Introduccin Conocer el funcionamiento del sistema de direccin electrnica sus partes Las ventajas y desventajas que tiene su uso Las diferencias que tiene con otros tipos de sistemas de direccin

Sistema de Direccin asistida electronicamente

Evolucin del Sistema de direccinHasta comienzos del siglo pasado los vehculos de cuatro ruedas (traccin animal) se direccionaban haciendo girar todo el eje delantero. El principal inconveniente es el enorme volumen barrido por el eje en su recorrido. Esto impeda la construccin de vehculos compactos.Johan Georg Lakensperger(Baviera 1779-1847) invento un sistema en el que las dos ruedas giraban en torno a pivotes independientes.Las ruedas estaban acopladas mediante una barrera colada delante del eje, al cual podra unir el tiro de los caballos en el caso de traccin animal. El sistema fue patentado en Inglaterra por un socio de Lakensperger, Rudolf Ackerman, en 1818, y desde entonces se conoce como el cuadriltero Ackerman.Figura 1

En los primeros vehiculos a motor, el accionamiento de la direccion de hacia mediante una palanca o manubrio. Posteriormente por razones practicas se adopto el volante redondo que hay hasta hoy conocemos, ademos se hizo necesario darle firmeza al sistema de logrando cierta irreversibilidad, sobretodo cuando las ruedas chocaban contra un objeto solido o ante irregularidades del camino, que repercutian con violencia sobre el timon, haciendole perder el rumbo al vehiculo con gran facilidad, con los peligrosos consiguientes.Mas tarde, en 1932 Adler en Alemania comenzo a usar el pion y cremallera en vehiculos de suspension(delantera) independiente. Esta reductora es muy comun en vehiculos ligeros.

Figura 2Sistema de pion cremallera

Adicionalmente el mover el volante debia ser una maniobra sencilla, y suave de ejecutar por lo cual se montaron los primeros sistemas de desmultiplicacion, que aumentaban la suavidad de operacin de sistema. La mezcla de esta caracteristica necesarias, produjo a lo largo de su evolucion, sistemas mas suaves, pero se perdia sencibilidad para el conductor, que debia percibir a traves de el camino por el que transmitia.En los aos 40 y 50 se comenzaron a utilizar en los Estados Unidos, sistema de asistencia asistida de direccion, que sumados a la desmultiplicacion lograda, hacia muy peligroso conducir un vehiculo, ya que la direccion quedaba demasiado suabe a altas velocidades. Este problema motivo el desarrollo de dispositivos que endurecieran la direccion, a medida que aumentaba la velocidad de desplazamiento del vehiculo.Las ventajas que tubo este sistema de direccion asistida son: Reducen el esfuerzo en el volante, con menor fatiga para el conductor, ventaja muy conveniente en los largos recorridos o para las maniobras en ciudad. Permiten acoplar una direccin ms directa; es decir, con una menor reduccin con lo que se obtiene una mayor rapidez de giro en las ruedas. Esto resulta especialmente adecuado en los camiones y autocares. En el caso de reventn del neumtico, extraordinariamente grave en las ruedas directrices, estos mecanismos corrigen instantneamente la direccin, actuando automticamente sobre las ruedas en sentido contrario al que el neumtico reventado hara girar al vehculo. No presentan complicaciones en el montaje, son de fcil aplicacin a cualquier vehculo y no afectan a la geometra de la direccin. Permiten realizar las maniobras ms delicadas y sensibles que el conductor precise, desde la posicin de paro a la mxima velocidad. La capacidad de retorno de las ruedas, al final del viraje, es como la de un vehculo sin servodireccin. En caso de avera en el circuito de asistencia, el conductor puede continuar conduciendo en las mismas condiciones de un vehculo sin servodireccin, ya que las ruedas continan unidas mecnicamente al volante aunque, naturalmente, tenga que realizar mayor esfuerzo en el mismo.Pero las desventajas que tubo fueron:Mecanismos con respecto a las direcciones simples con prcticamente nulos ya que, debido a su simplicidad y robustez, no requieren un entretenimiento especial y no tienen prcticamente averas. Por tanto los nicos inconvenientes a destacar son: Un costo ms elevado en las reparaciones, ya que requieren mano de obra especializada. El costo ms elevado de este mecanismo y su adaptacin inicial en el vehculo, con respecto a la direccin simple.

Sistema de direccion asistida electronicamenteLas direcciones electricas o EPS son el tipo mas reciente de direccion asistida. Su nombre se debe a que utilizan un motor electrico para generar la asistencia en la direccion y un modulo electronico que calcula la asistencia sin nesecidad sin nesecidad de quitar la potencia del motor.El controlar el torque del motor electrico de acuerdo a las condiciones de conduccion produce un optimo control de las caracteristicas de la direccion, un menor consumo de combustible. Ademas es una tecnologia limpia(cuida el medio ambiente) debido a que no utiliz aceite de direccion, reduce el peso del sistema, asi como se mejoran las condiciones para el servicio tecnico ya que no se nesecitan remover lineas de aceite ademas no resta potencia al desempeo del motor pues no nesecita bandas de transmision para mover una bomba. Recientemente se ha incrementado el uso de este sistema en los vehiculos de turismo, se espera que no reemplaze a los sistemas de direccion hidraulicos defenitivamente.

Concepto del sistema de direccion asistidaDebido al empleo de neumticos de baja presin y gran superficie de contacto, la maniobra en el volante de la direccin para orientar las ruedas se hace difcil, sobre todo con el vehculo parado. Como no interesa sobrepasar un cierto lmite de desmultiplicacin, porque se pierde excesivamente la sensibilidad de la direccin, en los vehculos se recurre a la asistencia de la direccin, que proporciona una gran ayuda al conductor en la realizacin de las maniobras y, al mismo tiempo, permite una menor desmultiplicacin, ganando al mismo tiempo sensibilidad en el manejo y poder aplicar volantes de radio ms pequeo.La direccin asistida consiste en acoplar a un mecanismo de direccin simple, un circuito de asistencia llamado servo-mando. Este circuito puede ser accionado porel vacode la admisin o el proporcionado por una bomba de vaco, lafuerza hidrulicaproporcionada por una bomba hidrulica, elaire comprimidoproporcionado por un compresor que tambin sirve para accionar los frenos y tambin ltimamente asistido por unmotor elctrico(direccin elctrica).

Figura 3

A continuacin veremos tipos de asistencias segn la energa de funcionamiento de la asistencia las podemos clasificar en: Asistencia por vaco (Servodirecciones). Asistencia por aceite a presin (Oleo asistidas). Asistencia por aire a presin (Neumticas). Asistencia por electricidad (Electro direccin).

Funcionamiento de sistema de direccin asistida electrnicamentePrincipio de funcionamientoUn motor elctrico produce un par de asistencia en funcin del esfuerzo ejercido sobre el volante por el conductor. Este par de asistencia es aplicado a las ruedas por el intermedio de la cremallera y es modificado permanentemente por las leyes de control, para reducir el esfuerzo de giro del conductor. Las leyes de control de una direccin asistida elctrica comportan, adems de la asistencia principal, un retorno activo del volante, una compensacin de la carga que pesa sobre la columna de direccin, denominada tambin compensacin de inercia y una amortiguacin comparable a la de una direccin con asistencia hidrulica. Asistencia principal: Para calcular el par que el motor elctrico debe proporcionar, la unidad electrnica de la direccin asistida tiene en cuenta el par ejercido sobre el volante y la velocidad del vehculo, estando estas dos magnitudes fsicas medidas respectivamente por el captador de par de giro y el captador de velocidad. Para alimentar el motor elctrico (figura 4), el mando de potencia del calculador electrnico produce una corriente elctrica de asistencia que corresponde al par calculado. De la misma manera, la direccin puede estar muy asistida a baja velocidad para facilitar las maniobras, y netamente ms dura a alta velocidad para mantener la trayectoria.Figura 4

Retorno activo: Cuando el conductor suelta el volante a la salida de una curva, la direccin asistida elctrica ejerce un par de retorno, que alinea las ruedas ms rpidamente. Este par de retorno, denominado tambin retorno activo, depende evidentemente del ngulo de giro de las ruedas y de la velocidad del vehculo (figura 5). El calculador determina el par de retorno (o corriente de retorno) en funcin del ngulo de giro para una velocidad dada, a menos que se graben un conjunto de valores en su memoria. Figura 5

Compensacin de inercia: A causa de la masa que el motor elctrico aade a la direccin, sta es menos ligera. Para compensar la falta de reaccin, hace falta girar el volante ms rpido suministrando antes corriente elctrica al motor: es la compensacin de inercia. Cuando el conductor gira rpidamente el volante (de 0 a 20 grados) para evitar un obstculo, la compensacin de inercia interviene en funcin de la velocidad del vehculo y de la velocidad de rotacin del motor elctrico.Amortiguacin: Entre los sistemas de seguridad con que cuenta una asistencia elctrica, la amortiguacin permite evitar el eventual fenmeno de embalamiento de la asistencia. El par de amortiguacin (o corriente elctrica de amortiguacin) est calculado en una cartografa memorizada en el calculador. Slo queda a continuacin quitarle al motor elctrico la corriente de amortiguacin, que aumenta, por supuesto, con la velocidad de giro y la velocidad del vehculo. Figura 4

Partes de la direccin asistida electrnicamente.Figura 5

Componentes del Sistema EPSComo venamos diciendo, la estructura del sistema de direccin asistida electrnicamente vara segn sus aos de fabricacin, la marca y modelo del vehculo siguiendo siempre el principio bsico de funcionamiento a continuacin se exponen los componentes que intervienen en totalidad de sistema: sensores de ngulo de volante, sensor de par, sensores de velocidad, mdulo de control.Sensor de Angulo de direccin: Este sensor suministra la seal para la determinacin del ngulo de direccin, destinndola a la unidad de control electrnica de la columna de direccin. Por lo general el sensor de ngulo de direccin va situado detrs del anillo retractor con el anillo colector para el sistema airbag (figura 6). Se instala en la columna de direccin, entre el mando combinado y el volante. Podemos resaltar que algunas marcas no disponen de este sensor, se la obvia esta seal de acuerdo a la configuracin del programa utilizado en cada marcaFigura 6

Los componentes bsicos del sensor de angulo de direccin son: Un disco de codificacin de anillos Parejas de barreras luminosas con una fuente de luz un sensor ptico cada unaEl disco de codificacin consta de 2 anillos, el anillo exterior de valores absolutos y el anillo interior de valores incrementales. El anillo incrementos esta dividido en 5 segmentos de 72 cada uno y es explorado por una pareja de barreras luminosas. El anillo tiene almenas en los segmentos. El orden de sucesin de las almenas es invariable dentro de un mismo segmento, pero defiere de un segmento a otro. De ah resulta la codificacin de los segmentos. El anillo de absoluto viene a determinar el angulo. Es explorador por 6 parejas de barreras luminosasEl sensor de ngulo de direccin puede detectar 1044 de ngulo (casi 3 vueltas de volante). Se dedica a sumar los grados angulares. De esta forma, al sobrepasar la marca de 360 reconoce que se ha ejecutado una vuelta completa del volante. La configuracin especfica de la caja de direccin permite dar 2,76 vueltas al volante de la direccin.

Figura 7Su principio de funcionamiento contempla solamente el anillo de incrementos, se aprecia por un lado del anillo la fuente luminosa y por el otro sensor ptico (figura 7)

Sensor par de direccin: El sensor par de direccin tiene la misin de cuantificar el grado de esfuerzo que se est realizando en cada instante por parte del conductor, con este dato se proporcionara la asistencia que deber proporcionar el sistema segn los parmetros establecidos en el procesador actualmente la mayora de marcas pone especial atencin en este sensor pues la correcta utilizacin de este sensor elimina la necesidad del sensor de posicin del volante.El par de mando a la direccin se mide con ayuda del sensor de par de direccin directamente en el pin de direccin. El sensor de par puede trabajar de varias maneras segn el principio de magnetorresistivo, resistencia por contacto, o tambin de forma ptica con el principio lumnico resistivo.Est configurado de forma doble(redundante), para establecer el mayor nivel de fiabilidad posible.Figura 8

Sensor de regimen del motor: tiene la mision de determinar la cantidad de vueltas del cigeal por minuto. Esta importante magnitud de entrada se culcula en la unidad de control del motor, puede magnificarse a partir de la seal del sensor inductivo de revoluciones del cigeal, por la revoluciones del alternador, o la inductancia de los cables de bujia.El sensor de regimen del rotor es parte integrante del motor para la direccion asistida electromecanica. No es accesible por fuera.Figura 9

Las ventajas de un sistema electrnico son: Elahorro de combustibleen este sistema puede llegar a 0.2 kilmetros por litro de combustible, que es un ahorro significativo. Tambin est la seguridad que da por la adaptacin que lleva a cabo el computador en todo momento. Este sistema de direccin por lo general est conectado a la red de computadores del vehculo compartiendo informacin y haciendo al vehculo ms eficiente an.Pero las desventajas son: Ms complejo de reparar Como todas estas nuevas tecnologas, aunque son de mucha ayuda para el confort, en el momento de las reparaciones pueden ser un poco ms complicadas que los sistemas antiguos. En el caso de esta tecnologa, muchas de las reparaciones que tienen que ver con el sistema de direccin deben ser llevadas a cabo con herramientas especiales como un Scanner automotriz. Esto para efectos de alineacin del volante, diagnstico y adaptaciones luego de la reparacin. Por ser un sistema de ltima generacin es recomendable llevar un vehculo con una falla del EPS a un servicio tcnico autorizado por falta de conocimiento de muchos tcnicos.

Conclusiones El uso de sensores en el sistema de direccin asistida electrnicamente es fundamental para el vehculo para que pueda moverse sin problemas. La necesidad de personal ms capacitado en el manejo de este sistema ya que no cualquier persona puede manejarlo La creacin del sistema de direccin asistida creo autos mas compactos y mas complejos en el mercado Su uso ayuda al conductor en la conduccin gracias al balance del movimiento

Bibliografiahttp://www.guioteca.com/mecanica-automotriz/direccion-asistida-electrica-que-es-y-como-funciona/http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/93/6/Capitulo1.pdfhttp://www.centro-zaragoza.com:8080/web/sala_prensa/revista_tecnica/hemeroteca/articulos/R40_A7.pdf