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ESCUELA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES

INDUSTRI INJINERUEN GOIMAILAKO ESKOLA

UNIVERSIDAD DE NAVARRA NAFARROAKO UNIBERTSITATEA

Transportes

Direccin asistida

San Sebastin, Noviembre de 1999 Jorge Amiano Goyarrola Miguel Ochoa Escala Ekain Arto Ilzarbe Luis Blanco Liao

Transportes: Direcciones asistidas

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ndicendice..................................................................................................................................................... 2 1.- Introduccin...................................................................................................................................... 3 2.-Generalidades .................................................................................................................................... 4 2.1.-Engranaje de la direccin ........................................................................................................ 7 3.- Sistemas de direccin asistida............................................................................................................ 7 3.1.-Descripcin............................................................................................................................. 7 3.3.- Direccin hidrulica ............................................................................................................... 9 3.4.- Vlvula rotativa de mando...................................................................................................... 9 3.5.-Presin - trabajo -- Caudal velocidad .................................................................................... 9 3.6.-Vlvula limitadora de presin................................................................................................ 10 3.7.- La bomba y el depsito......................................................................................................... 11 3.8.- La bomba de desplazamiento positivo................................................................................... 11 3.9.-Control de caudal .................................................................................................................. 12 3.10.- Relacin Esfuerzo-Giro Volante ......................................................................................... 12 3.11.-Requerimientos de potencia................................................................................................. 12 3.12.-Cilindros de potencia........................................................................................................... 13 3.13.- Vlvula aliviadora de presin ............................................................................................. 13 3.14.- Otros aspectos .................................................................................................................... 14 4.-Direccin Asistida Elctrica y Electrohidralica ............................................................................... 15 4.1 Introduccin........................................................................................................................... 15 4.2.-Direccin Asistida Elctrica (EPS) ........................................................................................ 15

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1.- IntroduccinEl diseo de un sistema de direccin tiene una gran influencia sobre el comportamiento de respuesta direccional de vehculos motores. La funcin de un sistema de direccin es dirigir las ruedas delanteras en respuesta a las rdenes dadas por el conductor para conseguir un control direccional del vehculo. Sin embargo, los ngulos de direccin realmente alcanzados quedan modificados por la geometra de la suspensin, por la geometra y reacciones en el sistema de direccin, y en el caso de vehculos de traccin delantera, la geometra y reacciones de la cadena de traccin. Las cualidades de direccin de un vehculo dependen de factores tales como las dimensiones del volante, la inclinacin del volante, la desmultiplicacin entre el volante y las ruedas, el engranaje de direccin y la transmisin engranaje-ruedas. Las caractersticas de la direccin se ven tambin influenciadas por factores tales como la geometra de las ruedas, el tipo de neumtico y la distribucin de pesos.

Las exigencias que se ponen a la direccin tambin son numerosas:

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Una desmultiplicacin grande para facilitar el giro del volante. Una demultiplicacin pequea para proporcionar respuestas rpidas. Buena estabilidad, para que el vehculo tienda por s mismo a seguir en lnea recta, pero sin que la direccin oponga demasiada resistencia.

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Amortiguar las fuerzas que actan sobre las ruedas de modo que el conductor no pierda la sensacin de contacto con el camino, pero sin necesidad de parar cada irregularidad con el volante.

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Ocasionar los menos daos posibles al conductor en caso de colisin.

Aqu se pretende conseguir una visin general de qu es y cmo funciona un sistema de direccin normal para luego profundizar ms detalladamente en los sistemas de direccin asistida. Los sistemas de direccin utilizados en automviles varan ampliamente en diseo pero funcionalmente son muy parecidos.

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2.-GeneralidadesPara variar de direccin en la marcha de un vehculo se cambia la orientacin de las ruedas delanteras. El mecanismo de direccin ha de cumplir el requisito de llevar ambas ruedas debidamente orientadas sobre sus trayectorias curvas, pues por ser menor el radio OA de la descrita por la rueda interior que el OB de la exterior, la primera tiene que abrirse ms que la segunda, debiendo estar en el centro O de los arcos descritos por las ruedas delanteras sobre la prolongacin del eje trasero CD. Las ruedas traseras C y D se adaptan a la diferencia de recorrido en las curvas gracias al diferencial; pero como permanecen siempre paralelas entre s, resbalan un poco sobre su trayectoria, ya que no pueden abrirse una ms que la otra; por esta razn, con los modernos neumticos anchos que dan amplia base de apoyo, las cubiertas chirran en los virajes cerrados tomados de prisa; y si el piso est resbaladizo se puede iniciar el patinazo por disminucin de la adherencia en ese momento, cosa que delante no debe suceder y se previene mejor por abrirse A ms que B; la adherencia de estas ruedas debe ser la mxima posible, ya que se apoya en ellas el impulso del coche para virar.

Tal y como se ve en la figura el eje delantero E suele terminar en unas horquillas H que abrazan la articulacin del pivote alrededor del cual giran y son orientadas las manguetas M, sobre las que giran las ruedas delanteras mediante cojinetes de bolas o rodillos. Ambas manguetas estn entrelazadas entre s, para que la orientacin de cada rueda la condicin impuesta de ceirla a su respectiva trayectoria, por medio de brazos de acoplamiento A, sobre cuyos extremos se articula la barra de acoplamiento B. Las

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dimensiones de los brazos A y barra B estn calculados para que al orientarse una rueda la otra venga obligada a seguir con suficiente exactitud la trayectoria que resulte por el cambio de direccin impuesto al vehculo. Resulta, pues, que basta mover una rueda, o un brazo, o la barra de acoplamiento para obtener la correcta direccin del coche; para ello, por ejemplo, si el conductor quiere girar a la izquierda, gira en este sentido el volante de la direccin V, unido a la columna de la direccin C, en cuyo extremo inferior , y dentro de un crter con lubricante, va un tornillo sin fin engranado con el sector dentado A; al girar a izquierdas el tornillo, el sector sube, girando su eje, al que va fijo su brazo de mando R y que se mover hacia adelante (ver flechas) empujando la biela L, la cual, a su vez, acta sobre la palanca de ataque P, unida a una de las manguetas, que orientar a la izquierda su rueda. Por el enlace de los brazos A y barra B de acoplamiento, la otra rueda se orientar en la forma correspondiente, tambin a izquierdas.

Como puede apreciarse , el mando de la direccin consiste en hacer mover la barra de acoplamiento B a uno u otro lado para que viren las ruedas. El sistema de la figura se ha usado mucho y an se usa en automviles con eje delantero E rgido y se caracteriza por el movimiento longitudinal de la biela L (adelante y atrs).Pero hay otra disposicin tan empleada como sta en la que el movimiento es transversal, como para el caso de suspensin independiente (ver figura).

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Cuando hay suspensin independiente para cada rueda delantera, como la separacin entre stas vara un poco al salvar las desigualdades del camino, generalmente la palanca de ataque P gira sobre un punto fijo F del travesao delantero D, para mandar la biela de acoplamiento articulada en dos mitades Bi y Bd: as las ruedas, al subir y bajar sin reaccionar la una en la otra gracias a la suspensin independiente, tambin suben y bajan sus respectivos brazos A sin que el movimiento de uno repercuta en el otro, gracias a la articulacin puesta a la barra de acoplamiento.

Otro tipo de direccin bastante usado es con la barra de acoplamiento dividida en tres partes.

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2.1.-Engranaje de la direccinEl engranaje que por la columna de la direccin mueve el brazo de mando tiene muchas variantes tal y como se ve en las figuras.

3.- Sistemas de direccin asistida3.1.-DescripcinEl uso de neumticos cada vez de ms seccin con bajas presiones de inflado, que dan un contacto de apoyo bastante amplio, hace que el frotamiento de las cubiertas, sobretodo en los virajes, represente un esfuerzo proporcionalmente ms grande para los brazos del conductor. Los fabricantes tienden a facilitar lo ms posible el manejo del vehculo(cambios automticos, por ejemplo), sobretodo hab