| | 2009 |
| | MODULO CIRF. ROBERTO GONZALEZ MARTINEZ |
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DIRECCIÓN
INDICE
1.-DIRECCIÓN.
1.2.- Disposición de los elementos sobre el vehículo.
1.3.- Estudio de los órganos constructivos.
1.3.1.- Volante.
1.3.2.- Columna de dirección.
1.3.3.- Caja o mecanismo de dirección.
1.3.3.1.- Dirección de tornillo sinfín.
1.3.3.2.- Tornillo sinfín y rodillo.
1.3.3.3.- Tornillo sinfín y dedo.
1.3.3.4.- Tornillo sinfín y tuerca.
1.3.3.5.- Tornillo sinfín y sector dentado.
1.3.3.6.- Tornillo sinfín y tuerca con bolas circulantes o recirculación
de bolas.
1.3.3.7.- Cremallera.
1.3.3.8.- Cremallera de relación variable.
1.3.3.9.- Dirección asistida de cremallera.
1.3.4.- Tirantería de dirección.
1.3.4.1.- Palanca de ataque.
1.3.4.2.- Barra de mando.
1.3.4.3.- Brazos de acoplamiento.
1.3.4.4.- Barras de acoplamiento.
1.3.4.5.- Rotulas.
2.- DIRECCIONES DESMONTADAS EN TALLER.
2.1.- Dirección sinfín con dedo oscilante.
2.2.- Dirección de cremallera.
2.3.- Dirección sinfín y rodillo globoide.
2.4.- Dirección con asistencia eléctrica.
3.- FALLOS DE LAS CAJAS DE DIRECCIÓN COMENTADAS.
3.1.- Fallos de la dirección de cremallera (variable).
3.2.- Fallos dirección sinfín y dedo.
3.3.- Fallos dirección sinfín y rodillo.
3.4.- Fallos dirección sinfín y tuerca.
3.5.- Fallos dirección sinfín y sector dentado.
3.6.- Fallos en dirección sinfín y tuerca con bolas circulantes o recirculación de bolas.
4.- DIRECCIÓN ASISTIDA ELÉCTRICA.
4.1.- Descripción.
4.2.- Principio de funcionamiento.
5.- DIRECCIÓN ASISTIDA ELECTROHIDRÁULICA.
6.- SERVODIRECCION HIDRAULICA DE ASISTENCIA VARIABLE.
1.-DIRECCIÓN.
- La dirección está formada por un volante unido a un extremo de la columna de dirección. Esta a su vez se una por el otro extremo al mecanismo de dirección alojado en su propia caja.
- Su misión consiste en dirigir la orientación de las ruedas, para que el vehículo tome la trayectoria deseada. Para ello utiliza una serie de elementos que transmiten el movimiento desde el volante hasta las ruedas.
1.2.- Disposición de los elementos sobre el vehículo.
- El conjunto de elementos que intervienen en la dirección está formada por los elementos siguientes:
- Volante.
- Columna de dirección.
- Caja o mecanismo de dirección.
- Timonería de mando o brazos de acoplamiento y de mando.
- En funcionamiento, cuando el conductor acciona el volante unido a la columna de dirección transmite a las ruedas el ángulo de giro deseado. La caja de dirección y la relación de palancas realizan la desmultiplicación de giro y la multiplicación de fuerza necesaria para orientar las ruedas con el mínimo esfuerzo del conductor.
- Los brazos de mando y acoplamiento transmiten el movimiento desde la caja de dirección a las ruedas.
1.3.- Estudio de los órganos constructivos.
1.3.1.- Volante.
- Esta diseñado con una forma ergonómica con dos o más brazos, con la finalidad de obtener mayor facilidad de manejo y comodidad. Su misión consiste en reducir el esfuerzo que el conductor aplica a las ruedas.
- Ahora las volantes vienen incorporados con dispositivos de seguridad pasiva de protección del conductor (airbag).
1.3.2.- Columna de dirección.
- Está constituida por un árbol articulado que una el mecanismo de dirección con el volante.
- La columna de dirección tiene una gran influencia en la seguridad pasiva. Todos los vehículos están equipados con una columna de dirección retráctil, formada por dos o tres tramos con el fin de colapsarse y no producir daños al conductor en caso de colisión. Estos tramos están unidos mediante juntas cardan y elásticas diseñadas para tal fin.
- La columna de dirección permite la regulación del volante en altura y en algunos casos también en profundidad, para facilitar la conducción.
1.3.3.- Caja o mecanismo de dirección.
- El movimiento giratorio del volante se transmite a través del árbol y llega a la caja de dirección que transforma el movimiento giratorio en otro rectilíneo transversal al vehículo.
- A través de barras articuladas con rotulas, el mecanismo de dirección alojado en la caja transmite el movimiento transversal a las bieletas o brazos de acoplamiento que hacen girar las ruedas alrededor del eje del pivote.
- Existen los siguientes tipos de cajas o mecanismos de dirección:
- Tornillo sinfín y rodillo.
- Tornillo sinfín y dedo.
- Tornillo sinfín y tuerca.
- Tornillo sinfín y sector dentado.
- Tornillo sinfín y tuerca con bolas circulantes o recirculación de bolas.
- Cremallera.
- Cremallera de relación variable.
- Dirección asistida de cremallera.
- Etc…
1.3.3.1.- Dirección de tornillo sinfín.
- Es un mecanismo basado en un tornillo sinfín. Puede ser cilíndrico o globoide. Esta unido al árbol del volante para transmitir su movimiento de rotación a un dispositivo de traslación que engrana con el mismo, generalmente un sector, una tuerca, un rodillo o un dedo, encargados de transmitir el movimiento a la palanca de ataque y esta a su vez a las barras de acoplamiento.
Tornillo sinfín cilíndrico. Tornillo sinfín globoide.
1.3.3.2.- Tornillo sinfín y rodillo.
- Formado por un sinfín globoide apoyado en cojinetes de rodillos cónicos. Un rodillo está apoyado en el tornillo sinfín, que al girar desplaza lateralmente el rodillo produciendo un movimiento angular en el eje de la palanca de ataque.
1 Tornillo sinfín de la dirección.
2 Eje de la columna de la dirección.
3 Rodillo de dirección.
4 Casquillo excéntrico.
5 Palanca de ajuste para el juego de flancos.
6 Tornillos de ajuste para el eje de la columna
de la dirección.
1.3.3.3.- Tornillo sinfín y dedo.
- Está formada por un sinfín cilíndrico y un dedo o tetón. Al girar el sinfín, el dedo se desplaza sobre las ranuras del sinfín transmitiendo un movimiento oscilante a la palanca de ataque.
1 Dedo de rodadura.
2 Tornillo sinfín.
3 Eje de la biela de mando.
4 Biela de mando de la dirección.
1.3.3.4.- Tornillo sinfín y tuerca.
- Está formada por un sinfín cilíndrico y una tuerca. Al girar el sinfín produce un desplazamiento longitudinal de la tuerca. Este movimiento es transmitido a la palanca de ataque unida a la tuerca.
1 Elementos deslizantes.
2 Tuerca de dirección.
3 Tornillo de dirección.
4 Eje de la columna de la dirección.
5 Eje de la biela de mando.
6 Biela de mando de la dirección.
7 Horquilla de dirección.
1.3.3.5.- Tornillo sinfín y sector dentado.
- Está formado por un sinfín cilíndrico, apoyado en sus extremos sobre dos cojinetes de rodillos cónicos. El movimiento se transmite a la palanca de mando a través de un sector dentado, cuyos dientes engranan con el tornillo sinfín en toma constante.
1 Eje de la biela de mando hacia
la biela de mando de la
dirección.
2 Segmento de dirección o
sector dentado.
3 Tornillo sinfín cilíndrico.
4 Eje de la columna de la
dirección
1.3.3.6.- Tornillo sinfín y tuerca con bolas circulantes o recirculación de bolas.
- Este mecanismo consiste en intercalar una hilara de bolas entre el tornillo sinfín y una tuerca. Esta a su vez dispone de una cremallera exterior que transmite el movimiento a un sector dentado, el cual lo transmite a su vez a la palanca de ataque.
1 Segmento de dirección.
2 Eje de la columna de la
dirección.
3 Tubos de retorno de las
bolas.
4 Tornillo de dirección.
5 Tuerca de dirección.
6 Tuerca de dirección.
7 Eje de la biela de mando.
1.3.3.7.- Cremallera.
- Este tipo de dirección se caracteriza por su mecanismo desmultiplicador (piñón-cremallera) y su sencillez de montaje. Elimina parte de la timonería de mando.
- Está constituida por una barra en la que hay tallada un dentado de cremallera, que se desplaza lateralmente en el interior de un cárter apoyada en unos casquillos de bronce o nailon. Esta accionada por el piñón, montado en extremo del árbol del volante, engranando con la de cremallera.
1 Barra de dirección. 6 Fijación guardapolvos.
2 Rótula barra de dirección. 7 Taco elástico.
3 Guardapolvos cremallera de dirección. 8 Caja de dirección.
4 Cremallera. 9 Sinfín de la dirección.
5 Casquillo cremallera de dirección.
- La cremallera se une directamente a los brazos de acoplamiento de las ruedas a través de dos bielas de dirección, en cuyo extremo se sitúan las rotulas que, a su vez son regulables para modificar la convergencia.
1.3.3.8.- Cremallera de relación variable.
- En las direcciones mecánicas de cremallera con relación constante, se realiza el mismo esfuerzo sobre el volante tanto en maniobras de aparcamiento como en carretera.
- La principal característica constructiva de esta dirección es la cremallera, la cual dispone de unos dientes con: Modulo variable. Ángulo de presión variable.
- Con estas modificaciones en la cremallera conseguimos hacer menor esfuerzo cuando necesitamos aparcar y una dirección más firme cuando vamos por carretera.
Dirección de cremallera de relación variable.
1.3.3.9.- Dirección asistida de cremallera.
- La propia caja de cremallera constituye el cilindro hidráulico o cárter hidráulico, de asistencia con dos cámaras y la cremallera incorpora el pistón con un embolo de doble efecto. En los extremos van colocados los retenes de estanqueidad para evitar las pérdidas de aceite. Cuando se aplica un movimiento al volante, la válvula distribuidora proporciona liquido a presión a una u otra cara del embolo y por tanto, proporciona la asistencia desplazando la cremallera de dirección en uno u otro sentido.
1.3.4.- Tirantería de dirección.
- Está constituida por un conjunto de elementos que transmite el movimiento desde el mecanismo de dirección a las ruedas.
1 Biela o palanca de mando.
2 Barra de mando.
3 Brazos o palancas de
acoplamiento.
4 Barra de acoplamiento.
5 Manguetas.
6 Rótulas.
7 Abrazaderas.
1.3.4.1.- Palanca de ataque.
- Palanca o biela de mando, va unida a la salida de la caja de dirección mediante un estriado fino. Recibe el movimiento de rotación de la caja de dirección para transmitirlo, en movimiento angular, a la barra de mando.
1.3.4.2.- Barra de mando.
- El movimiento direccional se transmite por medio de una barra de mando unida, por un lado, a la palanca de ataque y, por el otro, a las barras de acoplamiento de la dirección. En otros sistemas el mecanismo de la dirección ataca directamente los brazos de acoplamiento de las ruedas, como ocurre en las direcciones de cremallera.
1.3.4.3.- Brazos de acoplamiento.
- Estos elementos transmiten a las ruedas el movimiento obtenido en la caja de la dirección y constituyen el sistema direccional para orientar las mismas.
- Este sistema está formado por unos brazos de acoplamiento montados sobre las manguetas de forma perpendicular al eje de las ruedas y paralelos al terreno.
- Estos brazos llevan un cierto ángulo de inclinación para que la prolongación de sus ejes coincida sobre el centro del eje trasero y tienen por misión el desplazamiento lateral de las ruedas directrices.
1.3.4.4.- Barras de acoplamiento.
- También se llaman bieletas de dirección. Realizan la unión de las dos ruedas por medio de una o varias barras de acoplamiento, según el sistema empleado. Las barras de acoplamiento realizan la unión de los dos brazos para que el movimiento en las dos ruedas sea simultáneo y conjunto de ambas ruedas, al producirse el desplazamiento lateral en una de ellas.
- Están formadas por un tubo de acero en cuyos extremos van montadas las rotulas, cuya misión es hacer elástica entre los brazos de acoplamiento de las ruedas y adaptarlas a las variaciones de longitud producidas por las incidencias del terreno. Sirven además para la regulación de la convergencia de las ruedas, acortando o alargando la longitud de las barras.
1.3.4.5.- Rotulas.
- Están constituidas por un muñón cónico en cuyos extremos tiene, por una parte, la unión roscada que permite su desmontaje y, por otra parte, una bola o esfera alojada en una caja esférica que realiza la unión elástica.
- Su misión consiste en realizar la unión elástica entre la caja de dirección y los brazos de acoplamiento de las ruedas, además de permitir las variaciones de longitud para corregir la convergencia de las ruedas.
2.- DIRECCIONES DESMONTADAS EN TALLER.
2.1.- DIRECCIÓN SINFÍN CON DEDO OSCILANTE.
- Esta fotografía nos muestra la caja de dirección con dedo oscilante en su parte externa y nos marca cual es la barra que va unida con la caña de la dirección y el eje que va unido a la palanca de ataque, que nos va hacer mover las ruedas por medio de unos brazos y rotulas que van a ir unidas también a esa palanca de ataque.
- Sacaremos los tornillos hexagonales con un
vaso de 10 mm para sacar tapa de la caja de
dirección.
- Aquí observamos la caja de dirección
como está montada en su interior
donde vemos que hay un eje sinfín
que va unido a la caña de dirección y
el dedo oscilante que es el eje que va
unido a la palanca de ataque.
- Desmontaremos el dedo hacia arriba golpeando el eje de dirección del dedo oscilante con un taco de madera y el eje sinfín saldrá también hacia arriba.
2.2.- DIRECCIÓN DE CREMALLERA.
- Aquí observamos el conjunto de
dirección de cremallera con sus partes
que iremos desmontando y explicando.
- Sacar o empujar guardapolvos hacia el brazo de acoplamiento que es el eje que se ve en la fotografía que es más delgado.
- Una vez sacado hacia un lado el
guardapolvos aflojaremos la rotula
con una llave fija de 20 mm,
retiraremos el brazo de
acoplamiento de la dirección.
- Aquí observamos los ejes que forman la dirección de cremallera.
- Sacaremos la tapa, que un vaso de
24 mm, que también nos vale para
regular la holgura entre el sinfín y la
cremallera.
- Sacaremos la tuerca roscada y
embutida en la caja de
dirección teniendo cuidado
con no golpear el eje sinfín.
- Retiraremos el eje sinfín helicoidal hacia
afuera y también retiraremos la
cremallera hacia el exterior de la caja de
dirección.
- Aquí tenemos como engrana un eje
con otro que conforman la dirección
de cremallera-sinfín.
- Para montar la dirección sinfín-cremallera seguiremos los procesos anteriormente mencionados pero en sentido inverso.
2.3.- DIRECCIÓN SINFÍN Y RODILLO GLOBOIDE.
- Esta dirección es de tipo sinfín
con rodillo globoide, aquí se
observa los dos ejes que
componen esta dirección. Uno
que se va unir con la caña de
dirección y otro que se va a unir
con la biela de mando, el eje
con el estriado es el eje sinfín.
- Sacaremos los 4 tornillos
con un vaso de 10 mm para
sacar la tapa de la caja de
dirección.
- En esta fotografía observaremos
los dos ejes y cuáles son.
- Una vez sacados los tornillos
anteriormente, ahora retiraremos el eje
hacia afuera desmontándolo de la caja de
dirección.
- Sacaremos los tornillos con un vaso de
10 mm, teniendo cuidado con unas
laminas de no perderlas.
- Así es como acopla
un eje con otro y hace
mover la dirección.
- Para montar esta caja de dirección seguiremos los pasos anteriormente mencionados pero en sentido contrario y teniendo especial cuidado con no olvidarse de poner la laminas de ajuste.
2.4.- DIRECCIÓN CON ASISTENCIA ELECTRICA.
- Esta fotografía nos muestra como es la dirección con asistencia eléctrica, donde existe un motor eléctrico que es el que nos va a mover la dirección.
- Sacar los tornillos de torx, pero tener cuidado porque a un hay otro más por la parte de arriba del motor eléctrico. Sacaremos el motor eléctrico con cuidado hacia arriba.
- Desmontaremos la centralita de dirección que es la que va a calcular los valores dados por el giro del volante y hacernos mover la dirección haciendo mover el motor eléctrico.
- Esta centralita no tiene ninguna manipulación posible para su reparación mecánica.
- Desmontaremos la manilla con sus piezas, de la propia dirección
- También desmontaremos la carcasa o pieza que cubre la parte donde va acoplada la barra de acoplamiento de dirección.
- Sacaremos los tornillos de la carcasa de acoplamiento de la caña de dirección, como aparece en la imagen.
- Extraemos tornillos de torx para proceder a sacar el eje con un piñón reductor de plástico con captadores que sabe cuánto se mueve ese piñón.
- Sacar tornillo del cardan que se acopla en el eje de la caja de dirección donde va acoplado al eje de piñón reductor anteriormente mencionado en anteriores imágenes.
- Cuidado, sacar el tornillo para afuera si no no va a salir la barra de acoplamiento.
- Sacaremos pieza conjunta de carcasa con eje del piñón reductor de la propia caja de dirección teniendo cuidado de no golpear ese piñón por ser de plástico.
- En esta imagen tenemos el eje sinfín que engrana en el piñón que hemos sacado antes con cuidado, ahora sacaremos el eje sinfín, sacando una tuerca de 17 mm con una llave de vaso.
- Aquí tenemos el eje sinfín en el exterior de la caja de dirección que a este eje va acoplado el motor eléctrico.
- Para montar la dirección con asistencia eléctrica se realizaran los mismo pasos anteriormente mencionados pero en sentido inverso.
3.- FALLOS DE LAS CAJA DE DIRECCIÓN COMENTADAS.
3.1.- FALLOS DE LA DIRECCIÓN DE CREMALLERA (VARIABLE).
- Algunos de los fallos más comunes que puede ocurrir en este tipo de dirección son:
- Rotura de guardapolvos o fuelles de los brazos de dirección.
- Holgura en rotulas de dirección.
- Rodamientos rotos o que no giren.
- Falta de engranaje por falta de dientes en cremallera o sinfín.
3.2.- FALLOS DIRECCIÓN SINFÍN Y DEDO
- Algunos de los fallos o averías más comunes en esta dirección son:
- Rotura de guardapolvos o fuelles de los brazos de dirección.
- Holgura en rotulas de dirección.
- Rodamientos rotos o que no giren.
- Falta de engranaje en eje sinfín y el dedo o desgaste excesivo (no
tiene más regulación de aproximación entre el dedo y el sinfín.
- Holguras en las rotulas tanto de los brazos de la dirección.
3.3.- FALLOS DIRECCIÓN SINFÍN Y RODILLO.
- Los fallos más frecuentes en este tipo de dirección son:
- Holguras en la dirección; (separación entre tornillo sinfín y el rodillo) tiene
regulación.
- Rotura de guardapolvos o fuelles de los brazos de dirección.
- Holgura en rotulas de dirección.
- Rodamientos gripados.
- Holguras en las rotulas tanto de los brazos de la dirección.
3.4.- FALLOS DIRECCIÓN SINFÍN Y TUERCA.
- Algunas de las averías o fallos más comunes son:
- Desgaste tornillo sinfín.
- Desgaste tuerca.
- Holguras en la dirección entre el tornillo sinfín y la tuerca.
- Rotura de guardapolvos o fuelles de los brazos de dirección.
- Rodamientos gripados o rotos.
- Holguras en las rotulas tanto de los brazos de la dirección.
3.5.- FALLOS DIRECCIÓN SINFÍN Y SECTOR DENTADO.
- Las averías más frecuentes en este tipo de dirección son:
- Desgaste tornillo sinfín.
- Desgaste o rotura de los dientes del sector dentado.
- Holguras en la dirección entre el tornillo sinfín y el sector dentado.
- Rotura de guardapolvos o fuelles de los brazos de dirección.
- Rodamientos gripados o rotos.
- Holguras en las rotulas tanto de los brazos de la dirección.
3.6.- FALLOS EN DIRECCIÓN SINFÍN Y TUERCA CON BOLAS
CIRCULANTES O RECIRCULACION DE BOLAS.
- Algunos de los fallos o averías que se producen en esta dirección son:
- Desgaste de las bolas de recirculación con demasiadas holguras en dirección - Rotura de guardapolvos o fuelles de los brazos de dirección.
- Holguras en las rotulas tanto de los brazos de la dirección.
- Desgaste de la tuerca.
4.- DIRECCIÓN ASISTIDA ELÉCTRICA.
4.1.- DESCRIPCIÓN.
- La dirección asistida EPS (Electrical Power Steering) fabricada por DELPHI es un dispositivo de servoasistencia de la dirección que aligera el esfuerzo necesario para accionar el volante en la fase de giro, sobre todo en las maniobras a baja velocidad.
1. Dirección asistida EPS.
2. Caja de dirección mecánica.
3. Batería.
4. Centralita de derivación en el motor.
5. Centralita de derivación bajo el salpicadero.
4.2.- PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.
-La acción de giro se produce mediante el mecanismo piñón-cremallera. Al girar, la
fuerza del conductor sobre el volante se añade la acción de un motor eléctrico que, mediante un acoplamiento tornillo sin fin-rueda helicoidal que lo acopla a la columna de dirección, suministra un cierto par que aligera el esfuerzo del conductor. Una centralita dirige el dispositivo de servoasistencia de la dirección, que, midiendo el par de fuerza que se ejerce sobre el volante, la posición angular del mismo y la velocidad del vehículo, decide qué cantidad de par de fuerza debe suministrar el motor eléctrico, alimentándolo con una corriente eléctrica proporcional, haciendo girar la caña de la dirección y así proceder al movimiento en la caja de dirección piñón-cremallera.
5.- DIRECCIÓN ASISTIDA ELECTROHIDRÁULICA.
- La dirección asistida electrohidráulica desempeña la misma función que la dirección
asistida hidráulica, es decir reduce el esfuerzo de giro del volante, con la diferencia de que, en este tipo de aplicación, el accionamiento de la bomba hidráulica se efectúa mediante un motor eléctrico. Una consecuencia positiva es la posibilidad de accionar la bomba sólo cuando se gira evitando un consumo inútil de energía como en el caso tradicional de conexión del mando al motor del vehículo.
6.- SERVODIRECCION HIDRAULICA DE ASISTENCIA VARIABLE.
Este sistema permite adaptar la tasa de asistencia a la velocidad del vehículo, o lo que es lo mismo varia el esfuerzo que hay que hacer sobre el volante dependiendo de la velocidad del vehículo y del valor de fricción, esfuerzo rueda-suelo. Haciendo variar el esfuerzo que hay que hacer en el volante según la velocidad, este sistema de dirección tiene dos fases de funcionamiento:
- Cuando el vehículo está parado o circulando a muy baja velocidad, la tasa de asistencia tiene que ser grande para facilitar las maniobras cuando más falta hace.
- Cuando el vehículo aumenta la velocidad la tasa de asistencia tiene que ir disminuyendo progresivamente, endureciendo la dirección, con el fin de ganar en precisión de conducción y en seguridad.
El sistema toma los componentes de base de la dirección asistida clásica con:
- Cilindro hidráulico de doble efecto integrado en el cárter o caja de dirección.
- Depósito.
- Bomba de alta presión y regulador de presión (caudal).
- Válvula distribuidora rotativa.
- Canalizaciones.
A los anteriores se les viene añadir los elementos siguientes:
- Regulador de caudal integrado en el cárter de la válvula rotativa y constituida por un elemento de regulación cuyos desplazamientos están controlados por un motor eléctrico paso a paso o también por un convertidor electrohidráulico.
- Un calculador electrónico situado bajo el asiento del pasajero que pilota el motor paso a paso, la velocidad se le transmite por medio de dos captadores, uno mecánico y otro electrónico.
