thumb|300px|Detalle del mecanismo de dirección de un Ford T de 1925 thumb|300px|Esquema de un sistema de dirección tipo Ackerman. (1:Volante; 2: Columna de dirección; 3: Engranaje de la dirección; 4A: Brazo de mando; 4B: Brazo tensor; 5: Tirante central; 6: Tirante interno; 7: Mangueta de ajuste; 8: Brazos de los tirantes) La dirección es el conjunto de órganos que permiten a cualquier vehículo variar su trayectoria para seguir el rumbo deseado. Para esta finalidad en general o en la mayoría de casos los sistemas de dirección utilizan las ruedas del vehículo, bien modificando su orientación (como en un automóvil), disminuyendo el perímetro de su circunferencia (como en una motocicleta al inclinarse apoyándose en el hombro del neumático), o mediante el giro diferencial (como en sillas de ruedas o vehículos oruga, donde el cambio de dirección se produce por la diferente velocidad de giro de las ruedas de uno y otro lado). Una excepción es el caso del ferrocarril, en el que la dirección es controlada por medio de raíles y desvíos. La función primaria de todo sistema de dirección es permitir al conductor guiar el vehículo.
En los vehículos con sistemas de dirección basados en el cambio de orientación de las ruedas, el giro se produce porque al actuar sobre el volante o manillar, el conductor cambia el ángulo de deriva lateral -ángulo entre el plano de la rueda y la trayectoria de la rueda- de las ruedas directrices. La fuerza creada entre la carretera y el eje de giro hace girar el vehículo.
Historia Ruedas, ejes y bujes La historia de la dirección discurre paralela a la invención de la rueda y su aplicación al transporte. thumb|dibujo de la Olla de Bronocice, primera representación de un carro En la naturaleza no existen ruedas y de hecho muchas civilizaciones -como las mesoamericanas- nunca llegaron a utilizarlas como medio de transporte pese a conocer sus fundamentos.
Una posible razón está en el aumento de efectividad asociado al empleo de elementos rotatorios frente a los deslizantes o a cargar directamente el animal. Los animales de tiro disponibles en la Eurasia de la edad de bronce -onagros, pequeños caballos o uros- no eran adecuados para su monta, sin embargo gracias al grado de doma alcanzado y a lo favorable del terreno, el uso de carros aumentaba exponencialmente su efectividad.
Por el contrario, en sociedades en las que los animales disponibles son adecuados para la monta -elefantes o dromedarios-, están insuficientemente domesticados -llamas- o el terreno es desfavorable -selvas o desiertos-, esta ventaja es marginal.
Pese a sus ventajas, la invención de la rueda fue proceso tardío.Ancient origins La razón está en la necesidad de contar con una industria del metal lo suficientemente desarrollada para permitir su manufactura. Si bien es conocido el uso que algunas sociedades hicieron de dispositivos rotatorios -como por ejemplo las hileras de troncos dispuestos bajo una nave para facilitar su botadura- el proceso hacia la invención de la rueda y el eje no es obvio. La viabilidad del transporte rodado depende de la gestión de la fricción y la de torsión a la que somenten los ejes y de la fabricación de componentes fiables para su fijación al carro y a las ruedas, lo que requiere un determinado grado de desarrollo tecnológico
Las primeras ruedas conocidas no se aplicaron al transporte sino a la alfarería. Se trata de las ruedas mesopotámicas o tornos de alfarero, precedentes del torno, una de las máquinas simples conocidas en la antigüedad. El torno de alfarero requiere que la rueda o disco de inercia se acople solidariamente a un cilindro que pueda girar libremente en torno a su eje, para lo que previamente debieron resolverse los problemas de la fricción y la fijación a la mesa de trabajo, los primeros ejemplos datan del 3800 A.C.
Trescientos años después aparecen en Mesopotamia conjuntos de rueda y eje solidario cuyo uso parece estar destinado al transporte, probablemente para soportar directamente una mesa de transporte sujeta con bandas de cuero. La primera representación de un carro con ruedas es casi simultánea, se trata de la Olla de Bronocice -actual Polonia-, lo que hace pensar en una rápida difusión de la rueda por las estepas europeas. En la cerámica aparece un carro de dos ejes con un tipo primitivo de yugo, antecedente del primer sistema de dirección. En el mismo emplazamiento se encontraron restos de uros cuyos cuernos mostraban el desgaste propio de haber sido utilizados para la fijación con cuerdas al yugo.
A medida que la rueda se expande por las planicies de Eurasia, comienza la dispersión entre las culturas que utilizan el conjunto de rueda y eje rotatorio mesopotámico -conocidas como ruedas alpinas por hallarse en torno a los Sitios palafíticos prehistóricos de los Alpes, como las ruedas de Pressehaus o de Liubliana-, de aquellas que utilizan ejes fijados al carro y ruedas con "cubo", -nave en inglés-, algún tipo de receptáculo en el centro de la rueda en el que se alojaba el extremo de un eje no rotatorio -como la rueda de Ubbena de la Cultura de Baden (Países Bajos)-.
En el primer caso el carro descansaba directamente sobre los ejes rotatorios, inicialmente asegurados mediante algún mecanismo para evitar su desplazamiento longitudinal, que con el tiempo derivó en un sistema de fijación por los extremos. Este diseño genera mayor resistencia y obliga a utilizar un eje pesado y robusto para soportar la demanda de torsión derivada del giro solidario de las ruedas. A cambio es duradero y mucho más fácil de fabricar, por lo que su diseño básico se ha mantenido hasta la actualidad. Se utilizó en carros de dos ejes, en los que el conductor caminaba junto al animal de tiro al que dirigía con cuerdas.
Las ruedas con cubos por su parte son un modelo más eficiente, pero el cálculo de las proporciones entre la rueda, el cubo y el eje requiere un cierto grado de especialización, mientras que la manufactura de los extremos del eje y de los cubos es más difícil y las cargas a transportar menores. La complejidad deriva de la relación de apalancamiento entre los diámetros de la rueda y el cubo, pues la resistencia generada por el cubo dependerá de la superficie en contacto con el extremo del eje. El tipo más primitivo de cubo, un simple receptáculo pulido en el centro de la rueda, genera muy poca resistencia pero es extremadamente frágil, modelo que evoluciona hasta cubos desmontables, cilindros de gran diámetro y anchura cuya resistencia solo podía vencerse con ruedas muy grandes y por tanto pesadas. El equilibrio hasta la aparición de los bujes con cojinetes favoreció su utilización en carros rápidos de un solo eje, en los que el conductor podía ir subido.
Ejes orientables: pivote central y rueda de dirección thumb|En azul: eje de un carruaje tirado por caballos. La solución obvia para conseguir un sistema de ruedas orientables en un vehículo de dos o más ejes es permitir el giro del primer eje sobre un eje de pivote vertical o rueda de dirección -turntable o fifth wheel en inglés-. El sistema se utilizó en carros de dos ejes, de modo que los caballos podían tirar del carro desde los lados en curvas haciendo que el vehículo girase sobre su último eje.
Vehículo articulado
Un sistema alternativo consistía en articular el propio vehículo en dos partes, cada una de las cuales estaba unida sólidamente al eje en el que se apoyaba obteniéndose un comportamiento similar al de vehículos con ejes orientables.
Ejes orientables con bujes
Los ejes solidarios orientables ofrecen un resultado aceptable para dirigir las ruedas delanteras de un carro de dos ejes, permitiendo al animal tirar del carro desde los lados. Sin embargo no dan respuesta al problema que de cara a la estabilidad supone unir ambas ruedas, forzándolas a girar al mismo número de revoluciones. thumb|Clement-Panhard (1899) con un único eje de pivote central En un eje formado por dos ruedas, el radio de la curva trazado por la rueda interior es más cerrado que el ángulo trazado por la exterior y por tanto la distancia recorrida por la rueda será menor. Si ambas ruedas están unidas solidamente, ninguna de las dos girará al número de revoluciones correspondiente con la distancia recorrida, de modo que cada rueda será continuamente arrastrada por la otra y el eje estará sujeto a una torsión mecánica que puede partirlo.
La solución vino de mano de los "ejes rotos", gracias a un avance técnico -el buje-, evolución del cubo que permite a cada rueda girar libremente en sus extremos -ruedas "locas" o desacopladas (loose wheels en inglés)-, haciendo posible que el eje pueda efectuar giros tan cerrados como sea necesario. Las ruedas con bujes -inicialmente cojinetes lisos, con materiales como la lana impregnada en lanolina para reducir la fricción- son conocidas desde antiguo, pero a diferencia de los ejes solidarios se trataba de elementos de alta tecnología y elevadísimo precio, utilizadas casi exclusivamente en carros de guerra de dos ruedas, conocidos hoy por ser habituales en el ajuar funerario de muchos pueblos. Un ejemplo de este tipo de dirección lo encontramos en las sillas de ruedas, que pueden girar incluso sobre su propio eje haciendo girar una rueda principal en sentido contrario a la otra.
La combinación de estos dos avances, el eje orientable junto con las ruedas desacopladas, supuso una ventaja definitiva de cara a la estabilidad, haciendo posible por fin la aparición de vehículos rápidos de dos ejes. Esta ventaja se debe a que cuando el operador de la dirección dirige el volante o el animal de tiro hacia un punto, las dos ruedas directrices se orientan naturalmente hacia el. Esto es así porque geométricamente sus bujes están unidos sólidamente por el eje, formando una línea, que si es prolongada hasta el punto en que se corte con la prolongación del eje trasero nos dará un punto denominado centro del radio de giro, que es el punto en torno al que gira el vehículo de dos ejes. El sistema de eje roto se llegó a aplicar incluso a los primeros automóviles como el Clement-Panhard.
Sin embargo el sistema es inadecuado cuando la vía -el ancho- del eje es elevada, puesto que en curvas cerradas la batalla -o distancia entre la rueda delantera y trasera- aumentará mucho en el lado exterior de la curva disminuyendo en el interior, lo que perjudica la estabilidad y complica su interacción con un sistema de suspensión, siendo imposible utilizarse en suspensiones independientes.
Por esta razón los vehículos de tiro rápidos como los carros de guerra solían contar con un solo eje y en muchos vehículos de motor pioneros aún se empleaban direcciones mediante una sola rueda.
Geometría de dirección de Ackermann thumb|225px|left|Geometría de dirección de Ackermann.
Para superar los problemas inherentes a las direcciones por un solo eje surgieron las direcciones de dos semiejes o "cuadriláteros articulados".