundidad en el ajuste ofrecen.

El truco es adaptar la amplísima gama de posibilidades de ajuste a cada modelo. Para un BMW Z4, el contacto directo con la carretera y el placer de conducción son factores importantísimos, mientras que en los BMW Serie 7 lo principal son los aspectos de confort. Heiss nos explica que las prioridades a la hora de ajustar la dirección del coche determinan el «carácter» individual de cada modelo.

Hitos importantes en el desarrollo histórico de la dirección del coche

  • Dirección asistida: este sistema de asistencia a la dirección es uno de los principales avances evolutivos en este ámbito tecnológico. El conductor cuenta con el apoyo de un sistema de dirección hidráulica. Antes de este avance, aparcar suponía todo un ejercicio de musculación, se quisiera o no. Gracias a este avance se pudo ofrecer una gama de vehículos más grandes y pesados al público general, según explica Koch.
  • Servotronic: El siguiente avance en el desarrollo de la dirección hidráulica fue el Servotronic. Se trata de un sistema que regula la asistencia a la dirección, según Koch, principalmente a causa del factor velocidad. El Servotronic ayuda a maniobrar con un esfuerzo limitado y da estabilidad al conducir rápido, lo que no era posible solo con la dirección asistida. «Permite aparcar cómodamente y realizar una conducción deportiva y relajada», añade Koch.
  • Dirección electroasistida: Koch, nuestro ingeniero, dice que la dirección electrónica asistida es como el «big bang» en la historia de la dirección: ofrece las ventajas del Servotronic y además ahorra combustible, ya que el motor eléctrico del engranaje de dirección EPS (Electric Power Steering) solo consume electricidad al girar. Como normalmente se conduce en línea recta, esto contribuye a reducir el consumo de forma activa y supone un ahorro de en torno al 3 % en combustible. Parece poco, pero es muchísimo. Además, el EPS permite todas las funciones de virado, desde la asistencia al aparcamiento hasta la conducción autónoma.
  • Dirección en el eje trasero: La aplicación de la dirección al eje trasero del vehículo acentúa aún más la agilidad en la conducción, ya que aumenta la estabilidad a altas velocidades (porque las ruedas traseras giran en la misma dirección que las delanteras) y hace que el coche sea más maniobrable a baja velocidad (cuando las ruedas traseras giran en dirección contraria a las delanteras): así se reduce significativamente el radio de giro. Con la dirección en el eje trasero, el coche se «encoge» al conducirlo y da la sensación de ser más pequeño. BMW ofrece dirección trasera en los nuevos BMW Serie 5 y otros modelos.

La herramienta preferida de los ingenieros: el «nalgómetro»

«Popometer» es una término ingenioso que se han inventado los ingenieros alemanes para describir cómo miden las dinámicas de conducción de un coche mediante una sensación en lugar de con cálculos. «Popo» es como llaman los niños alemanes a su trasero. Por eso, una traducción libre sería «traserómetro».Ni todos los ordenadores del mundo podrían sustituir la experiencia y la percepción de un piloto de pruebas. O como dice Heiss, el experto de BMW: «Para nosotros, el nalgómetro es el instrumento de ajuste definitivo». O al menos así es durante el último paso del ajuste de la dirección, cuando el coche pasa a manos del departamento de aplicaciones tras haber finalizado el desarrollo y se le dota de carácter.

Naturalmente, antes de todo eso se utilizan tecnologías de medición. Koch nos explica que el 30 % inicial del proceso de desarrollo de los componentes se lleva a cabo con la ayuda de un ordenador (a medio plazo, se llegará a realizar hasta el 80 % del desarrollo en el ordenador). Sin embargo, el último 20 %, los detalles de precisión, o como lo define Koch, «el toque maestro para definir esa típica sensación al volante», tiene que realizarlo un humano. Los datos informáticos ayudan a la hora de comprobar los resultados o de encontrar pequeñas carencias, reconoce Heiss, pero también insiste en que el poder de las sensaciones y la experiencia del ingeniero de desarrollo son claves. Koch no cree que esto vaya a cambiar en un futuro cercano, no cree que las máquinas puedan reemplazar a las personas en este aspecto.

Para nosotros, el nalgómetro es el instrumento de ajuste definitivo.
Christian Heiss

Equipo de desarrollo de dinámica de conducción de BMW

No se puede ir más cómodo y seguro: la compensación «pull-drift»

En BMW estamos convencidos de que una sensación de dirección coordinada y armónica es también el concepto más seguro. Koch y Heiss coinciden en que, en temas de seguridad, no se debe renunciar a nada. Aun así, no dejamos de investigar para mejorar el confort, y es de ahí de donde surgió otra de las características de los sistemas de dirección de BMW: la compensación «pull-drift».

¿Qué es la compensación «pull-drift»? El ingeniero Koch nos lo explica con el siguiente ejemplo: la mayoría de carreteras están inclinadas hacia un lado (para evacuar el agua de lluvia, etc.). Si el conductor avanza en línea recta, tiene que compensar la dirección constantemente para no ir cayendo hacia el lado de la inclinación, lo que le exige un esfuerzo constante y agotador. Este sistema reconoce que el conductor quiere avanzar en línea recta y le asiste ligeramente en ese esfuerzo por compensar la inclinación del terreno: aunque sigue teniendo que hacerlo manualmente, el esfuerzo es menor y la sensación es más placentera.

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El nuevo BMW Serie 4 Coupé.
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Sección del nuevo BMW Serie 4 Coupé: detalle de las optimizaciones para la dinámica de conducción.
En temas de seguridad, no se debe renunciar a nada.
Steffen Koch

Director del departamento de desarrollo de sistemas de dirección en BMW

Lo que nos depara el futuro: el significado de la dirección para el vehículo autónomo

En opinión de Koch, las propiedades de un sistema de dirección electrónica asistida altamente desarrollado «abren la puerta» a muchos avances que están por venir, especialmente en el ámbito del coche autónomo. Solo la dirección electroasistida da a los ingenieros la capacidad de habilitar sistemas informáticos que controlen de forma autónoma un vehículo (➜ Véase también: Los cinco niveles de la conducción autónoma). Los asistentes de aparcamiento ya emplean este sistema (➜ Véase también: Resumen de los sistemas de ayuda al conductor).

A este conjunto de temas pertenece también el concepto de «Drive-by-wire» (cuya traducción libre es «Conducción sin conexión mecánica»). Es un término paraguas que cubre aquellos sistemas en los que ya no hay un componente de conexión mecánico o hidráulico entre los elementos de control del conductor (volante y pedales de freno y aceleración) y los sistemas operativos del vehículo. En un sistema de dirección «Steer-by-wire», la conexión entre el volante y las ruedas delanteras es meramente eléctrica. En este caso, la caja de la dirección eléctrica no solo ejerce una fuerza de apoyo, sino que transfiere de forma independiente los movimientos de viraje al eje en función de las instrucciones que se den desde el volante.

El ajuste de la dirección en un vehículo autónomo es la categoría reina de las aplicaciones para automoción.
Christian Heiss

Equipo de desarrollo de dinámica de conducción de BMW

La mayor ventaja del «Steer-by-wire» es que las ruedas y el volante pueden girar de forma independiente. Y de ahí surge la relación con el vehículo autónomo: ya no es necesario girar el volante (al igual que con el asistente de aparcamiento). El sistema de seguridad plantea un desafío especial, ya que, a pesar de la conexión mecánica, el piloto debe ser capaz de controlar el coche incluso en caso de avería.

Hacer que un vehículo autónomo gire de forma independiente no debería suponer muchos problemas, ¿verdad?. Pues la verdad es que sí: llegar a eso requiere superponer distintos procesos. «Y es algo muy exigente para el ordenador», explica Heiss. «Las personas reaccionan de forma intuitiva y aplican contramedidas, por ejemplo para mantenerse en el carril cuando el firme está ligeramente inclinado». Y está claro que los términos «ordenador» e «intuición» no acaban de casar: a los técnicos les va a costar mucho trabajo llegar al punto de poder enseñar a los ordenadores un comportamiento de conducción intuitivo, casi humano. En definitiva, el nalgómetro ha dejado el listón muy alto.

Autor: Nils Arnold; Ilustraciónes: Señor Salme