Servodirecciones

Parte del esfuerzo para accionar la dirección es efectuado por un mecanismo de servoasistencia.

Ventajas:

  • Mayor suavidad de accionamiento (menos esfuerzo).
  • Mayor rapidez de accionamiento, girando el volante menos grados.
  • Mayor estabilidad direccional.

Inconvenientes:

  • Incremento del consumo del vehículo al necesitar accionar la servoasistencia.
  • Mayor sofisticación mecánica (mayor número de elementos) afecta al precio de adquisición y mantenimiento.
  • En algunos vehículos hay excesiva servoasistencia (eléctricos).

Servoasistencia Hidráulica

Se genera potencia mediante un circuito hidráulico, con aceite a presión, con la que se suple parte del esfuerzo para accionar el volante.

Funcionamiento:

El aceite es sometido a presión en la bomba, y parte hacia el resto del circuito, con un caudal, presión y trayectoria controlados por las válvulas reguladoras. El aceite incide sobre las cámaras de presión (izquierda y derecha) sobre unas superficies desplazables ubicadas en el mecanismo de dirección, generando una fuerza que reemplaza parte del esfuerzo a ejercer.

Elementos:

  • Depósito: Contiene el aceite hidráulico del circuito. Abastece a la bomba y sirve de recipiente de retorno para acoger el líquido sobrante. Tiene una medición de nivel (varilla o marcas) y un filtro.
  • Bomba: Produce el desplazamiento del líquido por el circuito, lo somete a presión. Las hay de paletas y de engranajes. En ella están las válvulas de regulación de presión y caudal. Puede ser mecánica o eléctrica.
  • Válvulas: Controlan la presión, el caudal y el sentido de accionamiento.
    • Válvula de presión (limita la presión máxima, 120 bares, y está en la bomba).
    • Válvula reguladora de caudal (mantiene estable la presión).
    • Válvula distribuidora (ubicada en el mecanismo de dirección, piñón y columna, controla el envío de líquido hacia las cámaras de presión).

Dirección de Cremallera Servoasistida:

Puede ser:

  • Interior: El mecanismo de dirección está a ambos lados de un émbolo, solidario y concéntrico con la barra de la cremallera. La carcasa le sirve de guía. Dicho émbolo tiene unos retenes de teflón para su estanqueidad entre cámaras. Las cámaras están comunicadas con la válvula distribuidora (tuberías exteriores) que actúa de entrada y salida según el sentido de accionamiento del volante.
  • Exterior: Las cámaras se ubican en un cilindro hidráulico de doble efecto, mediante un reenvío a la barra de la cremallera. Tiene un cilindro que separa sus cámaras y donde incide la presión de aceite.

Funcionamiento:

Al accionar el volante, la barra de torsión de la válvula distribuidora se retuerce, según el sentido de accionamiento, y se comunica con el circuito hidráulico una de las cámaras. El aceite a presión, al incidir sobre el émbolo, ejerce una fuerza que reemplaza parcialmente a la ejercida por el conductor sobre el volante, y la otra cámara se comunica con el retorno al depósito. Así, al revés.

Dirección de Cremallera de Asistencia Variable:

El grado de asistencia es regulado, disminuyendo si no es necesario. A baja velocidad o en maniobras de aparcamiento, hay un nivel máximo de asistencia. A media velocidad, al girar poco el volante, la asistencia disminuye.

Dirección de Tornillo Sin Fin Servoasistida:

Sistema de recirculación de bolas, en su interior se alojan las cámaras de presión. Su émbolo es el husillo, el cual tiene un anillo tórico de teflón en su periferia, garantizando la estanqueidad entre cámaras de presión. La válvula distribuidora comunica el retorno y la presión con cada cámara de presión cuando son accionadas. Un émbolo para cada sentido de accionamiento.

Servoasistencia Eléctrica

Se recurre a un servomotor eléctrico, que reemplaza parte del esfuerzo a ejercer sobre la columna de dirección. Ubicado bien en la columna, junto a la cremallera o cerca del volante.

Partes:

  • Carcasa.
  • Motor eléctrico.
  • Sensores.
  • Centralita.
  • Conexión eléctrica y unión con la cremallera.
  • Barra de torsión.

Funcionamiento:

El motor eléctrico actúa sobre la columna mediante unos engranajes de tipo sin fin. La asistencia es controlada por una centralita que tiene en cuenta los siguientes factores: velocidad del vehículo, ángulo de giro del volante y esfuerzo ejercido sobre el volante. Toda la información es transmitida por los sensores a la centralita.

Ventajas:

  • Menor peso y sofisticación.
  • Menos consumo.
  • Motor despejado.
  • Adecuación a la asistencia ofrecida de acuerdo al vehículo mediante cartografía o programación distinta.

Intervenciones de Mantenimiento en los Sistemas Servoasistidos

  • Verificar el nivel de líquido en el depósito.
  • Comprobar el estado y tensión de la correa de accionamiento de la bomba.
  • Para sustituir el líquido, hay que purgar el circuito, girando el volante a tope.
  • Instalar un manómetro para verificar la presión de funcionamiento.

Sistemas Especiales de Dirección

Dirección a las Cuatro Ruedas:

Se instala un sistema de dirección sobre el eje trasero, complementando al convencional, conocido como 4WS. Puede ser de tipo hidráulico o eléctrico, con un sistema de gestión electrónica. En función de la velocidad del vehículo, la orientación de las ruedas puede ser la misma (media velocidad) o al contrario (baja velocidad).

Tren Trasero Autodireccional:

El eje trasero sigue la misma orientación de las ruedas directrices en curva, ya que, por su unión a la carrocería, al deformarse esta al trazar una curva, la fuerza centrífuga hace que el peso del coche se traslade al lado contrario de la curva.

Dirección con Desmultiplicación Variable:

Se varía la relación de desmultiplicación entre el volante y las ruedas, adecuándola a las circunstancias de funcionamiento. Así, a baja velocidad, la relación es muy baja (directa) para que no haya que girar el volante un número excesivo de grados. A partir de media velocidad, la rapidez de respuesta obtenida con esa desmultiplicación es contraproducente, la dirección es demasiado sensible.

Dirección Activa:

Pueden efectuar pequeñas correcciones en la trayectoria del vehículo, independientemente de la actuación del conductor sobre el volante. A excepción de la dirección con desmultiplicación variable, la activa precisa de un sistema de servoasistencia eléctrico, en el que se puede actuar sobre la columna de dirección de modo autónomo. Entran en funcionamiento formando parte de las actuaciones del sistema de control de estabilidad y mantenimiento de la trayectoria.

Geometría del Conjunto de la Dirección

Son el conjunto de disposiciones geométricas en el sistema de dirección, las cuales aseguran que se cumplan las características de la dirección, durante la marcha en recta como en curva.

Geometría del Sistema:

  • Geometría en Curva: Al realizar una curva, el centro de giro de todas sus ruedas debe ser común y coincidente con el centro geométrico de la curva; esto garantiza que se describa una trayectoria concéntrica.
  • Geometría en Recta: Los brazos de acoplamiento deben formar un cierto ángulo entre sí, constituyendo una estructura de cuadrilátero deformable, llamado cuadrilátero de Ackerman. Si el vehículo circula en línea recta, al no accionar la dirección, los brazos deben coincidir con el centro del eje trasero. En realidad, se acorta un poco por delante del eje, favoreciendo la manejabilidad del vehículo.

Geometría de las Ruedas:

Compensan las reacciones dinámicas del vehículo, la estabilidad y seguridad, tanto en recta como en curva. Todo el conjunto se llama”cotas de direcció”.

  • Eje de Pivote: Es el eje imaginario sobre el que gira cada rueda en su orientación directriz.
  • Radio de Pivotamiento: Distancia entre el punto de corte con el suelo del eje de pivote y el eje de simetría de la rueda o perpendicular al suelo por el punto central de la huella. Influye en el accionamiento de la dirección y en el comportamiento del vehículo.
  • Ángulo de Salida: Formado por el eje de pivote con la perpendicular al suelo, desde el frontal, es decir, mirando el vehículo de frente.
  • Ángulo de Caída: Ángulo formado por el eje de simetría de la rueda con la vertical. Su valor viene dado por la disposición de la mangueta, conjuntamente con el ángulo de salida.
    • Caída Positiva: La parte superior de la rueda sobresale más hacia afuera que la parte inferior.
    • Caída Negativa: La parte inferior de la rueda está más hacia afuera que la exterior. Reduce el esfuerzo de accionamiento y disminuye los esfuerzos soportados por la mangueta y sus cojinetes.
  • Ángulo Incluido: La suma de los ángulos de caída y salida.
  • Ángulo de Avance: Formado por el pivote con la vertical desde una perspectiva lateral. Provoca que las ruedas tiendan a situarse por detrás del eje de pivote, generándose un efecto autoalineante, favoreciendo la reversibilidad.
  • Convergencia y Divergencia: Las ruedas directrices se cortan por delante del vehículo. Cuando dichos ejes se cortan por detrás del vehículo, se puede regular y corregir ajustando la contratuerca de la vieleta de dirección.
  • Conjunción de Cotas: Conjunto de toda la geometría de la rueda.

Diagnóstico de Averías en el Sistema de Dirección

  • Desgaste de neumáticos excesivo por su parte interior.
  • Desgaste de neumáticos excesivo por su parte exterior.
  • Excesiva reversibilidad.
  • Falta de reversibilidad.
  • Falta de estabilidad a partir de velocidad media.
  • Vibraciones en la dirección.
  • Dureza de accionamiento.
  • Falta de asistencia de servodirección.