diseÑo y construccion de un banco didactico de direccion electromecanica del vehiculo hyundai acc

i

ESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITO EXTENSIN LATACUNGA

CARRERA DE INGENIERA AUTOMOTRIZ

DISEO Y CONSTRUCCIN DE UN BANCO

DIDCTICO DE DIRECCIN ELECTROMECNICA

DEL VEHCULO HYUNDAI ACCENT 2008

JUAN CARLOS PIZANN CASTRO

NELSON DAVID TARAPUS CHALAP

Tesis presentada como requisito previo a la obtencin del

grado de:

INGENIERO AUTOMOTRIZ

AO 2012

ii

ESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITO


DECLARACIN DE RESPONSABILIDAD

Nosotros, Pizann Castro Juan Carlos

Tarapus Chalap Nelson David

DECLARAMOS QUE:

El proyecto de grado denominado DISEO Y CONSTRUCCIN DE

UN BANCO DIDCTICO DE DIRECCIN ELECTROMECNICA

DEL VEHCULO HYUNDAI ACCENT 2008, ha sido desarrollado

con base a una investigacin exhaustiva, respetando derechos

intelectuales de terceros, conforme las citas que constan al pie de las

pginas correspondientes, cuyas fuentes se incorporan en la bibliografa.

Consecuentemente este trabajo es de nuestra autora.

En virtud de esta declaracin, nos responsabilizamos del contenido,

veracidad y alcance cientfico del proyecto de grado en mencin.

Latacunga, Junio del 2012

Pizann Castro Juan Carlos Tarapus Chalap Nelson David

CI. 040144193-6 CI. 171504265-9

iii



AUTORIZACIN

Nosotros, Pizann Castro Juan Carlos

Tarapus Chalap Nelson David

DECLARAMOS QUE:

Autorizamos a la Escuela Politcnica del Ejrcito la publicacin, en la

biblioteca Virtual de la Institucin del trabajo DISEO Y

CONSTRUCCIN DE UN BANCO DIDCTICO DE DIRECCIN

ELECTROMECNICA DEL VEHCULO HYUNDAI ACCENT

2008, cuyo contenido, ideas y criterios son de nuestra exclusiva

responsabilidad y autora.

Latacunga, Junio del 2012

Pizann Castro Juan Carlos Tarapus Chalap Nelson David

CI. 040144193-6 CI. 171504265-9

iv



CERTIFICACIN

Se certifica que el presente trabajo titulado DISEO Y

CONSTRUCCIN DE UN BANCO DIDCTICO DE DIRECCIN

ELECTROMECNICA DEL VEHCULO HYUNDAI ACCENT

2008, fue desarrollado por PIZANN CASTRO JUAN CARLOS y

TARAPUS CHALAP NELSON DAVID, bajo nuestra supervisin,

cumpliendo con normas estatutarias establecidas por la ESPE en el

Reglamento de Estudiantes de la Escuela Politcnica del Ejrcito.

Latacunga, Junio del 2012.

_______________________ ______________________

Ing. Juan Castro. Ing. Sixto Reinoso

DIRECTOR DE PROYECTO CODIRECTOR DE PROYECTO

v

AGRADECIMIENTO

A Dios por ser mi luz y mi fuerza en los momentos ms

difciles, por todas sus bendiciones para que pueda gozar de

salud y del cario de mi familia y amigos.

A mi familia en especial a mi madre Carmelina quien ha sido

un apoyo moral y econmico, por siempre estar pendiente del

rumbo de mi vida para aconsejarme y reprenderme cuando

ha sido necesario.

A mis maestros que me han acompaado durante el largo

camino, brindndome siempre su orientacin con

profesionalismo tico en la adquisicin de conocimientos y

afianzando mi formacin como estudiante universitario.

A los Ingenieros Juan Castro y Sixto Reinoso quienes han

colaborado con su tiempo y conocimientos para que el

desarrollo de esta tesis sea posible y cumpla con los objetivos

planteados.

Nelson Tarapus

vi

DEDICATORIA

Con todo mi corazn dedico esta tesis a Dios quien es el dueo

de mis logros.

A mi querida madre que ha hecho lo que ha estado en sus

manos por sacarme adelante y verme convertido en un

profesional.

A la memoria de mi padre que me ha acompaado

espiritualmente desde su partida al cielo.

A mi hermana quien ha sido un ejemplo de responsabilidad y

a mis sobrinos Mauricio, Pamela e Isaac.

Nelson Tarapus

vii

AGRADECIMIENTO

A ti mi Dios por haberme dado el privilegio de tener unos

padres que me han apoyado en todo especialmente en el

transcurso de mi vida estudiantil.

A mis padres: Carlos Emilio Pizann y Lidia Marieta Castro

quien en todos los momentos me han apoyado de una u otra

forma para seguir adelante culminando todas mis metas

propuestas en mi vida.

A mis hermanas: Taty, Alex y Vane con quien comparta mis

buenos y malos momentos de mi vida en el transcurso de mi

carrera y quienes me brindaron su ayuda en lo que

necesitaba.

A mis profesores quien da a da me brindaron sus

conocimientos y experiencias, especialmente a nuestro

Director Ing. Juan Castro y Codirector Ing. Sixto Reinoso

quien nos guiaron para elaborar nuestro proyecto de grado.

Juan Carlos

viii

DEDICATORIA

Este proyecto est dedicado a Dios y a mis padres: Carlos y

Lidia por el gran esfuerzo, apoyo, sacrificio y amor que

impartieron en m, que gracias a ellos pude ir avanzando y

con el tiempo haberlo culminado con xito. A mis hermanas

quienes estuvieron pendientes del avance diario que

realizaba.

A mis sobrinos: Dylan Jhoel y Frank Anthony con quien

comparto momentos maravillosos.

A toda mi familia quienes me ayudaron todo este tiempo

para realizar este proyecto, que estaban pendiente de lo que

realizaba y me guiaban en lo que estaba al alcance de ellos.

Juan Carlos

ix

RESUMEN

Los sistemas de direccin de los vehculos han ido evolucionando desde

direcciones netamente mecnicas, luego se introdujo sistemas de

desmultiplicacin, hoy en da se utiliza sistemas con asistencia hidrulica

pero poco a poco estn siendo relegados por sistemas de asistencia

electrnicos debido a las ventajas que presentan.

El propsito del proyecto realizado ha sido buscar una herramienta

tecnolgica que ayude al estudiante en el aprendizaje del funcionamiento

del sistema de direccin electromecnica y adquiera la mayor experiencia

respecto a las comprobaciones y solucin de fallas de este sistema.

En el primer captulo se presenta el funcionamiento del sistema de

direccin electromecnica de forma general y ms especficamente del

vehculo Hyundai Accent 2008.

En el segundo captulo se indica el despiece de una columna de direccin

del vehculo Hyundai Accent con el propsito de resolver la interrogante

de la causa de sus fallas.

En el tercer captulo se disea los circuitos electrnicos para hacer

funcionar la columna y el diseo de un software en LabVIEW que permita

visualizar las seales de sensores y corriente del motor del sistema.

En el cuarto captulo se elabora el diseo mecnico de la estructura del

banco didctico as como de un freno que mantenga trabada la direccin,

con el fin de que se pueda distinguir la asistencia del sistema.

En el quinto captulo se indica el proceso de construccin y ensamblaje de

las partes mecnicas, elctricas y electrnicas del banco didctico.

En el sexto captulo se muestra las pruebas de funcionamiento, las

comprobaciones y simulacin de fallas que pueden realizarse con y sin el

uso de un ordenador.

x

ABSTRACT

Steering systems for vehicles have evolved from purely mechanical

steering, and then gearing systems introduced today is used hydraulically

assisted systems but are gradually being relegated by electronic

assistance systems because of the advantages.

The purpose of the project undertaken has been to seek a technological

tool to assist the student in learning the operation of the electromechanical

steering system and gain more experience about the checks and

troubleshooting of this system.

In the first chapter introduces the operation of electromechanical steering

system generally and more specifically the car Hyundai Accent 2008.

In the second chapter describes the cutting of a steering column Hyundai

Accent vehicle in order to resolve the question of the cause of their

failures.

The third chapter is designed electronic circuits to operate the column and

the design of a LabVIEW software that allows visualizing the sensor

signals and motor current system.

The fourth chapter is made the mechanical design of the bank structure

and training of a brake to maintain the address latched, so that it can

distinguish the assistance of the system.

In the fifth chapter describes the process of construction and assembly of

mechanical parts, electrical and electronic educational bank.

In the sixth chapter shows performance testing, verification and simulation

of faults that can be performed without the use of a computer.

xi

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Disear y construir un banco didctico de direccin

electromecnica del vehculo Hyundai Accent 2008, que funcione

segn las condiciones de conduccin para comprender su

funcionamiento, que simule fallas, que permita realizar

comprobaciones de sus componentes y en la que se pueda

visualizar las formas de onda de sus sensores en un ordenador

mediante comunicacin serial.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Dar a conocer a los estudiantes, el funcionamiento del sistema de

direccin electromecnica del vehculo Hyundai Accent 2008.

Realizar un despiece general de la columna de direccin del

vehculo Hyundai Accent 2008 para determinar la razn de las

fallas que esta present en los pases de Sudamrica.

Disear una placa electrnica que simule las seales de sensores

que son necesarios para el correcto funcionamiento de la direccin

electromecnica y simule las fallas que sean posibles del sistema.

Crear la comunicacin serial para la placa electrnica que le

permita conectarse a un ordenador y mediante el diseo de un

software se pueda visualizar las formas de onda de los sensores,

consumo de corriente del motor elctrico, voltaje de batera y

torque aplicado al volante, que utiliza la direccin electromecnica.

Disear la estructura del banco didctico y un freno que permita

distinguir la dificultad de girar el volante cuando se desconecte la

asistencia electrnica.

Realizar pruebas de funcionamiento y comprobaciones de los

componentes del banco de direccin electromecnica.

xii

NDICE

DECLARACIN DE RESPONSABILIDAD _____________________________ ii

AUTORIZACIN _________________________________________________ iii

CERTIFICACIN _________________________________________________ iv

AGRADECIMIENTO______________________________________________vii

DEDICATORIA__________________________________________________viii

RESUMEN _____________________________________________________ viii

ABSTRACT _____________________________________________________ x

OBJETIVOS _____________________________________________________ xi

OBJETIVO GENERAL _____________________________________________ xi

OBJETIVOS ESPECFICOS ________________________________________ xi

CAPTULO I

MARCO TERICO

1.1.GENERALIDADES. _____________________________________________ 1

1.1.1. SISTEMA DE DIRECCIN _________________________________ 1

1.1.2. EVOLUCIN DE LOS SISTEMAS DE DIRECCIN _____________ 1

1.1.3. CUALIDADES QUE DEBE REUNIR UN SISTEMA DE

DIRECCIN ___________________________________________________ 3

1.1.4. DIRECCIONES ASISTIDAS ________________________________ 4

1.2.DIRECCIN ASISTIDA ELECTRNICAMENTE (EPS-

ELECTRONICPOWERED STEERING) ________________________________ 5

1.2.1 TIPOS DE SISTEMA EPS ____________________________________ 5

a. DIRECCIN ASISTIDA ELECTRNICAMENTE EN LA COLUMNA ____ 6

b. DIRECCIN ASISTIDA ELECTRNICAMENTE EN EL PIN _______ 7

c. DIRECCIN ASISTIDA ELECTRNICAMENTE EN LA CREMALLERA _ 7

1.2.2. ESTRUCTURA Y COMPONENTES DEL SISTEMA EPS ____________ 8

a. SENSOR DE NGULO DE DIRECCIN __________________________ 8

b. SENSOR DE PAR DE DIRECCIN_____________________________ 11

c. SENSOR DE RGIMEN DEL ROTOR __________________________ 12

d. SENSOR DE VELOCIDAD DE MARCHA DEL VEHCULO ______ 13

xiii

e. SENSOR DE RGIMEN DEL MOTOR __________________________ 13

f. MOTOR ELCTRICO ________________________________________ 14

g. UNIDAD DE CONTROL PARA LA DIRECCIN ___________________ 15

h. TESTIGO LUMINOSO DE AVERAS ____________________________ 16

1.2.3. FUNCIONAMIENTO DE LA DIRECCIN _______________________ 16

a. FUNCIONAMIENTO AL ESTACIONAR _________________________ 17

b. FUNCIONAMIENTO CIRCULANDO EN CIUDAD _________________ 18

c. FUNCIONAMIENTO CIRCULANDO EN AUTOPISTA ______________ 19

d. FUNCIONAMIENTO EN RETRO GIRO ACTIVO _________________ 20

e. FUNCIONAMIENTO CORRECCIN DE MARCHA RECTA _________ 21

1.2.4. VENTAJAS DE LA DIRECCIN ASISTIDA ELECTROMECNICA _________ 22

1.2.5. DESVENTAJAS DE LA DIRECCIN ASISTIDA ELECTROMECNICA ______ 24

1.3. SISTEMA MC_MDPS HYUNDAI NEW ACCENT MC _______________ 24

1.3.1. DIAGRAMA DE BLOQUES DEL SISTEMA MDPS ________________ 25

1.3.2. SEALES DE ENTRADA ____________________________________ 26

a. SENSOR DE TORQUE _______________________________________ 26

b. SENSOR DE VELOCIDAD DEL VEHCULO _______________________ 28

c. SENSOR DE VELOCIDAD DEL MOTOR __________________________ 29

1.3.3. SEALES DE SALIDA ______________________________________ 30

a. MOTOR ELCTRICO ________________________________________ 30

b. LMPARA DE TESTIGO DE AVERA ____________________________ 32

1.3.4. MDULO DE CONTROL MDPS-CM ___________________________ 32

1.3.5. DIAGRAMA DE BLOQUES Y CONECTORES DEL SISTEMA MDPS __ 33

1.3.6. DIAGRAMA DE BLOQUES Y PINES DEL SISTEMA MDPS _________ 35

1.3.7. DIAGRAMA DE TERMINALES DE PINES Y NOMENCLATURA DEL

MDPS _____________________________________________________ 37

CAPTULO II

DESPIECE DE UNA COLUMNA DE DIRECCIN MC_MDPS HYUNDAI NEW-

ACCENT-MC

2.1.MDULO ___________________________________________________ 38

2.2.MOTOR ELCTRICO _________________________________________ 39

2.3.COLUMNA DE DIRECCIN ____________________________________ 41

2.4.SENSOR DE PAR ____________________________________________ 42

2.5.ANLISIS DE LOS INCONVENIENTES QUE PRESENT EL SISTEMA

MDPS EN BASE AL DESPIECE DE LA COLUMNA DE DIRECCIN _______ 46

xiv

2.5.1. CASOS DONDE NO SE REQUIERE RECAMBIO DE LA COLUMNA DE

DIRECCIN __________________________________________________ 46

2.5.2. CASOS DONDE SE REQUIERE EL RECAMBIO DE LA COLUMNA DE

DIRECCIN __________________________________________________ 47

CAPTULO III

DISEO ELECTRNICO DEL BANCO DIDCTICO

3.1. DIAGRAMA GENERAL DE DISEO DE SEALES DE ENTRADA Y SALIDA

DEL BANCO DIDCTICO DE DIRECCIN ELECTROMECNICA __________ 48

3.2. SIMULACIN DE SEALES ____________________________________ 49

3.2.1. TOMA DE DATOS EN EL VEHCULO HYUNDAI ACCENT Y

TABULACIN _________________________________________________ 50

3.2.2 TARJETA ELECTRNICA PARA SIMULACIN DE SEALES ______ 53

a. PROGRAMACIN EN MICROCODE STUDIO PARA EL PIC 16F877A DE

LA SEAL DE VELOCIDAD DEL VEHCULO_______________________ 55

b. PROGRAMACIN EN MICROCODE STUDIO PARA EL PIC 16F628A DE

LA SEAL DE VELOCIDAD DEL VEHICULO ______________________ 55

a. PROGRAMACIN EN MICROCODE STUDIO PARA EL PIC 16F877A DE

LA SEAL DE VELOCIDAD DEL MOTOR _________________________ 58

b. PROGRAMACIN EN MICROCODE STUDIO PARA EL PIC 16F628A DE

LA SEAL DE VELOCIDAD DEL MOTOR _________________________ 58

3.3. CONTROL Y RECOLECCIN DE SEALES DEL SISTEMA MDPS ______ 59

3.3.1 LCD ____________________________________________________ 60

3.3.2 PULSADORES Y RELES DE RESET, SEAL PRINCIPAL Y AUXILIAR DE

PAR _________________________________________________________ 62

3.3.3 SEAL DE BATERA, SEALES PRINCIPAL Y AUXILIAR DE PAR ____ 62

3.3.4. SEAL DE CORRIENTE DEL MOTOR _________________________ 63

3.4 COMUNICACIN _____________________________________________ 63

3.4.1 RS-232 __________________________________________________ 64

3.4.2 CARACTERSTICAS DEL RS232 ______________________________ 64

3.4.3 CONECTORES____________________________________________ 65

3.4.4 CONFIGURACIN DE LOS REGISTROS DE COMUNICACIN ______ 67

3.5. RUTEADO DE PLACAS ________________________________________ 75

xv

3.6 VISUALIZACIN Y CONTROL DE SEALES CON INTERFAZ EN

LABVIEW ______________________________________________________ 77

3.6.1 QUE ES LABVIEW ________________________________________ 77

a. CONTROLES _____________________________________________ 78

b. FUNCIONES ______________________________________________ 79

c. VI y SubVI ________________________________________________ 79

d. ESTRUCTURAS ___________________________________________ 80

e. TIPOS DE DATOS _________________________________________ 83

f. COMUNICACIN EN SERIE CON LABVIEW _____________________ 84

f.1 VISA Write _____________________________________________ 85

f.3 VISA Close _____________________________________________ 85

3.6.2. INTERFAZ CREADA EN LABVIEW ___________________________ 86

CAPTULO IV

DISEO MECNICO DEL BANCO DIDCTICO

4.1. DISEO DE LA ESTRUCTURA DEL BANCO DIDCTICO _____________ 96

4.1.1. PARMETROS DEL DISEO DE LA ESTRUCTURA _____________ 96

4.1.2. CROQUIS EN 3D DE LA ESTRUCTURA DEL BANCO DIDCTICO _ 97

4.1.3. ESTUDIO DE ANLISIS ESTTICO EN SIMULATIONXPRESS ____ 98

a. SUJECIONES _____________________________________________ 98

b. CARGAS _________________________________________________ 98

c. ELECCIN DEL MATERIAL _________________________________ 100

4.1.4. RESULTADOS DEL ESTUDIO______________________________ 100

a. TENSIN DE VON MISES (VON) ____________________________ 101

b. DESPLAZAMIENTO RESULTANTE (URES) ____________________ 101

c. DEFORMACIN UNITARIA EQUIVALENTE (ESTRN) ____________ 102

d. FACTOR DE SEGURIDAD (FDS) _____________________________ 104

4.2. DISEO DEL FRENO DE LA DIRECCIN _________________________ 105

4.2.1. PARMETROS DEL DISEO DEL FRENO ___________________ 105

4.2.2. CROQUIS EN 3D DE LAS PARTES DEL FRENO DE LA DIRECCIN

___________________________________________________________ 105

4.2.3. ENSAMBLAJE DEL FRENO________________________________ 107

4.2.4. CLCULOS DEL FRENO __________________________________ 107

a. GEOMETRA DEL FRENO DE YUGO DE ZAPATA CIRCULAR _____ 107

b. FUERZA NORMAL EN EL NEUMTICO _______________________ 108

c. FUERZA DEL FRENO______________________________________ 108

xvi

d. PARMETROS DE UN FRENO DE YUGO DE ZAPATA CIRCULAR _ 108

e. RADIO EFECTIVO ________________________________________ 109

f. PAR DE TORCIN DE FRENADO ____________________________ 109

4.2.5. ESTUDIO DE ANLISIS ESTTICO EN SIMULATION ___________ 110

a. SUJECIONES ____________________________________________ 110

b. CARGAS ________________________________________________ 110

c. ELECCIN DEL MATERIAL _________________________________ 111

4.2.6. RESULTADOS DEL ESTUDIO______________________________ 111

a. TENSIN DE VON MISES (VON) ____________________________ 112

b. DESPLAZAMIENTO RESULTANTE (URES) ____________________ 112

c. DEFORMACIN UNITARIA EQUIVALENTE (ESTRN) ____________ 113

d. FACTOR DE SEGURIDAD (FDS) _____________________________ 113

4.3. ENSAMBLAJE GENERAL ____________________________________ 114

CAPTULO V

CONSTRUCCIN DEL BANCO DIDCTICO

5.1. CONSTRUCCIN DE LA ESTRUCTURA _________________________ 115

5.1.1. CORTE Y LIMADO _______________________________________ 115

5.1.2. PROCESOS DE SOLDADURA ______________________________ 116

5.2. CONSTRUCCIN DE LOS ELEMENTOS DE SOPORTE _____________ 118

5.2.1. CORTE Y LIMADO _______________________________________ 118

5.2.2. PROCESOS DE SOLDADURA ______________________________ 119

5.3. ACABADOS ________________________________________________ 121

5.4. CONSTRUCCIN DE LAS PLACAS ELECTRNICAS _______________ 122

5.5. ENSAMBLAJE ______________________________________________ 126

5.5.1. PARTES MECNICAS _____________________________________ 126

5.5.2. PARTES ELCTRICAS Y ELECTRNICAS ____________________ 127

CAPTULO VI

FUNCIONAMIENTO Y PRUEBAS DEL BANCO DIDCTICO

6.1. PRUEBAS Y COMPROBACIONES SIN EL USO DE UN ORDENADOR 131

xvii

6.1.1. SENSIBILIDAD DEL VOLANTE AL VARIAR LA CONEXIN Y

DESCONEXIN DE SENSORES ________________________________ 131

6.1.2. COMPROBACIN DE LA ASISTENCIA AL VARIAR LA VELOCIDAD

DEL VEHCULO Y LA VELOCIDAD DEL MOTOR ____________________ 132

6.1.3. SIMULACIN DE FALLAS Y COMPROBACINES DEL SISTEMA

MDPS ______________________________________________________ 133

a. SIMULACIN DE FALLAS DEL SENSOR DE VELOCIDAD DEL

VEHCULO ________________________________________________ 134

b. SIMULACIN DE FALLAS DEL SENSOR DE VELOCIDAD DEL MOTOR

_________________________________________________________ 135

c. SIMULACIN DE FALLAS DEL SENSOR DE PAR _______________ 136

d. SIMULACIN DE FALLAS DEL MOTOR DE ASISTENCIA _________ 139

f. SIMULACIN DE FALLAS DE ALIMENTACIN DEL SISTEMA _____ 142

g. SIMULACIN DE FALLAS DEL MDULO DE CONTROL __________ 143

6.2. PRUEBAS Y COMPROBACIONES CON EL USO DE UN ORDENADOR 144

6.2.1. VISUALIZACIN DE LAS GRFICAS DEL SENSOR DE VELOCIDAD

DEL VEHCULO Y SENSOR DE VELOCIDAD DEL MOTOR ___________ 144

6.2.2. VISUALIZACIN DE LAS GRFICAS DE SEALES DEL SENSOR DE

PAR CON EL VOLANTE EN REPOSO, EN MOVIMIENTO, GIRO MXIMO Y

AL DESCONECTAR ALGUNA DE SUS SEALES ___________________ 145

6.2.3. VISUALIZACIN DE LA GRFICA DE CORRIENTE DEL MOTOR CON

EL VOLANTE EN REPOSO, EN MOVIMIENTO Y AL TOPE DE GIRO ___ 147

6.2.4. ANLISIS COMPLETO DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA MDPS

___________________________________________________________ 149

CAPTULO VII

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES _______________________________________________ 150

RECOMENDACIONES __________________________________________ 152

BIBLIOGRAFA ________________________________________________ 154

BIBLIOGRAFA VIRTUAL __________________________________________ 154

xviii

NDICE DE FIGURAS Figura 1.1. Esquema de componentes del sistema de direccin ______________________ 1

Figura 1.2. Sistema de direccin hidrulica ___________________________________________ 3

Figura 1.3. Tipos de sistemas EPS ________________________________________________ 6

Figura 1.4. Direccin asistida electrnicamente en la columna _______________________ 6

Figura 1.5. Direccin asistida electrnicamente en el pin __________________________ 7

Figura 1.6. Direccin asistida electrnicamente en la cremallera _____________________ 7

Figura 1.7. Estructura y componentes del sistema EPS ______________________________ 8

Figura 1.8. Sensor de ngulo de direccin __________________________________________ 9

Figura 1.9. Esquema de un sensor de ngulo de direccin __________________________ 10

Figura 1.10. Principio de funcionamiento del sensor de ngulo _______________________ 11

Figura 1.11. Sensor de par de direccin __________________________________________ 11

Figura 1.12. Esquema de un sensor de par _______________________________________ 12

Figura 1.13. Sensor de velocidad de marcha del vehculo ___________________________ 13

Figura 1.14. Sensor de rgimen del motor _________________________________________ 14

Figura 1.15. Motor elctrico _____________________________________________________ 15

Figura 1.16. Unidad de control para la direccin ____________________________________ 16

Figura 1.17. Testigo de avera ___________________________________________________ 16

Figura 1.18. Funcionamiento de la direccin ______________________________________ 17

Figura 1.19. Funcionamiento de la direccin al estacionar __________________________ 18

Figura 1.20. Funcionamiento de la direccin en ciudad _____________________________ 19

Figura 1.21. Funcionamiento de la direccin en autopista __________________________ 20

Figura 1.22. Funcionamiento de la direccin en retrogiro activo _____________________ 21

Figura 1.23. Funcionamiento correccin de marcha recta __________________________ 22

Figura 1.24. Sistema MC MDPS _________________________________________________ 25

Figura 1.25. Diagrama de bloque del sistema MDPS ________________________________ 25

Figura 1.26. Posicin de los rotores del sensor de torque Hyundai Accent MC _____________ 26

Figura 1.27. Seales de salida principal y secundaria del sensor de torque ________________ 26

Figura 1.28. Torque vs Corriente del motor elctrico ___________________________________ 27

Figura 1.29. Ubicacin del sensor de velocidad del vehculo Hyundai Accent MC ___________ 28

Figura 1.30. Seal del sensor de velocidad del vehculo _______________________________ 28

Figura 1.31. Ubicacin del PCM Hyundai Accent MC _________________________________ 29

Figura 1.32. Seal de velocidad del motor ___________________________________________ 30

Figura 1.33. Motor Elctrico Hyundai Accent MC _____________________________________ 31

Figura 1.34. Control de giro de motor DC con puente H _______________________________ 31

Figura 1.35. Lmpara de testigo de avera Hyundai Accent MC _________________________ 32

Figura 1.36. Mdulo de control MDPS-CM ___________________________________________ 33

Figura 1.37. Mdulo interno de control y ubicacin _____________________________________ 33

Figura 1.38. Diagrama de bloques y conectores del sistema MDPS ______________________ 34

Figura 1.39. Diagrama de bloques y pines del sistema MDPS __________________________ 35

Figura 1.40. Diagramas de terminales de pines y nomenclatura del MDPS _______________ 37

Figura 2.1. Columna de direccin MDPS-CM _____________________________________ 38

Figura 2.2. Desmontaje del Mdulo ______________________________________________ 38

Figura 2.3. Desmontaje de la tapa metlica del mdulo ____________________________ 39

Figura 2.4. Desmontaje del motor elctrico _______________________________________ 39

xix

Figura 2.5. Acoplador del motor elctrico _________________________________________ 39

Figura 2.6. Eje del tornillo sin fin _________________________________________________ 40

Figura 2.7. Acoplador con grasa y sin grasa ______________________________________ 40

Figura 2.8. Desmontaje de la carcasa del motor ___________________________________ 41

Figura 2.9. Partes internas del motor elctrico ____________________________________ 41

Figura 2.10. Desmontaje de la columna de direccin ______________________________ 41

Figura 2.11. Eje interno de la columna de direccin ________________________________ 42

Figura 2.12. Desmontaje de la tapa de la carcasa del sensor de par} ________________ 42

Figura 2.13. Desmontaje del sensor de par _______________________________________ 42

Figura 2.14. Desmontaje de la barra de torsin ___________________________________ 43

Figura 2.15. Sensor de par y corona dentada _____________________________________ 43

Figura 2.16.Desmontaje de la tapa y rodela del sensor de par ______________________ 43

Figura 2.17. Desmontaje del rotor superior _______________________________________ 44

Figura 2.18. Rotor superior e inferior del sensor de par ____________________________ 44

Figura 2.19. Desmontaje del rotor inferior del sensor de par ________________________ 45

Figura 2.20. Esquema de seales del sensor de par _______________________________ 45

Figura 2.22. Tornillo sin fin______________________________________________________ 46

Figura 2.21. Despiece del sensor de par _________________________________________ 45

Figura 3.13 Ruteado de placa electrnica para tomar la corriente del motor elctrico _____ 76

Figura 3.14 3D de la placa electrnica principal_____________________________________ 76

Figura 3.15 3D de la placa electrnica para tomar la corriente del motor elctrico ________ 76

Figura 3.16 Panel Frontal y Diagrama de Bloques _________________________________ 77

Figura 3.17 Controles y Funciones ______________________________________________ 78

Figura 3.18 Submens de Controles _____________________________________________ 78

Figura 3.19. Submens de Funciones ____________________________________________ 79

Figura 3.20. Estructuras ________________________________________________________ 80

Figura 3.22. Estructura Case ___________________________________________________ 81

Figura 3.21. Estructura Sequence _______________________________________________ 80

Figura 3.23. Estructura While ___________________________________________________ 81

Figura 3.24. Estructura FOR ____________________________________________________ 82

Figura 3.25. Estructura Event ___________________________________________________ 82

Figura 3.26. Paleta de conversin numero/texto ___________________________________ 84

Figura 3.27. VISA Configure Serial Port __________________________________________ 84

Figura 3.28. VISA Write ________________________________________________________ 85

Figura 3.29. VISA Read ________________________________________________________ 85

Figura 3.30. VISA Close ________________________________________________________ 85

Figura 3.31. Visualizacin del programa en el Panel Frontal ________________________ 86

Figura 3.32. Visualizacin del programa en el Panel Frontal ________________________ 86

Figura 3.33. Programacin en el Diagrama de bloques de LabVIEW _________________ 87

Figura 3.34. Configuracin de VISA Serial ________________________________________ 88

Figura 3.35. Arreglos de los pulsadores booleanos a strings ________________________ 89

Figura 3.36. Configuracin de la estructura Flad Sequence y VISA __________________ 90

Figura 3.37. Configuracin de Datos ledos por VISA ______________________________ 91

Figura 3.38. Voltaje vs torque del sistema MDPS __________________________________ 92

Figura 3.39. Programacin para graficar las seales del sensor de par y de un indicador

del torque aplicado en el volante ________________________________________________ 93

xx

Figura 3.40. Programacion para el indicador del voltaje de batera __________________ 93

Figura 3.41. Programacin para graficar las seales de velocidad del motor y velocidad

del vehculo ___________________________________________________________________ 94

Figura 3.42. Programacion para los indicadores de velocidad y rpm _________________ 94

Figura 3.43 Programacion para la grafica de corriente del motor ____________________ 95

Figura 3.44. Programacion para boton stop e inicio ________________________________ 95

Figura 4.1. Croquis en 3D de la estructura del banco didctico ______________________ 97

Figura 4.2. Sujeciones de la estructura ___________________________________________ 98

Figura 4.3. Cargas de la estructura ______________________________________________ 99

Figura 4.4. Eleccin del material para la estructura _______________________________ 100

Figura 4.5. Tensin de von Mises (VON) de la estructura__________________________ 101

Figura 4.6. Desplazamiento resultante (URES) de la estructura ____________________ 102

Figura 4.7. Deformacin unitaria equivalente (ESTRN) de la estructura _____________ 103

Figura 4.8. Factor de seguridad de la estructura __________________________________ 104

Figura 4.9. Disco de freno _____________________________________________________ 105

Figura 4.10. Pastillas de freno _________________________________________________ 106

Figura 4.11. Mordaza _________________________________________________________ 106

Figura 4.12. Alojamiento de pastilla _____________________________________________ 106

Figura 4.13. Pistn ___________________________________________________________ 106

Figura 4.14. Tapa de pastilla ___________________________________________________ 106

Figura 4.15. Ensamblaje de freno ______________________________________________ 107

Figura 4.16. Geometria del freno de yugo de zapata circular _______________________ 107

Figura 4.17. Sujeciones del freno _______________________________________________ 110

Figura 4.18. Cargas en el disco y el perno que presiona el pistn __________________ 111

Figura 4.19. Tensin de Von Mises (VON) del freno ______________________________ 112

Figura 4.20. Desplazamiento resultante (URES) del freno _________________________ 112

Figura 4.21. Deformacin unitaria equivalente (ESTRN) del freno __________________ 113

Figura 4.22. Ensamblaje general del banco didctico _____________________________ 114

Figura 5.1. Trazado de los perfiles _______________________________________________ 115

Figura 5.2. Corte de los perfiles _________________________________________________ 115

Figura 5.3. Soldadura de los perfiles _____________________________________________ 116

Figura 5.5. Soldadura de los parantes de la estructura ______________________________ 116

Figura 5.4. Soldadura de los perfiles de base ______________________________________ 116

Figura 5.6. Soldadura de los perfiles transversales _________________________________ 117

Figura 5.7. Soldadura de los perfiles del tablero de control ___________________________ 117

Figura 5.8. Soldadura de los perfiles inclinados posteriores __________________________ 117

Figura 5.9. Soldadura de los perfiles que servirn como mesa _______________________ 118

Figura 5.10. Diseo de los perfiles de soporte de la columna en SolidWorks ____________ 118

Figura 5.11. Diseo de los perfiles de soporte de la caja de direccin en SolidWorks ____ 118

Figura 5.12. Diseo de las abrazaderas de la caja de direccin en SolidWorks _________ 119

Figura 5.13. Diseo de los perfiles de soporte del freno de disco _____________________ 119

Figura 5.14. Diseo de una conexin para el terminal en SolidWorks __________________ 119

Figura 5.15. Soldadura de los soporte de la columna de direccin ____________________ 120

Figura 5.16. Soldadura de los soportes de la caja de direccin _______________________ 120

Figura 5.17. Construccin de las abrazaderas de la caja de direccin _________________ 120

Figura 5.18. Soldadura de los soportes del freno de disco ___________________________ 120

xxi

Figura 5.19. Soldadura de la conexin al terminal de direccin _______________________ 121

Figura 5.20. Pintado ___________________________________________________________ 121

Figura 5.21. Acabado __________________________________________________________ 121

Figura 5.22. Impresin del circuito en la hoja trmica _______________________________ 122

Figura 5.23. Corte de la baquelita ________________________________________________ 122

Figura 5.24. Pulido de la baquelita _______________________________________________ 122

Figura 5.25. Colocacin de la hoja trmica en la baquelita ___________________________ 123

Figura 5.26. Planchado de la baquelita ___________________________________________ 123

Figura 5.27. Circuito copiado en la baquelita_______________________________________ 123

Figura 5.28. Baquelita en recipiente con cido _____________________________________ 124

Figura 5.29. Circuito impreso en la baquelita ______________________________________ 124

Figura 5.30. Pulida de las lneas ruteadas del circuito _______________________________ 124

Figura 5.31. Perforacin de los orificios de los componentes electrnicos ______________ 125

Figura 5.32. Placa electrnica principal finalizada __________________________________ 125

Figura 5.33. Placa electrnica del motor elctrico finalizada __________________________ 126

Figura 5.34. Ensamblaje del freno _______________________________________________ 126

Figura 5.35. Ensamblaje de la caja de direccin ____________________________________ 127

Figura 5.36. Montaje de la placa electrnica principal _______________________________ 127

Figura 5.37. Montaje de la batera de 1.3 A y de la placa del motor elctrico ____________ 128

Figura 5.38. Montaje del shunt __________________________________________________ 128

Figura 5.39. Montaje de fusibles _________________________________________________ 128

Figura 5.40. Montaje de los botones de control ____________________________________ 129

Figura 5.41. Montaje del LCD ___________________________________________________ 129

Figura 5.42. Montaje del conector a PC ___________________________________________ 130

Figura 5.43. Apariencia final del banco didctico ___________________________________ 130

Figura 6.1. Condiciones para Falla C1212 ________________________________________ 134

Figura 6.2. Condicin de Falla C1272 ____________________________________________ 135

Figura 6.3. Comprobacin de Falla C1290 ________________________________________ 136



Figura 6.6.Comprobacin de Falla C1112 _________________________________________ 139


Figura 6.8. Grficas del sensor de velocidad del vehculo y de la velocidad del motor ____ 145

Figura 6.9. Grfica del sensor de par con el volante en reposo _______________________ 146

Figura 6.10. Grfica del sensor de par con el volante en movimiento __________________ 146

Figura 6.11. Grfica del sensor de par con el volante a giro mximo___________________ 147

Figura 6.12. Grficas al desconectar la seal principal y auxiliar de par ________________ 147

Figura 6.13. Grfica de la corriente del motor con el volante en reposo ________________ 148

Figura 6.14. Grfica de la corriente del motor con el volante en movimiento ____________ 148

Figura 6.15. Grfica de la corriente del motor con el volante al tope de giro _____________ 148

xxii

NDICE DE TABLAS

Tabla 1.1 Especificaciones tcnicas del sensor de torque ______________________ 27

Tabla 1.2 Especificaciones tcnicas del sensor de velocidad del vehculo _________ 29

Tabla 1.3 Especificaciones tcnicas del sensor de velocidad del motor ___________ 30

Tabla 1.4 Especificaciones del Motor Elctrico _______________________________ 31

Tabla 3.1 Velocidad del vehculo VS Frecuencia ___________________________ 51

Tabla 3.2 Velocidad del vehculo VS Frecuencia ___________________________ 52

Tabla 3.3 Clculo de frecuencia de velocidad a periodo en (us) ______________ 56

Tabla 3.4. Calculo de frecuencia de rpm a periodo en (us) ___________________ 59

Tabla 3.5. Funcin de pines del LCD ______________________________________ 61

Tabla 3.6. Descripcin de pines del conector DB9 __________________________ 65

Tabla 3.7 Registros del PIC 16F877A _____________________________________ 67

Tabla 3.8 Configuracin del Registro INTCON ____________________________ 68

Tabla 3.9 Configuracin del Registro PIE1 _________________________________ 69

Tabla 3.10. Configuracin del Registro RCSTA _____________________________ 70

Tabla 3.11. Configuracin del Registro TXSTA ______________________________ 71

Tabla 3.12. Configuracin del Registro spbrg _______________________________ 72

Figura 3.13. Configuracin del Registro PIR1 _______________________________ 73

Tabla 4.1. Resultados del estudio de la estructura ________________________ 100

Tabla 4.2. Parmetros de un freno de yugo de zapata circular ______________ 109

Tabla 4.3. Resultados del estudio del freno ______________________________ 111

Tabla 6.1. Sensibilidad del volante al variar la conexin y desconexin

desensores __________________________________________________________ 131

Tabla 6.2. Comprobacin de la asistencia al variar la velocidad del vehculo y la

velocidad del motor ___________________________________________________ 132

Tabla 6.3. Fallas del sistema MDPS ____________________________________ 133

Tabla 6.4. Simulacin de Falla C1212 ___________________________________ 134

Tabla 6.5.Simulacin de Falla C1272 ___________________________________ 135



Tabla 6.8. Comprobacin de Falla C1292 ________________________________ 138

Tabla 6.9. Comprobacin de Falla C1112 ________________________________ 139

Tabla 6.10. Comprobacin de Falla C2412 ______________________________ 139

Tabla 6.11. Simulacin de la Funcin OHP del Motor Elctrico _____________ 141

Tabla 6.12. Anlisis completo del funcionamiento del sistema MDPS ________ 149

xxiii

INDICE DE ANEXOS

ANEXO A - PROGRAMACIN EN MICROCODE STUDIO PARA EL PIC

16F877A_____________________________________________________________155

ANEXO B- PROGRAMACIN EN MICROCODE STUDIO PARA EL PIC

16F628A DE LA SEAL DE VELOCIDAD DEL VEHCULO_______________160

ANEXO C - PROGRAMACIN EN MICROCODE STUDIO PARA EL PIC 16F628A DE LA SEAL DE VELOCIDAD DEL MOTOR _________________161

ANEXO D - MANUAL DE USO DEL TABLERO DE CONTROL___________162

ANEXO E - MANUAL DE INSTALACIN DEL HARDWARE DEL CONECTOR

USB-SERIAL__________________________________________________167

ANEXO F- MANUAL DE INSTALACIN DEL SOFTWARE______________170

ANEXO G - MANUAL DE USO DEL SOFTWARE_____________________172

CAPTULO I

MARCO TERICO

1.1. GENERALIDADES

1.1.1. SISTEMA DE DIRECCIN1

La direccin es el conjunto de mecanismos que tienen la misin de orientar

las ruedas directrices y adaptarla al trazado de la va por la que circula, as

como para realizar las distintas maniobras que su conduccin exige. En la

Figura 1.1 se muestra el esquema de componentes del sistema de

direccin.

Figura 1.1. Esquema de componentes del sistema de direccin

Fuente:http://www.automotriz.net/tecnica/conocimientos-basicos-40.html

1.1.2. EVOLUCIN DE LOS SISTEMAS DE DIRECCIN2

En los primeros vehculos el accionamiento de la direccin se haca mediante

una palanca o manubrio.

Posteriormente por razones prcticas se adopt el volante redondo que hasta

1http://suspensionydireccion.bligoo.com/content/view/192461/Sistema-de-Direccion.html

2http://mecanicayautomocion.blogspot.com/2009/03/mecanica-del-automovil.html

2

hoy conocemos, adems se hizo necesario darle firmeza al sistema logrando

cierta irreversibilidad, sobre todo cuando las ruedas chocaban contra un objeto

slido o ante las irregularidades del camino.

Adicionalmente el mover el volante deba ser una maniobra sencilla, y suave de

ejecutar por lo cual se montaron los primeros sistemas de desmultiplicacin

(caja de tornillo sin fin y sector dentado, de tornillo sin fin y tuerca deslizante, de

palanca y leva, de tornillo sin fin y rodillo, de tornillo sin fin y tuerca con bolas

circulantes) que aumentaban la suavidad de operacin del sistema.

Con el paso de los aos se adoptaron sistemas de asistencia para la direccin.

Cuando se comenzaron a utilizar en los Estados Unidos, sistemas de asistencia

de direccin, que sumados a la desmultiplicacin lograda, hacan muy peligroso

el conducir un vehculo, ya que la direccin quedaba demasiado suave y

sensible.

Este problema motiv el desarrollo de dispositivos que endurecieran la

direccin, a medida que aumentaba la velocidad de desplazamiento del

vehculo.

En la Figura 1.2 se observa una caja de direccin hidrulica que tiene la

finalidad de aportar un esfuerzo que venga a aadirse al que el conductor

efecta, sobre el volante, permitiendo una menor desmultiplicacin en el

mecanismo de mando y un volante de menor dimetro, con lo que resulta

una direccin ms sensible y la conduccin ms cmoda. Este sistema

tiene la funcin de canalizar a alta presin (60 a 100 bar) procedente de

una bomba accionada por el motor, hacindolo llegar a uno u otro lado del

mbolo de un cilindro de trabajo, segn el sentido de giro del volante.

Una parte importante de las cajas de direccin hidrulicas es la bomba de

asistencia del lquido hidrulico.

La bomba de asistencia es la encargada de generar la alta presin del

3

aceite necesaria para el funcionamiento de la caja. El movimiento lo

recibe del cigeal por medio de poleas y correa; en ocasiones, una

correa nica hace girar a la bomba de asistencia, a la bomba de agua y al

alternador.

El tipo de bomba ms utilizado es el de paletas. Lleva un regulador el cual

regula la presin del sistema y genera caudal a unos 80 bares.

Figura 1.2. Sistema de direccin hidrulica

Fuente:www.aficionadosalamecanica.com/direccion-asistida-hidra.htm

En la actualidad se ha visto la necesidad de utilizar direcciones asistidas

electrnicamente ya que el sistema brinda mayores beneficios y ayuda a

proteger el medio ambiente al no utilizar liquido hidrulico para la asistencia y se

aprovecha de mejor manera la potencia del motor de combustin debido a que

ya no se le resta la potencia que anteriormente le entregaba a la bomba de

direccin.

1.1.3. CUALIDADES QUE DEBE REUNIR UN SISTEMA

DEDIRECCIN3

Suave y cmoda: El manejo de la direccin se ha de realizar sin esfuerzo, ya

que si la direccin es dura, la conduccin se hace difcil y fatigosa, lo que

3http://www.microcaos.net/ocio/motor/el-sistema-de-direccion-del-automovil/

4

representa un cierto peligro por la dificultad que representa su accionamiento.

Seguridad: La direccin es uno de los principales factores de seguridad activa.

Esta seguridad depende del estudio y construccin del sistema, la calidad de los

materiales empleados y de un correcto mantenimiento.

Precisin: La precisin consiste en que la direccin responda con exactitud en

funcin de las circunstancias, para que las maniobras del conductor se

transmitan con precisin. Para ello no ha de haber holguras excesivas entre los

rganos de la direccin; las cotas de la direccin han de ser correctas, el

desgaste debe ser simtrico en los neumticos, las ruedas estar bien

equilibradas y la presin de los neumticos correcta.

Irreversibilidad: La direccin debe ser semirreversible. Consiste en que el

volante ha de transmitir movimiento a las ruedas, pero stas, a pesar de las

irregularidades del terreno, no deben transmitir las oscilaciones al volante.

La semirreversibilidad permite que las ruedas recuperen su posicin media con

un pequeo esfuerzo por parte del conductor despus de girar el volante.

Estable: Cuando, circulando en recta, al soltar el volante no se desva el

vehculo de su trayectoria.

Progresiva: Cuando la apertura de las ruedas, para giros iguales del volante,

va en aumento.

1.1.4. DIRECCIONES ASISTIDAS

Las direcciones asistidas constan de un mecanismo por el cual se reduce

el esfuerzo que debe hacer el conductor para mover el volante.

Actualmente hay tres sistemas para hacerlo. Uno es hidrulico, consiste

en una bomba movida por una polea conectada al motor. Otro es

electrohidrulico, en el que un motor elctrico reemplaza a la bomba

movida por polea, pero que utiliza lquido para transmitir la presin hacia

5

la direccin; a diferencia de la bomba movida por polea, el motor no est

girando constantemente. El tercero es elctrico, en el que un motor

elctrico est directamente conectado al mecanismo de direccin.4

Sin embargo tambin existen asistencias a la direccin que no han

llegado a popularizarse del todo como son: el vaco de la admisin o el

proporcionado por una bomba de vaco (servodirecciones) y de aire

comprimido proporcionado por un compresor que tambin sirve para

accionar los frenos (neumticas).

1.2. DIRECCIN ASISTIDA ELECTRNICAMENTE (EPS-

ELECTRONIC POWERED STEERING)

La direccin elctrica se empez a utilizar en vehculos pequeos

(utilitarios) pero ya se est utilizando en vehculos del segmento medio.

En este tipo de direccin se suprime todo el circuito hidrulico formado

por la bomba de alta presin, depsito, vlvula distribuidora y

canalizaciones que formaban parte de las servodirecciones hidrulicas.

Todo esto se sustituye por un motor elctrico que acciona una reductora

(corona + tornillo sin fin) que a su vez mueve la cremallera de la direccin.

Cuando el vehculo est parado la asistencia de la direccin ser mayor al

igual que en velocidades bajas del vehculo, condiciones en las que se

necesita su asistencia para la suavidad del giro de las ruedas, mientras

que a velocidades altas disminuir la asistencia.

1.2.1 TIPOS DE SISTEMA EPS

Segn el lugar donde se aplica la asistencia ya sea por razones de

seguridad, economa o espacio las direcciones elctricas se dividen en:

4http://www.km77.com/glosario/d/direasis.asp

6

C-EPS: Direccin asistida electrnicamente en la columna

P-EPS: Direccin asistida electrnicamente en el pin

R-EPS: Direccin asistida electrnicamente en la cremallera

Figura 1.3. Tipos de sistemas EPS Fuente:EPS & MDPS, Hyundai ChonanTechnical Service Training Center

a. DIRECCIN ASISTIDA ELECTRNICAMENTE EN LA COLUMNA5

Es el ms difundido y el menos costoso; se monta sobretodo en vehculos

pequeos, cuyo peso sobre el tren delantero es bajo. El motor elctrico se

instala sobre la parte de la columna de direccin situada en el habitculo.

De esta manera, el problema de las altas temperaturas debajo del cap

est resuelto.

Figura 1.4. Direccin asistida electrnicamente en la columna6

Fuente: EPS & MDPS, Hyundai Chonan Technical Service Training Center

5Juan Carlos Barrera S. Escuela de Ingeniera Departamento de Mecnica Automotriz y

Autotrnica SDS2201 - Sistemas de Direccin y Suspensin 2006 6EPS & MDPS, Hyundai Chonan Technical Service Training Center

7

b. DIRECCIN ASISTIDA ELECTRNICAMENTE EN EL PIN7

Es el ms simple en trminos de implantacin. El motor elctrico se

encuentra al pie de la columna de direccin a la entrada de la cremallera.

De esta manera, la columna y los cardanes no se ven afectadas por el par

suministrado por el motor elctrico y no deben estar sobredimensionadas.

Figura 1.5. Direccin asistida electrnicamente en el pin


c. DIRECCIN ASISTIDA ELECTRNICAMENTE EN LA

CREMALLERA8

Es el montaje de los vehculos de gama alta, ya que el peso sobre el eje

delantero es superior a una tonelada.

El motor elctrico est integrado en la cremallera.

Figura 1.6. Direccin asistida electrnicamente en la cremallera


7Juan Carlos Barrera S. Escuela de Ingeniera Departamento de Mecnica Automotriz y

Autotrnica SDS2201 - Sistemas de Direccin y Suspensin 2006 8Juan Carlos Barrera S. Escuela de Ingeniera Departamento de Mecnica Automotriz y

Autotrnica SDS2201 - Sistemas de Direccin y Suspensin 2006

8

1.2.2. ESTRUCTURA Y COMPONENTES DEL SISTEMA EPS

En la Figura 1.7 se ve de una forma general la estructura y componentes

del sistema EPS.

Figura 1.7. Estructura y componentes del sistema EPS Fuente: www.mecanicavirtual.org/direccin-asistida-electr.htm

a. SENSOR DE NGULO DE DIRECCIN

El sensor de ngulo de direccin va situado detrs del anillo retractor con el

anillo colector para el sistema airbag. Se instala en la columna de direccin.

9

Suministra la seal para la determinacin del ngulo de direccin,

destinndola a la unidad de control a travs del CAN-Bus de datos.

Figura 1.8. Sensor de ngulo de direccin Fuente: www.mecanicavirtual.org/direccin-asistida-electr.htm.

Los componentes bsicos del sensor de ngulo de direccin son:

Un disco de codificacin con dos anillos

Parejas de barreras luminosas con una fuente de luz y un sensor ptico

cada una.

El disco de codificacin consta de dos anillos, el anillo exterior de valores

absolutos y el anillo interior de valores incrementales.

El anillo de incrementos est dividido en 5 segmentos de 72 cada uno y es

explorado por una pareja de barreras luminosas. El anillo tiene almenas en

el segmento. El orden de sucesin de las almenas es invariable dentro de

un mismo segmento, pero difiere de un segmento a otro. De ah resulta la

codificacin de los segmentos.

El anillo de absolutos viene a determinar el ngulo. Es explorado por 6

parejas de barreras luminosas. El sensor de ngulo de direccin puede

detectar 1044 de ngulo (casi 3 vueltas de volante). Se dedica a sumar los

grados angulares. De esa forma, al sobrepasar la marca de los 360

reconoce que se ha ejecutado una vuelta completa del volante.

10

La configuracin especfica de la caja de la direccin permite dar 2,76

vueltas al volante de la direccin.

Figura 1.9. Esquema de un sensor de ngulo de direccin Fuente: www.mecanicavirtual.org/direccin-asistida-electr.htm

Si por simplificar la explicacin se contempla solamente el anillo de

incrementos, se aprecia por un lado del anillo la fuente luminosa y por el

otro el sensor ptico (Figura 1.10.).

La medicin del ngulo se realiza segn el principio de la barrera luminosa.

Cuando la luz incide en el sensor al pasar por una almena del anillo se

engendra una seal de tensin. Al cubrirse la fuente luminosa se vuelve a

interrumpir la tensin de la seal.

Al mover ahora el anillo de incrementos se produce una secuencia de

seales de tensin.

De esa misma forma se genera una secuencia de seales de tensin en

cada pareja de barreras luminosas aplicadas al anillo de valores absolutos.

Todas las secuencias de seales de tensin se procesan en la unidad de

control para electrnica de la columna de direccin.

11

Previa comparacin de las seales, el sistema puede calcular a qu grados

han sido movidos los anillos. Durante esa operacin determina tambin el

punto de inicio del movimiento en el anillo de valores absolutos.9

Figura 1.10. Principio de funcionamiento del sensor de ngulo Fuente: www.mecanicavirtual.org/direccin-asistida-electr.htm

b. SENSOR DE PAR DE DIRECCIN

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 trabaja segn el

principio magnetorresistivo.

El sensor del par de giro acopla la columna y la caja de direccin a travs

de una barra de torsin. El elemento de conexin hacia la columna posee

una rueda polar magntica, en la que se alternan 24 zonas de diferente

polaridad magntica.

Figura 1.11. Sensor de par de direccin

Fuente: www.mecanicavirtual.org/direccin-asistida-electr.htm

Para el anlisis de los pares de fuerza se emplean dos polos

respectivamente.

9www.mecanicavirtual.org/direccin-asistida-electr.htm

12

La contrapieza es un elemento sensor magnetorresistivo, que va fijado a

la pieza de conexin hacia la caja de la direccin. Al ser movido el volante

se decalan ambas piezas de conexin entre s en funcin del par que

interviene.

En virtud de que con ello tambin se decala la rueda polar magntica con

respecto al elemento sensor, resulta posible medir el par aplicado a la

direccin de esa forma y se lo puede transmitir a la unidad de control en

forma de seal.10

Figura 1.12. Esquema de un sensor de par


c. SENSOR DE RGIMEN DEL ROTOR

El sensor de rgimen del rotor es parte integrante del motor elctrico de la

direccin. No es accesible por fuera.

El sensor de rgimen del rotor trabaja segn el principio magnetorresistivo

y su diseo es igual que el del sensor del par de direccin.

Detecta el rgimen de revoluciones del rotor que tiene el motor elctrico

para la direccin asistida electromecnica; este dato se necesita para poder

excitar el motor con la debida precisin.

10

www.mecanicavirtual.org/direccin-asistida-electr.htm

13

d. SENSOR DE VELOCIDAD DE MARCHA DEL VEHCULO11

La seal de la velocidad de marcha del vehculo es suministrada por la

unidad de control para ABS o por el sensor de velocidad que se encuentra

en el eje de salida de la caja de velocidades.

El sensor de velocidad del vehculo VSS (Vehicle Speed Sensor) es un

captador magntico de imn permanente que proporciona una seal de

corriente alterna. Al aumentar la velocidad del vehculo la frecuencia y el

voltaje aumentan.

Figura 1.13. Sensor de velocidad de marcha del vehculo

Fuente: www.mecanicavirtual.org/sensores2.htm

e. SENSOR DE RGIMEN DEL MOTOR

El sensor de rgimen del motor es un sensor tipo inductivo o de efecto Hall.

Va atornillado a la carcasa de la brida de estanqueidad del cigeal.

La seal del sensor de rgimen del motor es utilizada por la unidad de

control del motor para detectar el nmero de vueltas del motor y la posicin

exacta del cigeal.

11


14

Figura 1.14. Sensor de rgimen del motor

Fuente: www.mecanicavirtual.org/sensores2.htm

f. MOTOR ELCTRICO

El motor elctrico es una versin de motor asncrono sin escobillas.

Desarrolla un par mximo de 4,1 Nm para servoasistencia a la direccin.

Los motores asncronos no poseen campo magntico permanente ni

excitacin elctrica.

La caracterstica que les da el nombre reside en una diferencia entre la

frecuencia de la tensin aplicada y la frecuencia de giro del motor. Estas

dos frecuencias no son iguales, en virtud de lo cual se trata de un

fenmeno de asincrona.

Los motores asncronos son de construccin sencilla (sin escobillas), lo

cual los hace muy fiables en su funcionamiento. Tienen una respuesta muy

breve, con lo cual resultan adecuados para movimientos muy rpidos de la

direccin.

El motor elctrico va integrado en una carcasa de aluminio. A travs de un

engranaje de sin fin y un pin de accionamiento ataca contra la cremallera

y transmite as la fuerza de servoasistencia para la direccin.

15

Figura 1.15. Motor elctrico Fuente: www.mecanicavirtual.org/direccin-asistida-electr.htm

g. UNIDAD DE CONTROL PARA LA DIRECCIN

La unidad de control para direccin asistida va fijada directamente al motor

elctrico, con lo cual se suprime un cableado complejo hacia los

componentes de la servodireccin.

Basndose en las seales de entrada, tales como:

Seal del sensor de ngulo de direccin

Seal del sensor de rgimen del motor

Seal del par de direccin y el rgimen del rotor

Seal de velocidad de marcha del vehculo

Seal de que se identific la llave de contacto en la unidad de

control.

La unidad de control calcula las necesidades momentneas de

servoasistencia para la direccin. Calcula la intensidad de corriente

excitadora y excita correspondientemente el motor elctrico.

La unidad de control tiene integrado un sensor trmico para detectar la

temperatura del sistema de direccin. Si la temperatura asciende por

encima de los 100 C se reduce de forma continua la servoasistencia para

la direccin.

Si la servoasistencia a la direccin cae por debajo de un valor de 60%, el

testigo luminoso para direccin asistida se enciende en amarillo y se

inscribe una avera en la memoria.

16

Figura 1.16. Unidad de control para la direccin Fuente: www.mecanicavirtual.org/direccin-asistida-electr.htm

h. TESTIGO LUMINOSO DE AVERAS

El testigo luminoso se encuentra en la unidad indicadora del cuadro de

instrumentos. Se utiliza para avisar sobre funciones anmalas o fallos en la

direccin asistida electromecnica.

El testigo luminoso puede adoptar dos diferentes colores para indicar

funciones anmalas. Si se enciende en amarillo, significa un aviso de

menor importancia. Si el testigo luminoso se enciende en rojo hay que

acudir de inmediato a un taller. Cuando el testigo luminoso se enciende en

rojo suena al mismo tiempo una seal de aviso acstico en forma de un

gong triple.

Figura 1.17. Testigo de avera Fuente: www.mecanicavirtual.org/direccin-asistida-electr.htm

1.2.3. FUNCIONAMIENTO DE LA DIRECCIN

El ciclo de servo asistencia de direccin comienza al momento en que el

conductor mueve el volante.

17

Como respuesta al par de giro del volante se tuerce una barra de torsin

en la caja de direccin.

En funcin del par de direccin, la velocidad de marcha del vehculo, el

rgimen del motor de combustin, el ngulo de direccin, la velocidad de

mando de la direccin y las curvas caractersticas implementadas en la

unidad de control, sta calcula el par de servoasistencia necesario para el

caso concreto y excita correspondientemente el motor elctrico.

La servoasistencia a la direccin se realiza a travs de un segundo pin

que acta paralelamente sobre la cremallera. Este pin es accionado por

un motor elctrico. El motor ataca hacia la cremallera a travs de un

engranaje de sin fin y un pin de accionamiento y transmite as la fuerza

de asistencia para la direccin.

La suma compuesta por el par de giro aplicado al volante y el par de

servoasistencia constituye el par eficaz en la caja de direccin para el

movimiento de la cremallera.12

Figura 1.18. Funcionamiento de la direccin Fuente: www.mecanicavirtual.org/direccin-asistida-electr.htm

a. FUNCIONAMIENTO AL ESTACIONAR

El conductor gira bastante el volante para poder estacionar. 12

Sistema de direccin- Direccin electromecnica de asistencia variable,2007,www.mecanicavirtual.org/direccin-asistida-electr.htm

18

La barra de torsin se tuerce. Previo anlisis de las magnitudes

correspondientes al par de direccin, la velocidad de marcha del vehculo

de 0 km/h, el rgimen del motor de combustin, el pronunciado ngulo de

direccin, la velocidad de mando de la direccin y en funcin de las

curvas caractersticas implementadas en la unidad de control para v = 0

km/h, la unidad de control determina la necesidad de aportar un intenso

par de servoasistencia y excita correspondientemente el motor elctrico.

En las maniobras de estacionamiento se aporta de ese modo la

servoasistencia mxima para la direccin a travs del segundo pin que

acta paralelamente sobre la cremallera.

Figura 1.19. Funcionamiento de la direccin al estacionar


b. FUNCIONAMIENTO CIRCULANDO EN CIUDAD

El conductor mueve el volante al recorrer una curva en trfico urbano.

La barra de torsin se tuerce. Previo anlisis del par de direccin de

mediana magnitud, la velocidad de marcha del vehculo de 50 km/h, el

rgimen del motor de combustin, un ngulo de direccin de mediana

magnitud y la velocidad con que se mueve el volante, as como en funcin

de las curvas caractersticas implementadas en la unidad de control para

v = 50 km/h, la unidad de control determina la necesidad de aportar un par

19

de servoasistencia de mediana magnitud y excita correspondientemente

el motor elctrico.

Al recorrer una curva se produce as una servoasistencia de mediana

magnitud para la direccin a travs del segundo pin, que acta

paralelamente sobre la cremallera.

Figura 1.20. Funcionamiento de la direccin en ciudad


c. FUNCIONAMIENTO CIRCULANDO EN AUTOPISTA

Al cambiar de carril, el conductor mueve el volante en pequea magnitud.

La barra de torsin se tuerce. Previo anlisis del par de direccin de baja

magnitud, la velocidad de marcha del vehculo de 100 km/h, el rgimen

del motor de combustin, un pequeo ngulo de direccin y la velocidad

con que se acciona el volante, y en funcin de las curvas caractersticas

implementadas en la unidad de control para v = 100 km/h, la unidad de

control determina la necesidad de aportar ya sea un par de direccin leve

o no aportar ningn par de direccin, y excita correspondientemente el

motor elctrico.

Al mover la direccin circulando en autopista se realiza de esta forma la

servoasistencia de baja magnitud o bien no se aporta ninguna

20

servoasistencia a travs del segundo pin que acta paralelamente

sobre la cremallera.

Figura 1.21. Funcionamiento de la direccin en autopista


d. FUNCIONAMIENTO EN RETRO GIRO ACTIVO

Si el conductor reduce el par de direccin al circular en una curva, la barra

de torsin se relaja correspondientemente.

En combinacin con el descenso del par de direccin, teniendo en cuenta

el ngulo de direccin y la velocidad con que se acciona el volante, el

sistema calcula una velocidad terica para el retrogiro y la compara con la

velocidad de mando de la direccin. De ah se calcula el par de retrogiro.

La geometra del eje hace que se produzcan fuerzas de retrogiro en las

ruedas viradas. Las fricciones en el sistema de la direccin y del eje

suelen hacer que las fuerzas de retrogiro sean demasiado bajas como

para poder devolver las ruedas a su posicin de marcha recta.

Previo anlisis del par de direccin, la velocidad de marcha del vehculo,

el rgimen del motor de combustin, el ngulo de direccin y la velocidad

con que se gira el volante, as como en funcin de las curvas

21

caractersticas implementadas en la unidad de control, sta calcula el par

que debe aportar el motor elctrico para el retrogiro de la direccin.

El motor es excitado correspondientemente y las ruedas vuelven a la

posicin de marcha recta.

Figura 1.22. Funcionamiento de la direccin en retrogiro activo


e. FUNCIONAMIENTO CORRECCIN DE MARCHA RECTA

La correccin de marcha recta es una funcin que se deriva del retrogiro

activo. Aqu se genera un par de servoasistencia para que el vehculo

vuelva a la marcha rectilnea exenta de momentos de fuerza. El sistema

distingue entre un algoritmo de corto y uno de largo plazo.

El algoritmo de largo plazo est dedicado a compensar las discrepancias

a largo plazo que surgen con respecto a la marcha rectilnea, por ejemplo

debido al cambio de neumticos de verano por neumticos de invierno

(usados).

El algoritmo de corto plazo corrige discrepancias de duracin breve. Con

ello se respalda al conductor, evitando que por ejemplo tenga que

contravolantear continuamente al circular habiendo viento lateral

constante.

22

Una fuerza lateral constante, por ejemplo la del viento lateral, acta sobre

el vehculo.

El conductor tuerce un poco el volante, para mantener el vehculo en

marcha recta.

Analizando el par de direccin, la velocidad de marcha del vehculo, el

rgimen del motor de combustin, el ngulo de direccin, la velocidad de

mando de la direccin y actuando en funcin de las curvas caractersticas

implementadas en la unidad de control, sta calcula el par que debe

aportar el motor elctrico para la correccin de la marcha recta.

El motor elctrico de la direccin es excitado correspondientemente. El

vehculo adopta la trayectoria de marcha recta. El conductor ya no tiene

que dar contravolanteo.13

Figura 1.23. Funcionamiento correccin de marcha recta


1.2.4. VENTAJAS DE LA DIRECCIN ASISTIDA ELECTROMECNICA

Una ventaja de la direccin asistida electromecnica, en comparacin con

los sistemas hidrulicos, reside sobre todo en la particularidad de que se

puede renunciar a la presencia del sistema hidrulico.

13


23

De ah se derivan otras ventajas, tales como:

Se suprimen los componentes hidrulicos, como la bomba de aceite

para servoasistencia, entubados flexibles, depsitos de aceite y filtros.

Se elimina el lquido hidrulico.

Reduccin del espacio requerido.

Menor sonoridad.

Reduccin del consumo energtico.

Se elimina el complejo entubado flexible y cableado. Los componentes

de servoasistencia van instalados y actan directamente en la caja de

la direccin.

Se consigue una clara reduccin del consumo de energa. A diferencia de

la direccin hidrulica, que requiere un caudal volumtrico permanente, la

direccin asistida electromecnica solamente consume energa cuando

realmente se mueve la direccin.

Con esta absorcin de potencia en funcin de las necesidades se reduce

tambin el consumo de combustible.

El conductor obtiene una sensacin ptima al volante en cualquier

situacin, a travs de:

Una buena estabilidad rectilnea (el retrogiro de la direccin a la

posicin de marcha recta es apoyado activamente por la direccin

asistida electromecnica),

Una respuesta directa, pero suave a las instrucciones de direccin,

Sin reacciones desagradables sobre pavimento irregular.

Mayor precisin al poder estar conectada mediante la red CAN a

sistemas ABS, control motor, ESP (control de estabilidad).

La reduccin del consumo energtico sobre 100 kilmetros es de

hasta 0,2 litros.

24

1.2.5. DESVENTAJAS DE LA DIRECCIN ASISTIDA ELECTROMECNICA

Depender de la energa elctrica suministrada por una batera por lo que

el sistema de carga debera encontrarse en buenas condiciones.

Estar limitada en su aplicacin a todos los vehculos (limitacin que no

tiene el sistema de direccin hidrulica) ya que dependiendo del peso del

vehculo y del tamao de las ruedas, este sistema no es vlido.

A mayor peso del vehculo ms grandes son las ruedas por lo que mayor

es el esfuerzo que tiene que desarrollar el sistema de direccin, teniendo

en cuenta que en las direcciones elctricas todo la fuerza de asistencia la

genera un motor elctrico, cuanto mayor sea la asistencia a generar por la

direccin, mayor tendr que ser el tamao del motor, por lo que mayor

ser la intensidad elctrica consumida por el mismo.

1.3. SISTEMA MC_MDPS HYUNDAI NEW ACCENT MC14

El sistema MC15_MDPS (Motor Driven Power Steering) o EPS (Electrical

Power Steering) fue desarrollado para ayudar a direccionar el vehculo

con un motor elctrico situado en la columna de direccin sin la necesidad

de un sistema hidrulico.

Este sistema controla el torque del motor elctrico segn las condiciones

de manejo de una manera ptima y con una reduccin del consumo de

combustible.

Adems es un sistema amigable con el medio ambiente debido a que no

utiliza aceite hidrulico para la asistencia y se reduce el peso, eliminando

la lnea de presin hidrulica en el compartimiento del motor.

14

EPS & MDPS, Hyundai Chonan Technical Service Training Center 15

MC (Mando Corp.) Hyundai Siglas pertenecientes al fabricante de los sistemas de Hyundai Accent MC

25

Figura 1.24. Sistema MC MDPS


1.3.1. DIAGRAMA DE BLOQUES DEL SISTEMA MDPS16

Figura 1.25. Diagrama de bloque del sistema MDPS


16

EPS & MDPS, Hyundai Chonan Technical Service Training Center

26

1.3.2. SEALES DE ENTRADA

a. SENSOR DE TORQUE

El Sistema MDPS de Hyundai a diferencia de sistemas de otras marcas que

utilizan sensores de torque tipo pticos o magnetorresistivos, utiliza uno del tipo

potencimetro, es decir una resistencia variable donde el ngulo de giro de la

barra se transforma en diferencial de voltaje.

Este sensor consiste en dos rotores unidos por una barra de torsin, un rotor

de posicin y un rotor de torque como se aprecia en la Figura 1.26.

Figura 1.26. Posicin de los rotores del sensor de torque Hyundai Accent MC

Fuente: MC MDPS, Hyundai Chonan Technical Service Training Center

Al igual que el resto de sistemas este sensor entrega dos seales: una seal

principal y una secundaria, ambas seales son iguales y opuestas como se ve

en la Figura 1.27 y muestran el par de giro aplicado en el volante. Cuando el

volante se encuentra en posicin neutral indica que no existe torque aplicado y

genera un voltaje de 2,5 V equivalente al 50% de la seal.

Figura 1.27. Seales de salida principal y secundaria del sensor de torque


27

El sensor entrega una seal de voltaje limitada por el rango de rotacin del eje

interno (barra de torsin) este es restringido por un tope. El nmero mximo de

deteccin es de 8o pero actualmente esta limitacin es de 4,5o la razn es su

estructura mecnica.

La seal de torque es fundamental para el funcionamiento de la asistencia

electrnica, e interviene directamente con la seguridad activa del vehculo, por

lo tanto si este sensor falla, el motor elctrico se apaga inmediatamente y la

direccin funciona manualmente como una direccin netamente mecnica para

asegurar la integridad de sus ocupantes.

Figura 1.28. Torque vs Corriente del motor elctrico


Tabla 1.1 Especificaciones tcnicas del sensor de torque

Temperatura de operacin -40 to 85C

Voltaje de alimentacin 5V

Rango de resistencia 540K

Histresis 1% Vcc

ngulo de deteccin 8o

Consumo mximo de corriente 65 mA

Marca Delphi-BI technology


28

b. SENSOR DE VELOCIDAD DEL VEHCULO

Dependiendo de la velocidad del vehculo, la corriente del motor controlara el

ptimo desempeo de la direccin. Cuando la velocidad del vehculo

incrementa la corriente del motor disminuye a medida que el esfuerzo

necesario para maniobrar el vehculo tambin disminuya.

El sensor de vehculo que se encuentra ubicado en el pin de arrastre del

velocmetro de la caja de cambios aplica el principio de efecto hall que emite

impulsos digitales.17

Figura 1.29. Ubicacin del sensor de velocidad del vehculo Hyundai Accent MC

Fuente: Hyundai Motor Company, Manual de Taller tomo 2, 2006,Korea

El EPS CM detecta la velocidad del vehculo basada en la seal del impulso

digital y controla la corriente del motor elctrico. La seal de velocidad del

vehculo no es un factor crtico para la seguridad en el sistema por lo tanto el

motor de asistencia no se apagara aunque el sensor de velocidad falle, sin

embargo la corriente decrecer en el orden en que el esfuerzo de la direccin

se incrementa.

Figura 1.30. Seal del sensor de velocidad del vehculo


17

Hyundai Motor Company, Manual de Taller tomo 2, 2006,, Korea

29

Tabla 1.2 Especificaciones tcnicas del sensor de velocidad del vehculo


c.SENSOR DE VELOCIDAD DEL MOTOR

El motor del vehculo inicia la operacin del MDPS, la seal es transmitida por

la PCM Electronic Control Module (Mdulo de Control Electrnico) al sistema

de asistencia.

Figura 1.31. Ubicacin del PCM Hyundai Accent MC

Fuente: Hyundai Motor Company, Manual de Taller tomo 2, 2006,,Korea

El mdulo de control de la direccin confirma la intencin del conductor al

recibir la seal de rpm del motor del PCM mientras juzga el fallo del sensor de

la velocidad del vehculo. Si el motor opera en ralent o las rpm del motor

disminuyen debido a una carga del alternador excesivamente alta, el motor se

detiene o la batera se descarga. Para evitar esta situacin cuando el motor

elctrico consume ms de 25 A con el motor a ralent el ESP CM conecta a

Tipo Hall

Frecuencia 70.7 Hz at 100 km/h

Duty 35 to 65 %

Vmax. 12.3 (V)

Vmin. 1.5 (V)

Rango de entrada 255 (km/h) o mas

Rango de deteccin 0 a 255 (km/h)

Resolucin 1 (km/h)

Periodo de operacin 200 (ms)

30

masa 12V, que se transmite desde la PCM (seal de ralent). Si el motor

consume menos de 20 A o la velocidad del vehculo es superior a 5 Km/h, el

EPS CM desactiva la seal de ralent.

Figura 1.32. Seal de velocidad del motor


Tabla 1.3 Especificaciones tcnicas del sensor de velocidad del motor

Tipo Hall

Frecuencia 2 pulsos / 1 rotacin del motor

(F[Hz] = N [r/min] / 30) Duty 40 a 60 %

V max. 13.6 (V)

V min. 1.0 (V)

Rango de entrada 8000 (r/min) or more

Rango de deteccin 160 to 5100 (r/min)

Resolucin 20 (r/min)

Perodo de operacin 200 (ms)


1.3.3. SEALES DE SALIDA

a. MOTOR ELCTRICO

Se utiliza un motor para generar la fuerza de asistencia de conduccin en la

columna de direccin del volante cuando este es girado por el conductor. El

motor est instalado en el centro de la columna de la direccin. El motor

puede daarse durante el desmontaje o extraccin, por esta razn deber

31

desmontarse o extraerse la unidad completa si es necesario.

Figura 1.33. Motor Elctrico Hyundai Accent MC


La velocidad de giro del motor no se controla por variacin de voltaje sino por

seal PWM (modulacin de ancho de pulso) y el cambio de sentido de giro del

motor se controla por un puente H de dos pares de transistores.

Figura 1.34. Control de giro de motor DC con puente H

Fuente: www.electromicrodigital.com

Tabla 1.4 Especificaciones del Motor Elctrico

Corriente Max 65 A

Dimetro 76 mm

Longitud 125 mm

Peso 2.6 kg

Velocidad Max 2000 r/min

Torque 3.4 N.m

Velocidad 1.180 r/min

Alimentacin 420 W


32

b. LMPARA DE TESTIGO DE AVERA

Esta lmpara se ilumina cuando existe avera en el sistema MDPS luego que

la MDPS CM ha comprobado una avera en los ciclos de conduccin

programados. Puede darse el caso de que no se encienda la lmpara cuando

la MDPS CM se ponga en OHP (Over Heat Protection Function), funcin en la

que se desactiva la asistencia a la direccin para evitar un sobrecalentamiento

Figura 1.35. Lmpara de testigo de avera Hyundai Accent MC


1.3.4. MDULO DE CONTROL MDPS-CM

El mdulo de control es el encargado de recibir las seales de los sensores de

revolucin del motor, de velocidad y del sensor de par, tambin comanda el motor

elctrico, este mdulo de control posee un sistema de seguridad para proteger

que el sistema no llegue a causas mayores ya que posee un termistor el cual

apaga el sistema o desactiva la asistencia cuando la temperatura es menor que -

20o C y superiores a 80o C.

Este mdulo cuando el conductor est operando el vehculo mide el par

operativo, El MDPS CM controla la corriente del motor elctrico, esta corriente es

en proporcin de la velocidad del vehculo y el par operativo del volante adems

suministra o corta la corriente (segn determina el rel de seguridad ante fallos de

control de motor dentro del MDPS CM) a la fuente operativa del motor elctrico y

la fuente de suministro.

33

Figura 1.36.Mdulo de control MDPS-CM


Figura 1.37. Mdulo interno de control y ubicacin


1.3.5. DIAGRAMA DE BLOQUES Y CONECTORES DEL SISTEMA MDPS

El diagrama de bloques y conectores muestra todas las seales de entrada

que ingresan por el conector A (Figura1.38) estas seales pueden ser:

regulacin de voltaje, seal principal y auxiliar del sensor de torque,

alimentacin y masa del sensor de torque, seal de velocidad del vehculo,

seal de velocidad del motor, luz de testigo de funcionamiento y lnea de

diagnstico o comunicacin.

34

En base a todas estas seales el microprocesador calcula la salida de corriente

del motor elctrico de asistencia y el control de corriente de retroalimentacin

(feedback) se encarga de comprobar la corriente con la que se alimenta al

motor para finalmente enviarla por medio del conector B al motor elctrico.

Una vez enviada la corriente al motor esta puede variar segn la velocidad de

circulacin del vehculo, para velocidades bajas de circulacin se obtiene la mayor

corriente que va hacia el motor por lo tanto existe la mayor asistencia y en el caso

de velocidades altas vamos a tener menor asistencia, esto nos permite tener un

control, estabilidad y una mayor seguridad a la conduccin.

Adems en el conector B llega seal de positivo y negativo de batera.

Figura 1.38. Diagrama de bloques y conectores del sistema MDPS


35

1.3.6. DIAGRAMA DE BLOQUES Y PINES DEL SISTEMA MDPS

Figura 1.39. Diagrama de bloques y pines del sistema MDPS


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diseÑo y construccion de un banco didactico de direccion electromecanica del vehiculo hyundai acc

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