Kingpin (pieza de automóvil)

El mango giratorio en los extremos del eje del haz prendido sobre un modelo Ford T

El kingpin (también king-pin, king pin y k pin) es el eje principal en el mecanismo de dirección de un automóvil u otro vehículo.

El término también se usa para referirse a una parte de un aparato de acoplamiento de quinta rueda para un semirremolque y su remolque u otra carga.

Historia

Originalmente, con el 'plato giratorio' dirección de carros tirados por caballos, este era un solo pasador en el que el eje móvil giraba debajo del marco del carro. Este ubicaba el eje de lado a lado, pero el peso del vagón se transportaba sobre una plataforma giratoria de anillo de madera circular que lo rodeaba. Los motores de tracción a vapor utilizaron una dirección de pivote central similar, y el perno maestro se montó en el 'soporte de percha' debajo de la caldera. Algunos de los primeros automóviles también usaban la dirección de pivote central, aunque se hizo evidente que no era adecuada para sus velocidades crecientes.

La dirección Ackermann separa el movimiento de la dirección en dos pivotes, uno cerca del eje de cada rueda delantera. El eje de la viga entre ellos permanece fijo en relación con el chasis, unido por la suspensión. La dirección Ackermann tiene las dos ventajas de que reduce el rozamiento de las llantas, la necesidad de arrastrar las llantas lateralmente a lo largo de su banda de rodadura al girar la dirección, y también reduce los golpes de dirección, la suspensión y los baches de la carretera que tienden a alterar la dirección de la dirección. Los pernos rey ahora estaban fijados a los extremos del eje y los portacubos giraban sobre ellos. Por lo general, el centro del perno rey se fijó en el eje y el soporte del cubo se bifurcó para encajar sobre este, pero algunos vehículos, incluido el Ford Modelo T ilustrado, usaban un eje bifurcado y un perno rey fijado en un soporte de una sola pieza. Kingpins siempre se sujetaron en el centro y los cojinetes giratorios en los extremos, para aumentar el brazo de palanca y así reducir la carga del cojinete.

Suspensión delantera independiente desarrollada durante la década de 1930, al menos para autos de alto rendimiento, a menudo con suspensión de doble horquilla. Esta actuación también favoreció la reducción de peso no suspendido. En lugar de usar pivotes separados para el movimiento hacia arriba y hacia abajo de la suspensión y el giro de la dirección, el uso de una rótula esférica que podía moverse en dos grados de libertad permitió que la misma articulación realizara ambas funciones. El portador del cubo se extendía verticalmente para abarcar los extremos de ambos brazos oscilantes, con una rótula en cada extremo. En las décadas de 1950 y 1960, dicha suspensión independiente se convirtió en un lugar común en los automóviles livianos en todos los rangos de precios. Aunque el pivote central ya no era un componente físico identificable, la geometría de la suspensión aún se diseñaba en términos de un pivote central virtual a lo largo de una línea entre los centros de las rótulas.

Scammell Pioneer pesado camión off-road

Aunque son en gran parte obsoletas, las suspensiones de perno central tienen la ventaja de poder transportar pesos mucho más pesados, razón por la cual todavía se incluyen en algunos camiones pesados. Dana produjo la versión de pivote central del eje D60 hasta 1991. (Sin embargo, la unión funcionalmente análoga, de aspecto similar y muy robusta entre el chasis y la pluma en una retroexcavadora se conoce como poste principal).

La boquilla en la parte delantera de un semirremolque que se conecta a un acoplamiento de quinta rueda en una unidad tractora también se conoce como perno maestro, cuyo uso es análogo al uso original de la dirección del motor de tracción y el vagón tirado por caballos.

Inclinación del pivote central

Si bien ninguna suspensión delantera de automóvil de la era actual incorpora un pivote central físico, el eje definido por los puntos de pivote del muñón de la dirección actúa como un "perno central virtual" sobre el que gira la rueda. Este pivote central virtual está inclinado hacia la línea central del vehículo en un ángulo denominado ángulo del pivote central. Virtual o físico, el ángulo del pivote central también se puede denominar por sus iniciales KPA, inclinación del pivote central (KPI) o eje de dirección inclinación (SAI), y sigue siendo un parámetro fundamental en el diseño del vehículo. En la mayoría de los diseños modernos, el ángulo del perno rey se establece en relación con la vertical, visto desde la parte delantera o trasera del vehículo, y no es ajustable, cambiando solo si el eje de la rueda o los muñones de la dirección están doblados.

El ángulo del pivote central tiene un efecto importante en la dirección, ya que tiende a volver a la posición central o recta porque la posición recta es donde la carrocería suspendida del vehículo se encuentra en su punto más bajo. Por tanto, el peso del vehículo tiende a hacer girar la rueda alrededor del pivote central de vuelta a esta posición. La inclinación del perno rey también contribuye al radio de fricción de la rueda direccional, la distancia entre el centro de la zona de contacto del neumático y donde el eje del perno rey intersecta el suelo. Si estos puntos coinciden, el radio de fregado es cero.

Como metáfora biológica

El zoólogo Nicholas Humphrey presentó su artículo de 1976 "Las funciones sociales del intelecto" con la siguiente anécdota:

Henry Ford, se dice, encargó una encuesta del coche chatarra de América para averiguar si había partes de los Modelo T Ford que nunca falló. Sus inspectores volvieron con informes de casi todo tipo de fracaso: ejes, frenos, pistones – todos eran susceptibles de ir mal. Pero llamaron la atención a una excepción notable, los Kingpins de los coches raspados invariablemente les quedaban años de vida. Con lógica despiadada Ford concluyó que los Kingpins en el Modelo T eran también bueno para su trabajo y ordenó que en el futuro deben ser hecho a una especificación inferior.

Humphrey usó la metáfora para introducir la idea de la eficiencia de la asignación de recursos por selección natural ("La naturaleza es seguramente un economista al menos tan cuidadoso como Henry Ford"). La metáfora ha sido citada por varios escritores científicos destacados, incluidos Richard Dawkins, John Barrow y Jared Diamond. Los biólogos Robert A. Laird y Thomas N. Sherratt han cuestionado tanto la veracidad de la historia como la utilidad de la metáfora, señalando que la evolución de los sistemas de componentes múltiples no tiene por qué dar como resultado índices de fallas de componentes idénticos.