Dirección asistidaLas asistencias más utilizadas en direcciones son la hidráulica y la eléctrica. La asistencia se realiza generalmente sobre dirección de cremallera y sobre tornillo sinfín y tuerca con bolas.

Asistencia hidráulica La asistencia hidráulica puede ser sobre el mecanismo de dirección o sobre la barra de acoplamiento.

Dirección asistida de cremallera sobre el mecanismo: la caja de la cremallera constituye el cilindro y la cremallera incorpora el piston. En los extremos se colocan dos retenes para que no haya pérdidas de aceite. Cuando se realiza un movimiento con el volante, la válvula distribuidora proporciona liquido a presión a una u otra cámara del embolo y por tanto proporciona la asistencia desplazando la cremallera.

Principio de funcionamiento: la bomba absorbe el líquido desde el depósito y atraves del regulador de caudal lo envía a la válvula distribuidora, que es accionada por el giro del volante. El distribuidor realiza la función de válvula rotativa de 4 vías y tres posiciones. Por una llega el liquido a presión procedente de la bomba, otra el retorno y dos de utilización. En línea recta la válvula permite paso por las dos vías de utilización. Al accionar a un lado el volante, la válvula rotativa se acciona y permite la alimentación de un lado del cilindro proporcionando la asistencia.

Componentes del sistema

Deposito: construido en chapa o plástico. Puede ir montada sobre la bomba o aparte de la bomba en una zona más elevada. Se encuentra lleno de líquido y alimenta a la bomba por gravedad. En su interior hay un filtro para depurar el líquido. Su misión es almacenar una cantidad de líquido suficiente para el correcto funcionamiento del sistema. Suele ir provisto de una varilla de nivel.

Bomba: suele ser una bomba de paletas accionada por medio de una correa desde el cigüeñal. Su función es suministrar líquido al circuito a una presión de entre 3’5 a 100 bares.

Regulador de caudal y presión: Funcionamiento; el liquido a presión entra por un conducto, la presión se aplica sobre la cara de un piston y por otra llega al estrechamiento de la boca de salida y así abastece a la válvula distribuidora. Atraves de un pequeño conducto se comunica con la otra cara del piston, el cual incorpora la válvula de

descarga, que permite la salida del líquido hacia el depósito. Si el líquido

sobrepasa la presión de regulación vence al muelle, que desplaza el piston y destapa el orificio de descarga.

Válvula distribuidora: esta forma parte del piñón de la dirección. Es la encargada de distribuir el líquido a los cilindros. La barra de torsión esta colocada de forma intermedia entre el volante y el piñón, fijada al rotor solidario al volante y al distribuidor solidario al piñón. Cuando el conductor gira el volante, la barra se torsiona ocasionando un decalado angular entre el rotor y el distribuidor. Este decalado tiene como consecuencia la unión o el aislamiento del circuito hidráulico, además determina la intensidad de la asistencia. Al realizar una maniobra a poca velocidad, la resistencia al suelo es mayor por lo que la barra de torsión produce un decalado mayor, generando una gran asistencia; en cambio circulando por carretera, la barra se retuerce ligeramente porque la resistencia al suelo es menor, por lo tanto la asistencia es menos intensa.Así la barra de torsión junto con la válvula rotativa determinan una asistencia proporcional a la velocidad.

Unión mecánica de seguridad: en caso de fallo en el circuito hidráulico, el extremo del rotor garantiza la unión mecánica con el piñón, tras un giro de 7º.

Caja de servodirección: el cilindro asegura la asistencia de la cremallera recibiendo por cada lado del piston una cantidad de líquido. La caja esta formada por la caja de la cremallera solidaria a un cilindro de asistencia. En su interior se desplaza un piston de doble efecto acoplado a la cremallera.

Funcionamiento de la servodirección: la servoasistencia se obtiene enviando el líquido a presión a una cámara de cilindro hidráulico y vaciando la otra. La diferencia de presión entre las superficies del piston determina su desplazamiento. La alimentación de una u otra parte de la cámara del cilindro hidráulico se da cuando el par aplicado al volante tuerce la barra de torsión y así se ponen en comunicación los orificios del eje de mando y los de la caja distribuidora en función del sentido de rotación del volante. Cuando el par aplicado al volante no es suficiente para provocar la torsión de la barra debido a la baja resistencia de las ruedas, el servomando no interviene y la dirección funciona como una mecánica.

Dirección de cremallera asistida sobre la barra de acoplamiento: en este caso la ayuda es proporcionada por un cilindro independiente. El cilindro esta unido a la caja de dirección o anclada al bastidor y en su interior se desliza el piston unido a un eje que transmite la asistencia a una barra de acoplamiento.

Este sistema utiliza los mismos elementos que el sistema anterior, pero existen dos diferencias; la primera el cilindro de asistencia es totalmente independiente y la otra que la válvula distribuidora es parecida constructivamente pero tiene un funcionamiento diferente. El cilindro independiente asegura la asistencia de la cremallera recibiendo por cada lado del piston una cantidad de líquido distribuida por la válvula. La diferencia de presión entre las dos cámaras del cilindro genera el movimiento del eje de mando y la asistencia de la dirección.

En el cilindro, la superficie de acción del líquido sobre la pared izquierda del piston es el doble que la superficie de la pared derecha. La alimentación de líquido de la cámara 2 esta asegurada por el canal 3 y la válvula distribuidora asegura la distribución del líquido a través del cilindro de asistencia en los giros.

Dirección de cremallera asistida con grupo electrobomba: este sistema es parecido al de dirección asistida de cremallera, salvo porque la presión es proporcionada por un grupo electrobomba.

Componentes

Deposito

Grupo electrobomba: es autónomo, lo que quiere decir que su funcionamiento es independiente del motor. Esta constituido por una bomba mecánica de paletas o engranajes, arrastrada por un motor eléctrico que gira a unas 10000 rpm. La bomba incorpora además dos válvulas de regulación de presión, una de sobrepresión tarada a 90 bares y otra de evacuación de aceite del cilindro en caso de pérdida de asistencia para extraer el líquido de la cámara del cilindro.

Válvula distribuidora

Cilindro de asistencia: paralelo a la caja de dirección de cremallera de tal forma que el cilindro de doble efecto constituye la parte fija que esta unida a la caja en el lado de la válvula rotativa o bien anclada al bastidor. El piston

es la parte móvil que transmite el movimiento a las barras de acoplamiento. Esta unido al punto de articulación opuesto a la cremallera con la bieleta.

Dirección asistida de tornillo sinfín y tuerca con bolas circulantes: el sistema esta formado por una dirección de tornillo sinfín y tuerca con bolas, donde la carcasa aloja un embolo que constituye la tuerca sinfín que engrana por la parte exterior con el sector unido al eje. Así el giro del sinfín es transformado en movimiento axial del piston que mediante la cremallera arrastra en giro el árbol de salida unido al sector y este a la palanca de ataque. En la parte interior del piston y en su acoplamiento al

sinfín es encuentra la pista de bolas circulantes. El movimiento de rotación del volante se transmite al eje de mando que esta unido al sinfín mediante la barra de torsión. Esta está rodeada por un manguito con dos brazos en sus extremos y dos pernos introducidos perpendicularmente en los pistones-válvula, de forma que con una ligera rotación del volante, estos pistones se introducen en sus

alojamientos determinando la apertura y cierre de los orificios de paso del aceite para llegar a las cámaras del cilindro de mando.

Funcionamiento: la bomba accionada por el motor absorbe líquido hidráulico del depósito incorporado, que posee una válvula de sobrepresión y otra de regulación.Cuando se gira el volante, se arrastra el árbol de mando y si el esfuerzo necesario para orientar las ruedas es pequeño y la barra no se torsiona la dirección funciona como una mecánica. Sin embargo cuando el esfuerzo torsiona la barra, se produce una rotación entre el eje y el sinfín, capaz de hacer girar el manguito de control y los pernos de sus extremos accionan los pistones del dispositivo hidráulico. Al recuperar el volante, la barra de torsión provoca el retorno de los pistones-válvulas ala posición neutra, favoreciendo así la reversibilidad de la dirección.

Asistencia variable electromecánica

La asistencia la proporciona un motor eléctrico que transmite el movimiento de ayuda a la columna de dirección o bien a la cremallera.

Asistencia eléctrica variable eléctrica sobre la columna: el sistema esta compuesto por una columna en la

que están montados el sensor de esfuerzo en el volante y el servomotor eléctrico. En funcionamiento el calculador electrónico utiliza la información proporcionada fundamentalmente por dos sensores: el de par, que determina el esfuerzo que el conductor aplica sobre el volante y el sensor de velocidad, que informa de la velocidad del vehículo. Además se suele utilizar el sensor de régimen del motor. La asistencia de la dirección se realiza en función de la velocidad del vehículo. Cuando aumenta la velocidad, el calculador desconecta el embrague del motor eléctrico de forma que la dirección se acciona exclusivamente de manera manual. El control electrónico determina cualquier tipo de asistencia variable para adoptar la desmultiplicación más apropiada.

Funcionamiento: en el eje de salida del servomotor esta montado un tornillo sinfín que engrana en una rueda helicoidal acoplada a la columna de dirección formada por un eje de entrada y un eje de salida. El eje de entrada esta acoplado al volante, que arrastra en rotación la barra de torsión, la cual

transmite el par al eje de salida. El eje de entrada y el eje de salida están desfasados por un pequeño angulo proporcional al par aplicado al volante. El desfase angular se convierte en un movimiento axial del anillo mediante bolas que se deslizan a través de específicas ranuras internas. El potenciómetro de esfuerzo esta montado en la caja externa de la dirección asistida y

se vincula al perno guía en la ranura externa del anillo. De esta forma el movimiento axial del anillo es proporcional al par aplicado al volante, para hacer girar angularmente el potenciómetro que proporciona la señal eléctrica a la UCE.

Ventajas: ocupa menos espacio. La gestión electrónica del motor eléctrico determina una dirección de relación variable, capaz de adaptarse a cada situación.

Dirección asistida electromecánica de doble piñón: este sistema se caracteriza por funcionar con dos piñones; uno de dirección y otro de accionamiento, con cuya ayuda se aplica la asistencia necesaria a la cremallera.

Componentes

Volante de direcciónColumna de dirección, integra el sensor de angulo de dirección.Sensor de par de direcciónCaja de direcciónMotor para dirección asistidaUCE de dirección asistida

Ventajas

Se suprimen los componentes hidráulicos.Se elimina el líquido hidráulico.Reducción del espacio requerido.Menor sonoridad.Reducción del consumo energético.

Estructura del sistema

Funcionamiento: la regulación de la servoasistencia se lleva a cabo recurriendo a una familia de curvas características almacenadas en la memoria de la UCE. En este sistema la fuerza necesaria

para el mando de la dirección se realiza mediante el piñón de dirección y el de accionamiento. El piñón de dirección transmite el par de dirección aplicado por el conductor y el piñón de accionamiento transmite por medio de un engranaje de sinfín el par de servoasistencia del motor.

Asistencia variable hidráulicaLa asistencia se realiza mediante una bomba hidráulica que proporciona energía para transmitir el movimiento a la cremallera.

Dirección de asistencia variable (accionamiento mecánico):es un sistema de dirección con efecto variable controlado en función de la velocidad del vehículo.

Componentes

Deposito de aceiteBomba de paletasRegulador de caudalTubos de conexiónCaja de direcciónSensor de velocidadUCEConvertidor electrohidráulicoSerpentín de refrigeración

Funcionamiento: el sistema dispone de un control electrónico de la presión. Durante el funcionamiento, la instalación gestiona la descarga de la presión en los lados del piston de la dirección, aumentando o reduciendo la sección de paso de esta descarga. La sección de descarga se controla mediante el convertidor electrohidráulico, que esta pilotado por la UCE. El calculador recibe la señal procedente del sensor de velocidad y en función de esta, alimenta al convertidor electrohidráulico con un valor de corriente proporcional a la asistencia que se quiera aplicar. Así a bajas velocidades, la descarga es de una gran sección y tenemos el máximo efecto variable. Sin embargo en medias y altas velocidades la sección de descarga disminuye progresivamente y en consecuencia disminuye el efecto variable.

Dirección asistida electrohidráulica: este sistema de dirección recurre a la hidráulica para realizar la asistencia. La presión es generada con ayuda de una bomba hidráulica impulsada por un motor eléctrico. La asistencia se realiza en función del angulo de dirección y de la velocidad de marcha.