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LA DIRECCIÓN
La dirección es el sistema encargado de proporcionar el giro adecuado a las ruedas delanteras del automóvil mediante la acción que el conductor ejecuta sobre el volante para que tome la trayectoria deseada. La dirección ha de reunir una serie de cualidades que le permitan ser capaz de ofrecer:
seguridad activa
seguridad pasiva
comodidad
suavidad
precisión
facilidad de manejo
estabilidad.

Un sistema de dirección ha de ser capaz de hacer retornar por sí mismo a las ruedas delanteras a la posición original de marcha recta al final de una curva (autoguiado). También han de tenerse en cuenta los factores de peso propio del vehículo (carga sobre eje), así como la gran superficie de contacto de los neumáticos. Todas estas fuerzas de rozamiento necesitarán del desarrollo de diferentes mecanismos de dirección que permitan una conducción que cumpla con las necesidades expuestas anteriormente.

Los órganos que intervienen en la dirección han de ser robustos de construcción y con los ajustes precisos. En caso de colisión, dada la inmediatez de la columna y el volante de la dirección con el conductor, está legislado que adopte un cierto grado de deformidad toda la columna de la dirección para evitar mayores daños. También para una buena adaptabilidad a la altura de cada conductor y mejorar así los aspectos de comodidad, se puede variar la posición de altura del volante según las necesidades.

GEOMETRÍA DEL EJE DELANTERO
Uno de los factores de seguridad más importantes en la marcha del automóvil está en la dirección. Una seguridad que no sólo se requiere a alta velocidad sino obteniendo una mayor maniobravilidad. Para ello es muy conveniente que el círculo de giro, dependiente directamente del círculo de la dirección, quede lo más reducido posible ya que resultará decisivo para la maniobravilidad. El círculo de dirección va a depender de dos factores principales: el tamaño del paso de rueda y la construcción de la tirantería de la dirección.

ESTRUCTURA DE LA DIRECCIÓN
Para transmitir a las ruedas el movimiento de giro del volante efectuado por el conductor son necesarios varios componentes, los cuales pueden diferir según el modelo de automóvil. Básicamente el movimiento se transmite a las ruedas delanteras mediante:
el volante
el eje de la columna de la dirección
el mecanismo de la dirección
la tirantería de la dirección.

El mecanismo de la dirección se encarga de desmultiplicar la fuerza ejercida por el conductor sobre el volante, transformando el movimiento de este en movimiento de tracción o empuje de las barras de acoplamiento. Mediante la biela de mando de la dirección o la cremallera de la dirección se transmite el movimiento transformado a la tirantería de la dirección. Esta tiene la misión de transmitir el movimiento de salida del mecanismo de dirección a las ruedas.

SISTEMA DE DIRECCIÓN ASISTIDA HIDRÁULICA
La necesidad de conseguir un mayor esfuerzo para realizar el giro de las ruedas delanteras se hace notar especialmente en diferentes situaciones: velocidad reducida, baja presión de inflado, ruedas con gran superficie de contacto con el suelo, curvas cerradas, etc. Para ello se hace cada vez más necesario la implantación de sistemas de asistencia hidráulica en la mayoría de los vehículos actuales. Las partes principales que integran básicamente un sistema de dirección asistida son:
la fuente de energía
la válvula de regulación
el cilindro de dirección.

DIRECCIÓN ASISTIDA ELÉCTRICAMENTE
Principio de funcionamiento Un motor eléctrico produce un par de asistencia en función del esfuerzo ejercido sobre el volante por el conductor. Este par de asistencia es aplicado a las ruedas por el intermedio de la cremallera y es modificado permanentemente por las leyes de control, para reducir el esfuerzo de giro del conductor. Las leyes de control de una dirección asistida eléctrica comportan, además de la asistencia principal, un retorno activo del volante, una compensación de la carga que pesa sobre la columna de dirección, denominada también compensación de inercia y una amortiguación comparable a la de una dirección con asistencia hidráulica.

Asistencia principal
Para calcular el par que el motor eléctrico debe proporcionar, la unidad electrónica de la dirección asistida tiene en cuenta el par ejercido sobre el volante y la velocidad del vehículo, estando estas dos magnitudes físicas medidas respectivamente por el captador de par de giro y el captador de velocidad. Para alimentar el motor eléctrico,
el mando de potencia del calculador electrónico produce una corriente eléctrica de asistencia que corresponde al par calculado. De la misma manera, la dirección puede estar muy asistida a baja velocidad para facilitar las maniobras, y netamente más dura a alta velocidad para mantener la trayectoria.

Retorno activo
Cuando el conductor suelta el volante a la salida de una curva, la dirección asistida eléctrica ejerce un par de retorno, que alinea las ruedas más rápidamente. Este par de retorno, denominado también retorno activo, depende evidentemente del ángulo de giro de las ruedas y de la velocidad del vehículo. El calculador determina el par de retorno (o corriente de retorno) en función del ángulo de giro para una velocidad dada, a menos que se graben un conjunto de valores en su memoria.

Compensación de inercia
A causa de la masa que el motor eléctrico añade a la dirección, ésta es menos ligera. Para compensar la falta de reacción, hace falta girar el volante más rápido suministrando antes corriente eléctrica al motor: es la compensación de inercia. Cuando el conductor gira rápidamente el volante (de 0 a 20 grados) para evitar un obstáculo, la compensación de inercia interviene en función de la velocidad del vehículo y de la velocidad de rotación del motor eléctrico.

Amortiguación
Entre los sistemas de seguridad con que cuenta una asistencia eléctrica, la amortiguación permite evitar el eventual fenómeno de embalamiento de la asistencia. El par de amortiguación (o corriente eléctrica de amortiguación) está calculado en una cartografía memorizada en el calculador. Sólo queda a continuación quitarle al motor eléctrico la corriente de amortiguación, que aumenta, por supuesto, con la velocidad de giro y la velocidad del vehículo.

Tres arquitecturas mecánicas
El montaje sobre la columna de dirección Es el más difundido y el menos costoso; se monta sobretodo en vehículos pequeños, cuyo peso sobre el tren delantero es bajo. El motor eléctrico se instala sobre la parte de la columna de dirección situada en el habitáculo. De esta manera, el problema de las altas temperaturas debajo del capó está resuelto.

El montaje sobre el piñón
Es el más simple en términos de implantación. El motor eléctrico se encuentra al pie de la columna de dirección a la entrada de la cremallera. De esta manera, la columna y las cardanes no se ven afectadas por el par suministrado por el motor eléctrico y no deben estar sobredimensionadas.

El montaje sobre la cremallera
Es el montaje de los vehículos de gama alta, ya que el peso sobre el eje delantero es
superior a una tonelada. El motor eléctrico está integrado en la cremallera.

Sinóptica y electrónica del sistema
Los datos suministrados por el captador de par de giro constituyen una información crucial para las leyes de control del motor eléctrico. En consecuencia, el transmisor está duplicado, y las dos señales obtenidos son comparadas permanentemente por el programa memorizado en el microprocesador. En caso de desacuerdo, la asistencia es suprimida inmediatamente. Una parte del programa dedicado a la DAE abarca el autodiagnóstico y el modo de funcionamiento de emergencia. En cuanto al mando de potencia del motor eléctrico, está constituido por un tren de impulsos (puente en H para un motor de corriente continua), denominado también modulación de amplitud (PWM, Pulse Width Modulation). El principio de esta regulación de corriente es el mismo que el de la relación cíclica de apertura (RCO), utilizado por ejemplo para comandar una electroválvula: un pulso cuadrado se modifica en un pulso de pico, lo que permite abrir más o menos la válvula.

Por lo demás, el bus CAN transmite al calculador electrónico los parámetros (la velocidad del vehículo, etc..) que intervienen en el cálculo del grado de asistencia. En el futuro, la comunicación entre los órganos de un vehículo se efectuará de manera tan natural que la dirección asistida eléctrica estará integrada en el conjunto de los equipamientos de seguridad: frenado electrohidráulico (EHB), regulador de velocidad (ACC).

ESP
ESP proviene de las siglas de “ Elektronisches StabilitätsProgram” (programa electrónico de estabilidad). La función es soportada por el calculador del sistema de frenos, al igual que las funciones que veremos más adelante. Todas estas funciones intentan asistir al conductor en situaciones en las que es muy difícil el control del vehículo, como puede ser el cruce de animales en la trayectoria del mismo, compensando las maniobras excesivas por parte del conductor, manteniendo la trayectoria determinada y la estabilidad del vehículo. Estudiaremos aquí varias funciones implementadas sobre la programación del calculador de frenos, instaladas para realizar la conducción mucho más segura.

Con los avances tecnológicos sufridos por el mundo de la automoción en los últimos años, incrementando la potencia y las prestaciones de los vehículos, se demostraba que el conductor con una experiencia media no bastaba para controlar el comportamiento de su vehículo. Eran necesarios nuevos sistemas electrónicos, debido al tiempo de reacción necesario, capaces de ayudarle en esta labor. Aunque los sistemas de ABS ya existían desde los años 40 en forma de sistemas mecánicos, en la década de los 60 fueron normalizándose e integrando la electrónica en su funcionamiento.



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