Servodirección electromecánica

Diseño y funcionamiento

Programa autodidáctico 225

Service.

2

El Programa autodidáctico informa sobre y diseños y modos de funcionamiento de nuevos desarrollos.Los contenidos no se someten a actualizaciones.

Las instrucciones de comprobación, ajuste y reparación se consultarán en la documentación del Servicio Postventa prevista para esos efectos.

La servodirección electromecánica apoya los movimientos de mando del conductor con ayuda de un motor eléctrico, encargado de impulsar un engranaje de sin fin. El sistema trabaja en función de la velocidad y transmite al conductor una sensación de dirección directa, sin las influencias entorpecedoras causadas por el pavimento.

Con este Programa autodidácticos puede obtener una noción de esta nueva tecnología y conocer las diferencias con respecto a la probada dirección asistida hidráulica.

La servodirección electromecánica se monta actualmente en el Lupo 3L TDI.

Elsecreto de laservodirecciónelectromecánica

NUEVO AtenciónNota

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3

Referencia rápida

Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Parte mecánica de la dirección . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Estructura del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Parte electrónica de la dirección . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Descripción del funcionamiento. . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Esquema de funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Servicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Pruebe sus conocimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

4

Componentes de la columna de dirección

Los componentes principales de la nueva dirección asistida son:

- mando combinado en la columna de dirección,

- tubo envolvente,- engranaje de sin fin con

transmisor de posición de la dirección ytransmisor del par de dirección

- motor paraservodirección electromecánica,

- unidad de control para la electrónica de lacolumna de dirección y

- eje de crucetas hacia la caja de direcciónmecánica.

Introducción

Mando combinado en la

columna de dirección

Tubo envolvente

Engranaje de sin fin

Unidad de control

para electrónica de la

columna de dirección

Motor para

servodirección

electromecánica

Eje de crucetas

hacia la caja de dirección

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Lo que conviene saber sobre el funcionamiento de la servodirección electromecánica:

1. El sistema ofrece al conductor unaservoasistencia de dirección independientede las condiciones del pavimento.

2. Los movimientos al volante del conductor setransmiten a través del eje de dirección y unhusillo intermedio hacia el engranaje de sinfin y la caja de dirección.

3. El retrogiro de la dirección a la posición rectaes apoyado por la servodirecciónelectromecánica.

4. El sistema transmite al conductor el tactocorrespondiente a las condiciones delpavimento.

5. El sistema vigila sus señales de entrada ysalida, así como el funcionamiento de loscomponentes que participan.

6. La columna de dirección de seguridad esregulable en altura y corresponde al probado concepto anti-colisión del Lupo.

7. Ofrece características de protección antirrobo mediante una cerradura en el eje de dirección.

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Introducción

Mando combinado ycerradura del volante

Tubo envolvente con reglaje en altura

Unidad de control con sensores,motor eléctrico yengranaje de sin fin

Eje de crucetas

Cuadro general

Caja de la dirección

El sistema de la servodirección electromecánica está agrupado en una unidad compacta. Todos los componentes, tales como la unidad de control, el motor eléctrico y los sensores necesarios para la gestión, forman parte de esta unidad. De esa forma se elimina un cableado complejo.

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7

Hidráulica Electromecánica

Peso 16,3 kg 11,3 kg

Potencia absorbidaen ciudad

en autopista

400 W 25 W

800 - 1.000 W 10 W

Mayor consumo en comparación con la caja de dirección mecánica, en ltr./100 km

0,1l * 0,01 **

* referido al motor SDI de 44 kW ** referido al Lupo 3L con motor 1,2 ltr. TDI

Servodirección electromecánica

En el caso de la dirección asistida hidráulica, los componentes del sistema intervienen en la operación de direccionamiento detrás del eje de crucetas, estableciendo la servoasistencia por medio de presión de aceite.

En el caso de la servodirección electromecánica, la servoasistencia se establece antes del eje de crucetas. El par de la servoasistencia es suministrado en este sistema por parte de un motor eléctrico.

Comparativa:Los datos técnicos ponen en relieve las diferencias.

Servodirección hidráulica

El funcionamiento de la servodirección electromecánica es básicamente diferente al de los sistemas hidráulicos.

Eje de crucetas

Eje de crucetas

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Columna de dirección y sus componentes

Los componentes esenciales de la servodirección electromecánica son:

- Eje de dirección- Tubo envolvente con reglaje en altura- Husillo intermedio- Barra de torsión- Carcasa de sensores con

transmisor del par de dirección ytransmisor de posición de la dirección

- Motor eléctricoy acoplamiento

- Accionamiento por sin fin yrueda dentada

- Carcasa de engranajes- Unidad de control para electrónica de la

columna de dirección- Eje de crucetas

Parte mecánica de la dirección

Accionamiento por

sin fin y rueda

dentada

Motor eléctrico

Carcasa de sensores con

transmisor del par de dirección y

transmisor de posición de la

dirección

Barra de torsión

Husillo intermedio

Eje de crucetas Unidad de control para electrónica

de la columna de dirección

Eje de dirección

Tubo envolvente con reglaje en altura

Acoplamiento

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Barra de torsión

El componente central de la servodirección electromecánica es la barra de torsión. Las características de su material permiten una deformación elástica definida en torno a su eje geométrico longitudinal. La barra de torsión establece la comunicación mecánica entre el husillo intermedio y el eje del accionamiento de sin fin.

Funcionamiento

A través de esta unión, el husillo intermedio y el eje del accionamiento de sin fin pueden decalarse mutuamente en una pequeña magnitud. Este pequeño ángulo resulta suficiente para que el sistema pueda detectar el comienzo de un movimiento de dirección.

Barra de torsión

Eje del accionamiento por sin fin conrueda dentada

Husillointermedio

Unidad ensamblada

Unión mecánica

Retorcedura de la barra de torsión al comienzo de un movimiento de dirección

Rodamiento de bolas

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Engranaje de sin fin

El engranaje de sin fin se aloja en una carcasa de aluminio, a la cual también va fijado el motor eléctrico.

Un sin fin en el eje del motor trabaja contra la rueda dentada que se encuentra en el eje de dirección. Tiene una relación de transmisión de 22 : 1. El cuerpo de la rueda dentada y el sin fin son de metal. La corona dentada es de plástico. De esa forma se reduce la posible sonoridad mecánica.

Parte mecánica de la dirección

Motor eléctrico

Acoplamiento de goma

Carcasa

Eje del engranaje de sin fin

con rueda dentadaSin fin

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Reglaje en altura

El mecanismo para el reglaje de la altura va unido fijamente al tubo envolvente. La carrera regulable es de 39 mm.

Eje de crucetas

Ambas crucetas están comunicadas por medio de un brazo telescópico corto. Sirve para compensar las longitudes del reglaje en altura y para la protección de los ocupantes en caso de una colisión frontal.

Al desplazar el volante hacia arriba se contrae el brazo telescópico. De esa forma se reduce la distancia entre el volante y la caja de dirección.

Al colocar el volante en una posición baja aumenta esta distancia y se estira el brazo telescópico.

Brazo telescópico

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Estructura del sistema

Sensores Actuadores

Transmisor de posición de la direcciónG268 ytransmisor del par de direcciónG269

Motor para servodirección electromecánicaV187

Unidad de control para laelectrónica de la columna de direcciónJ527

Testigo luminoso paraservodirección electromecánicaK161en la unidad de control con unidad indicadora en el cuadro de instrumentosJ285

Alternador, D+/Borne 61

Señal de velocidad de marcha procedente de la unidad de control con unidad indicadora en el cuadro de instrumentosJ285

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Carcasa de sensores

El transmisor de posición de la dirección G268 y el transmisor del par de dirección G269 van alojados en una carcasa compartida. Se instala sobre el eje del engranaje de sin fin, por encima de la rueda dentada. La conexión a la unidad de control se establece a través de un conector de seis polos.

Parte electrónica de la dirección

Eje del

engranaje de sin fin

Carcasa de

sensores

Barra de torsión

Transmisor de posición de la dirección G268

El transmisor está comunicado con el eje del engranaje de sin fin. Registra los movimientos del volante y la posición actual de la dirección.

Transmisor del par de dirección G269

El transmisor está comunicado con la barra de torsión. Detecta el ángulo de decalaje de la barra de torsión con respecto al husillo intermedio. La unidad de control calcula de ahí un par de giro. Si este par de giro calculado sobrepasa un valor de 0,01 Nm, la unidad de control se entera de que se necesita un ciclo de servoasistencia para la dirección.

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Parte electrónica de la dirección

Estructura de los sensores

Ambos sensores son potenciómetros de cursor.La carcasa posee una corona interior, que va encajada con un anillo de grapas en el eje del engranaje de sin fin y que se puede girar con respecto a la carcasa.

Detectando el decalaje de la corona interior con respecto al elemento inferior de la carcasa, el transmisor de posición de la dirección detecta asimismo el ángulo del volante de dirección, mientras que el transmisor del par de dirección detecta una retorcedura de la barra de dirección. Dos parejas de escobillas de potenciómetro exploran la pista interior sobre la pletina en la carcasa. Esta parte es la correspondiente al transmisor de posición de la dirección.Las demás pistas sirven para transmitir las señales del transmisor del par de dirección.

Anillo de grapas

Corona interior

Escobillas de potenciómetro

Elemento inferior de carcasa

Pistas de potenciómetro

Conexión eléctrica

Ambos sensores están conectados con la unidad de control a través de tres cables propios de cada uno.

Efectos en caso de avería

Si se avería el transmisor del par de dirección se desactiva el sistema. Si se avería el transmisor de posición de la dirección se desactiva la posición de «Retrogiro activo». En ambos casos se ilumina el testigo de avería.

G268 G269

J527

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15

El transmisor del par de dirección va situado en la corona interior. Es un anillo de plástico dotado de dos parejas de escobillas de potenciómetro. Las escobillas exploran cuatro pistas de conducción eléctrica en la corona interior.El anillo transmisor está comunicado con la tapa de la carcasa. A su vez se adapta con exactitud en la cabeza de la barra de torsión.Al retorcerse la barra, la tapa también experimenta un decalaje con respecto a la corona interior. Este movimiento es detectado por las escobillas del potenciómetro y transmitidas a la unidad de control en forma de señales a través de las pistas de conducción eléctrica en el fondo de la carcasa.

Tapa de carcasa

Anillo transmisor

Escobillas de potenciómetro

Corona interior abierta

Pistas de conducción eléctrica

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Parte electrónica de la dirección

Unidad de control paraelectrónica de la columna de dirección J527

Va alojada en un armazón atornillado a la carcasa del engranaje de sin fin.

En la regleta de conexión de la unidad de control se encastran cinco conectores, diseñados de modo que no puedan ser confundidos entre sí.

Previo análisis de los datos procedentes de los sensores, la unidad de control calcula la magnitud de servoasistencia necesaria para la dirección, en consideración de la velocidad de marcha del vehículo.

Efectos en caso de avería

Si se avería la unidad de control se enciende el testigo de avería.

Empleo Color dibujado

Conexión hacia los transmisores G268 y G269

Cables de gestión del motor

Motor eléctrico, cables de fase

Alimentación de tensión batería borne 30 y masa borne 31

Conexión hacia la unidad de control para unidad indicadora en el cuadro de instrumentosBorne 15, borne 61, testigo de avería,cable K, señal de velocidad de marcha

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Motor para servodirección electromecánica V187

Va atornillado a la carcasa del engranaje de sin fin, teniendo intercalado un tope elástico de goma, para evitar la transmisión de oscilaciones entre el motor y la columna de dirección. El eje del motor está comunicado con el eje del sin fin a través de un acoplamiento elástico de goma, de modo que la iniciación del funcionamiento del motor sea transmitida de una forma muy suave hacia el engranaje de sin fin. El propio motor tiene una absorción de potencia máxima de 720 W y desarrolla un par de 2 Nm. Se caracteriza por un comportamiento de respuesta extremadamente breve, para poder apoyar incluso los más rápidos movimientos de dirección.

Conexión eléctrica

El motor eléctrico obtiene su tensión de alimentación a través de la unidad de control paraelectrónica de la columna de dirección J527.

Testigo luminoso paraservodirección electromecánica K161

Va alojado en el cuadro de instrumentos.

Si la unidad de control comprueba la existencia de una avería en el sistema de la servodirección, se encarga de activar el testigo luminoso en la unidad indicadora del cuadro de instrumentos.

J527

V187

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Movimiento de dirección

Descripción del funcionamiento

Elemento

inferior

Transm. par de

dirección

Transm. pos. de

dirección

Elemento

superior

Barra de torsión

Unidad de control

La barra de torsión se somete a retorcimiento por parte del volante.

Para simplificar la explicación se muestra en la figura una columna de dirección con el elemento superior separado del inferior. En la parte superior se monta el transmisor del par de dirección; en la parte inferior se monta el transmisor de posición de la dirección.

El conductor empieza a mover la dirección. Durante esa operación se produce un decalaje en la barra de torsión. El transmisor del par de dirección, que gira solidariamente con la barra de torsión, suministra a la unidad de control las señales acerca de la magnitud y el sentido de giro del par aplicado al volante.Con ayuda de estas señales, la unidad de control calcula el par de servoasistencia necesario y excita correspondientemente el motor eléctrico. La suma del par aplicado al volante y el par de servoasistencia viene a dar por resultado el par efectivo que actúa en la caja de dirección.

Par de giro aplicado al volante

Par de servoasistencia

Par efectivo que actúa

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Motor eléctrico

La barra de torsión se mantiene retorcida, porque el conductor prosigue el giro de la dirección.

La torcedura de la barra se reduce.

Si el conductor aumenta el par aplicado al volante, se intensifica el par de servoasistencia suministrado por el motor. Esto permite un giro suave para el mando de la caja de dirección.

Si el conductor reduce el par aplicado al volante se reduce a su vez la torcedura de la barra. El transmisor del par de dirección suministra por ello una señal menos intensa a la unidad de control. Corrigiendo la excitación del motor eléctrico, la unidad de control reduce el par de servoasistencia.

Debido a la geometría de los ejes, las ruedas y la dirección retrogiran a la posición de marcha recta.

Si el par de retrogiro que surge a este respecto a través de la caja de dirección resulta superior a la suma del par aplicado al volante más el par de servoasistencia, el sistema de la servodirección electromecánica inicia el retrogiro de la dirección hacia la posición de marcha rectilínea.

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Descripción del funcionamiento

Motor eléctricoRetrogiro activo

Si el conductor suelta el volante en una curva, la barra de torsión se distensa. La electrónica se encarga de desexcitar al mismo el motor eléctrico, con lo cual se interrumpe el par de servoasistencia.

Si el vehículo todavía no se encuentra en una trayectoria rectilínea, se detecta esta particularidad a través del transmisor de posición de la dirección. Ahora se excita el motor eléctrico de modo que la dirección sea girada de forma activa a la posición de marcha rectilínea.

Par aplicado al volante

Par de servoasistencia

Par efectivo que actúa 225_088

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C Alternador

G268 Transmisor de posición de la dirección

G269 Transmisor del par de dirección

J258 Unidad de control para unidadindicadora en el cuadro de instrumentos

J527 Unidad de control para electrónica de lacolumna de dirección

K2 Testigo luminoso para alternador

K161 Testigo luminoso para servodirecciónelectromecánica

S Fusible

V187 Motor para servodirecciónelectromecánica

K Conector para diagnósticos

Esquema de funciones

G268 G269

J285K161

S

V187

J527

S

C

K

K2

D+

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Señal de entradaSeñal de salidaPositivoMasa

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Autodiagnóstico

Se inicia con el código de dirección 44 «Dirección asistida». En el autodiagnóstico, la unidad de control para servodirección electromecánica posibilita las siguientes funciones, que se pueden consultar con el sistema de diagnóstico, medición e información de vehículos VAS 5051:

Función Código de dirección

Consultar versión de la unidad de control

01

Consultar la memoria de averías 02

Borrar la memoria de averías 05

Leer bloque de valores de medición

08

Iniciar ajuste básico 04

Finalizar la emisión 06

Servicio

Reparación de la dirección

En la servodirección electromecánica sólo está permitida actualmente la sustitución individual de:

● el mando combinado en la columna dedireccióny

● el bombín de la cerradura.

Obsérvense a este respecto las instrucciones proporcionadas en el Manual de Reparaciones.

El engranaje con el tubo envolvente, la unidad de control y el motor eléctrico se sustituyen siempre completos y no se deben desensamblar por ningún motivo.

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1. ¿Qué transmisor es necesario para el funcionamiento de la servodirección electromecánica?

a.Únicamente el transmisor de posición de la dirección

b.Únicamente el transmisor del par de dirección

c.El transmisor de posición de la dirección y el transmisor del par de dirección

2. ¿Cuál es la relación de transmisión en el engranaje de sin fin?

a.21:1

b.22:1

c.23:1

3. Denomine los componentes

Pruebe sus conocimientosSoluciones:1.c2.b3. Componentes ver página 18

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Sólo para uso interno © VOLKSWAGEN AG, Wolfsburg

Reservados todos los derechos. Sujeto a modificaciones técnicas.

040.2810.44.60 Estado técnico: 1/00

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celulosa blanqueada sin cloro.

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