Componentes y Funcionamiento de la Dirección Asistida en Vehículos

Tipos de Dirección Asistida

Dirección Asistida Eléctrica

La dirección asistida eléctrica utiliza un motor eléctrico fijado en la columna de dirección. La acción del conductor se traduce mediante un captador de par, que mide el esfuerzo aplicado sobre el volante, y un captador que mide el ángulo del volante. La información del ángulo del volante es utilizada por el calculador de control dinámico de conducción para las estrategias de control de la trayectoria. La asistencia se realiza por un motor eléctrico que aplica un par adecuado en la columna de dirección, en un sentido o en el otro. Un calculador gestiona esta asistencia según varios parámetros del vehículo, principalmente la velocidad.

• El calculador: Recibe información de la velocidad del vehículo del ABS y el régimen del motor de la inyección. Incorpora la alimentación necesaria para el funcionamiento del sistema y emite información al cuadro de instrumentos sobre el estado y las averías. Internamente, recibe información del captador de ángulo y par, y gestiona el funcionamiento del motor. En función de la necesidad de asistencia, suministra más intensidad.
• El captador de par/ángulo del volante: Mide el ángulo de giro del volante y el par resistente, que varía principalmente en función del tipo de asfalto.
• El motor eléctrico: Es alimentado por el calculador en función de la necesidad de asistencia.
• El conjunto rueda/tornillo sin fin: Proporciona una desmultiplicación a través de la cual el motor ayuda a girar la columna de dirección.

Componentes Clave de la Dirección Asistida

Captador de Par/Ángulo del Volante

Este captador tiene dos funciones:

• Medir el par ejercido por el conductor sobre el volante, para determinar el nivel de asistencia.
• Medir el ángulo del volante para la estrategia de retorno de volante activo y para el sistema ESP.

El captador incluye dos discos montados a ambos lados de una barra de torsión. Estos discos disponen de ventanas atravesadas por los cableados de dos captadores ópticos, que miden el ángulo de torsión de la barra.

Válvula Distribuidora

Es la encargada de distribuir el líquido a través del cilindro de asistencia, en función de los giros del volante. La barra de torsión está colocada de forma intermedia entre el volante y el piñón, fijada mediante grupillas por una parte al rotor solidario al volante y, por otra parte, al distribuidor solidario al piñón de la cremallera. Cuando giramos el volante, la barra se torsiona, ocasionando un decalado angular entre el rotor y el distribuidor. Este decalado determina la intensidad de asistencia.

Funcionamiento de la Dirección Asistida Hidráulica

La bomba suministra líquido a la cámara derecha del cilindro. La presión en esta cámara aumenta y la cámara de la izquierda se pone en comunicación con el depósito, quedando sin presión. Por lo tanto, el pistón se desplaza a la izquierda y el vehículo gira a la derecha.

Cremallera

La cremallera es un mecanismo desmultiplicador. Consiste en una barra con un dentado de cremallera que se desplaza lateralmente en el interior de un cárter, apoyada en unos casquillos de bronce o nailon. Está accionada por el piñón montado en un extremo del árbol del volante, engranando con la cremallera.

Tornillo sin Fin

El tornillo sin fin puede ser cilíndrico o globoide. Está unido al árbol del volante para transmitir su movimiento de rotación a un dispositivo de traslación que engrana con él, generalmente un sector, una tuerca o un rodillo. Estos se encargan de transmitir el movimiento a la palanca de ataque y, a su vez, a las barras de acoplamiento.

Geometría de la Dirección

Geometría de Giro (Ackerman)

La geometría de giro se consigue dando a los brazos de acoplamiento una inclinación determinada, de forma que, cuando el vehículo circula en línea recta, la prolongación de los ejes de los brazos de mando debe coincidir con el centro del eje trasero. Las trayectorias descritas por las cuatro ruedas del vehículo al describir una curva deben ser circunferencias concéntricas; debe haber un solo centro de giro para las cuatro ruedas, llamado centro instantáneo de giro.

Geometría de Ruedas

Las ruedas deben obedecer al volante y su orientación no debe alterarse con las irregularidades del pavimento. Para ello, es necesario que las ruedas cumplan una serie de condiciones geométricas, denominadas cotas de dirección:

• Ángulo de caída
• Ángulo de salida
• Ángulo de avance
• Ángulo incluido
• Convergencia

Ángulo de Caída

El ángulo de caída es el ángulo comprendido entre la horizontal y el eje de la mangueta en el plano transversal del vehículo (inclinación de la rueda) (0º y 2º). Evita el desgaste de los neumáticos y reduce el esfuerzo de giro del volante. Un exceso de caída negativa provoca el desgaste en la parte interior de la banda de rodadura, y una caída positiva provoca el desgaste en la parte exterior.

Ángulo de Salida

Está formado por la prolongación del eje del pivote sobre el cual gira la rueda para orientarse, con la prolongación del eje vertical que pasa por el centro de apoyo de la rueda. Sus funciones son reducir el esfuerzo para realizar los giros y mejorar el desgaste. Los síntomas de un ángulo de salida incorrecto incluyen desgaste rápido y dureza en la dirección.

Ángulo de Avance

Es el ángulo formado por la prolongación del eje del pivote con el eje vertical que pasa por el centro de la rueda, en el sentido de avance de la misma. En la parte trasera, varía entre 5 y 10 grados, mientras que en la delantera, entre 0 y 3 grados. Sus funciones incluyen evitar vibraciones y proporcionar una dirección estable.

Convergencia

Es el paralelismo entre los ejes longitudinales de las ruedas, visto desde arriba y en el sentido de marcha normal. Su función es permitir que las ruedas de cada eje giren paralelas entre sí con el vehículo en marcha, evitando que las ruedas derrapen, lo que provocaría un desgaste de los neumáticos.

Divergencia

La prolongación de los ejes longitudinales de las ruedas se corta por detrás (ruedas abiertas) y se expresa con signo negativo.