¿Cómo funciona el sistema de dirección asistida? – Best Explanation

Introducción

La dinámica del vehículo es una parte integral de un vehículo de automóvil que es tan importante como el tren de potencia de un vehículo, ya que si necesitamos un tren de potencia para hacer funcionar un vehículo también necesitamos sistemas de dinámica de vehículos para mantener el vehículo funcionando con estabilidad, Como sabemos, el sistema de suspensión es la parte de la dinámica del vehículo que proporciona el contacto con la superficie junto con la estabilidad de giro del vehículo, pero pensemos que girar la dirección del vehículo mientras se mueve invita a muchas fuerzas a perturbar la estabilidad del vehículo, lo que da lugar a muchas preguntas como ¿Cómo se hace?. ¿Cuáles son los requisitos para dirigir el vehículo en la dirección deseada? Para encontrar estas respuestas vamos a estudiar más a fondo.

Un sistema de dirección de un automóvil es una parte integral de la dinámica de un vehículo en el que una serie de componentes mecánicos que tienen ciertos ángulos importantes se une para dirigir las ruedas delanteras del vehículo de acuerdo con la entrada proporcionada por el pasajero a través del volante.

Y el sistema de dirección asistida es el sistema de dirección avanzado en el que el esfuerzo requerido para dirigir las ruedas delanteras del vehículo de lado a lado se reduce mediante el uso de dispositivos intermedios eléctricos o hidráulicos que multiplican la fuerza aplicada por el conductor a través del volante con el fin de lograr un cambio direccional suave y rápido del vehículo.

Hoy en día todo el 80% de los coches en la carretera están equipados con el sistema de dirección asistida que se ha convertido en la necesidad básica del automóvil de hoy.

Después de la introducción de la dirección asistida en 1903, se encuentra que el número de accidentes en la carretera se reduce al límite apreciable que a su vez hace que la necesidad en un 4 ruedas motrices.

¿Por qué necesitamos la dirección asistida?

Como ya hemos discutido anteriormente una dirección asistida disminuye los esfuerzos de dirección que es la necesidad de un vehículo de 4 ruedas por lo que necesitamos una dirección asistida debido a las siguientes razones

• Respuesta rápida- Como el número del vehículo en la carretera está aumentando día a día y hoy casi el 60% de las familias del mundo están teniendo un 4 wheeler en sus casas, con este aumento en el número de vehículos el peligro de accidentes en la carretera también se incrementa, por lo que para evitar este peligro y para tomar giros rápidos requeridos por las condiciones de la carretera un sistema de dirección de respuesta rápida se requiere en un vehículo de 4 ruedas.
• Esfuerzos de dirección – Si conducimos coches antiguos como el Maruti Suzuki 800, se encuentra que el volante del coche se siente muy duro para girar cuando el vehículo va por debajo de 40 km / h (por encima de que la dirección se siente menos duro) que se encuentra para causar la fatiga al conductor mientras va en un viaje largo. Por lo tanto, un vehículo debería estar equipado con un sistema de dirección asistida para poder reducir el esfuerzo de dirección necesario para dirigir las ruedas delanteras.
• Dirección contra baches – Como sabemos, los baches de la carretera son reducidos por el sistema de suspensión, pero como el sistema de dirección está directamente unido al cubo de la rueda, una parte de la fuerza de los baches también se transfiere al sistema de dirección, que a su vez trata de dirigir el vehículo en contra de la voluntad del conductor, debido a lo cual el vehículo puede perder su estabilidad, aunque el bump steer se puede controlar mecánicamente proporcionando un radio de scrub óptimo (ángulo entre la línea central de la rueda y la inclinación del king-pin del nudillo) pero la dirección asistida lo controla de una manera más eficaz.
• Capacidad de retorno – después de tomar una curva se comprueba que la dirección vuelve automáticamente a su posición original, lo que a su vez endereza automáticamente el vehículo en movimiento. Un vehículo equipado con un sistema de dirección asistida proporciona una mejor capacidad de retorno al sistema de dirección.

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Tipos de sistema de dirección asistida

En base al método utilizado para multiplicar la fuerza de dirección hay 3 tipos de sistema de dirección asistida que son-

1. Sistema de dirección asistida hidráulica- Es el tipo de sistema de dirección asistida en el que el sistema hidráulico que tiene la bomba hidráulica accionada por el motor y los cilindros hidráulicos, se utiliza para multiplicar la fuerza de entrada del volante que a su vez reduce los esfuerzos necesarios para dirigir las ruedas delanteras del vehículo.

• Se utiliza un fluido hidráulico altamente comprimido dentro del cilindro hidráulico que aplica presión sobre el engranaje de dirección.

2. Sistema de dirección asistida electrohidráulica- Es la versión modificada del sistema hidráulico en el que la bomba hidráulica rotativa que es impulsada por el motor en el sistema de dirección asistida hidráulica se sustituye por la bomba hidráulica que es impulsada por el motor eléctrico.

• También se llama el sistema de dirección asistida híbrido debido al uso de ambos componentes hidráulicos y eléctricos.

3. Sistema de dirección asistida electrónica- Es el último tipo de sistema de dirección asistida en el que el sistema hidráulico de la dirección asistida hidráulica se sustituye completamente con motores eléctricos y sensores eléctricos, en lugar de utilizar la fuerza hidráulica, el motor impulsado por la batería del vehículo se utiliza para aplicar la fuerza en el engranaje de dirección y el par proporcionado por el motor es controlado por los sensores que detecta la posición de la columna de dirección.

• La respuesta de la dirección de este sistema es rápida y muy eficaz por lo que se utiliza en casi todos los coches nuevos de hoy.

Componentes importantes

Las partes importantes de un sistema de dirección asistida son-

1. Mecanismo de dirección – Por lo general, el mecanismo de dirección de cremallera y piñón se utiliza en la dirección asistida en la que el movimiento de rotación del volante se convierte en el movimiento transversal de las ruedas por un conjunto de engranajes de tornillo sin fin constantemente engranados llamados cremallera que proporcionan el movimiento transversal y un piñón que proporciona el movimiento de rotación.

2. Enlaces – Son las restricciones mecánicas que proporcionan el movimiento relativo entre 2 componentes, el tipo de enlaces utilizados en la dirección asistida es el de las vías de enlace que conecta la cremallera con el nudillo de la rueda con el fin de transferir el movimiento transversal de la cremallera a las ruedas.

3. Dispositivo de potencia – Como ya hemos comentado anteriormente un dispositivo multiplicador de fuerza (ya sea hidráulico o híbrido o eléctrico) se utiliza para multiplicar la fuerza del volante con el fin de reducir los esfuerzos de dirección. Este dispositivo está unido al piñón del mecanismo de cremallera.

4. Volante- Se utiliza un volante redondo dentro de la cabina (manejado por el conductor) que proporciona la entrada de dirección rotativa a los demás dispositivos de dirección con el fin de dirigir el vehículo.

Funcionamiento del sistema de dirección asistida

El funcionamiento del sistema de dirección asistida difiere con la diferencia en los dispositivos multiplicadores de fuerza utilizados. por lo que para entender el funcionamiento de la dirección asistida los 3 métodos deben ser discutidos por separado.

1. Sistema de dirección asistida hidráulica

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En este tipo de sistema de dirección asistida como hemos comentado anteriormente la fuerza hidráulica se utiliza para multiplicar la fuerza de entrada de la dirección con el fin de suavizar la dirección de las ruedas delanteras, esta fuerza hidráulica es generada por una serie de componentes que incluye el cilindro hidráulico, la bomba hidráulica del rotador, las líneas hidráulicas, el fluido hidráulico altamente comprimido y un mecanismo de acoplamiento que puede acoplar este sistema hidráulico con la cremallera del sistema de dirección.

• Cuando el conductor proporciona la entrada girando el volante, la bomba hidráulica accionada por el motor comienza a bombear el fluido hidráulico altamente comprimido a través de las líneas.

• La presión hidráulica producida por la bomba entra en el cilindro hidráulico que a su vez aplica presión sobre el pistón del cilindro.

• El pistón que está bajo alta presión comienza a moverse de un extremo a otro que a su vez empuja el fluido adicional a través de las líneas, con este movimiento del pistón la fuerza de entrada aplicada por el conductor se multiplica varias veces.

• Este fluido de alta presión enviado por el cilindro hidráulico entonces aplica la presión al piñón adjunto a través del mecanismo de acoplamiento que a su vez aplica una alta fuerza al engranaje de cremallera y la acción de dirección en las ruedas delanteras tiene lugar.

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2. Sistema de dirección asistida híbrido o semi-hidráulico

En este tipo de sistema de dirección asistida la bomba hidráulica impulsada por el motor del sistema de dirección asistida hidráulica se sustituye por la bomba eléctrica que hace que sea más fiable, esta es la única modificación realizada resto el funcionamiento de este sistema es el mismo que el sistema de dirección asistida hidráulica mencionada anteriormente.

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3. Sistema de dirección asistida eléctrica

Este sistema es el último de todos los sistemas de dirección mencionados anteriormente en este tipo de sistema de dirección como ya hemos comentado la multiplicación de la fuerza es la función del motor eléctrico en lugar del fluido hidráulico y el funcionamiento de este sistema es el siguiente-

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• Cuando el conductor da la entrada a través del volante los sensores electrónicos unidos a la columna de dirección lee la entrada y los envió a la unidad de control eléctrico del vehículo.

• La ECU del vehículo analiza estas entradas y envía la señal de voltaje al motor eléctrico colocado en el extremo de la columna de dirección cuyo engranaje está en malla constante con el engranaje del piñón.

• Debido a estas señales de tensión enviadas por la ECU el motor que es accionado por la batería del vehículo se pone en marcha y proporciona el par particular de acuerdo con el valor de las señales de tensión recibidas

• Después de que el motor se pone en marcha el engranaje que está en malla constante con el engranaje de piñón comienza a transmitir el par multiplicado al engranaje de piñón que a su vez aplica este par a la cremallera a través de la cual está unido.
• Con este par aplicado por el piñón sobre la cremallera, la cremallera se mueve, lo que a su vez dirige las ruedas delanteras (con la ayuda de los tirantes acoplados) según la necesidad.

Para una mejor comprensión de los diferentes tipos de sistemas de dirección asistida ver el video que se da a continuación:

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