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Sistema de
direccinelctricamente
asistida EPS
Nombre: Marcelo Vergara Guerrero
Fecha: 25 de octubre del 2013
Profesor: Pedro Soto
Asignatura: Control electrnico de
Chasis
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Introduccin
En el presente informe hablare sobre el sistema de direccin elctricamente
asistida EPS, del cual dar a conocer cules son sus principios de funcionamiento,
su clasificacin, sus componentes, tambin hablare de cmo se diagnostica elestado en que se encuentra la direccin asistida como tambin los
procedimientos para la reparacin de esta.
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Desarrollo
Funcin
La direccin asistida es un sistema mediante el cual se reduce la fuerza que tieneque efectuar el conductor sobre el volante de un automvil para accionar la
direccin, tambin proporciona una ayuda al conductor a realizar maniobras y al
mismo tiempo permite una menor desmultiplicacin, ganando al mismo tiempo
sensibilidad en el manejo y poder aplicar volantes de radio ms pequeo. Todo
esto mediante el acoplamiento de un mecanismo de direccin simple a un circuito
de asistencia. Pero en caso de una falla de la asistencia esta se cancela y el
sistema vuelve a ser mecnico para que el vehculo no quede inhabilitado.
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Clasificacin
El sistema de direccin EPS puede clasificarse en diferentes arquitecturas que son
definidas por el fabricante tomando en cuenta parmetros como espacio,
seguridad, economa de recursos, mantenimiento, dependiendo donde se aplica la
asistencia, las direcciones elctricas se divide en:
Column Drive.
Este sistema aplica la asistencia en la columna de direccin es el ms difundido y
el menos costoso; se monta sobretodo en vehculos pequeos, cuyo peso sobre el
tren delantero es bajo. El motor elctrico se instala sobre la parte de la columna de
direccin situada en el habitculo. De esta manera, el problema de las altas
temperaturas debajo del cap est resuelto.
Caractersticas Tcnicas: Mxima Potencia 405 W / 75 A / 12 v. Par en la columna65 N. Fuerza en la cremallera 7700 N. Rango de temperatura -40C hasta 120C.
Peso mximo 7 Kg
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Pin Drive.
Aplica la asistencia en el pin de la direccin. Es el ms simple en trminos de
implantacin. El motor elctrico se encuentra al pie de la columna de direccin a la
entrada de la cremallera. De esta manera, la columna y los cardanes no se ven
afectadas por el par suministrado por el motor elctrico y no deben estar
sobredimensionadas.
Caractersticas Tcnicas: Mxima Potencia 405 W / 75 A / 12 v. Par en la columna
65 N m. Fuerza en la cremallera 7700. Rango de temperatura -40C hasta 120C.
Rack Drive.
Aplica la asistencia en la cremallera de la direccin. Es el montaje de los vehculos
de gama alta, ya que el peso sobre el eje delantero es superior a una tonelada. El
motor elctrico est integrado en la cremallera
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Direccin convencional
La direccin es el conjunto de elementos cuya misin es la de orientar las ruedas
delanteras para que el vehculo tome la trayectoria deseada por el conductor
convirtiendo el movimiento de giro que el conductor da al volante en una
desviacin angular de las ruedas directrices
Este debe tener las siguientes caractersticas.
Seguridad: depende de la fiabilidad del mecanismo, de la calidad de los materiales
empleados y del mantenimiento adecuado.
Suavidad: se consigue con un montaje preciso, una desmultiplicacin adecuada y
un perfecto engrase.
Precisin: se consigue haciendo que la direccin no sea muy dura ni muy suave.
Si la direccin es muy dura por un excesivo ataque o pequea desmultiplicacin,
la conduccin se hace fatigosa e imprecisa; por el contrario, si es muy suave, por
causa de una desmultiplicacin grande, el conductor no siente la direccin y el
vehculo sigue una trayectoria imprecisa.
La falta de precisin puede ser debida a las siguientes causas:
- Por excesivo juego en los rganos de direccin.
- Por un desgaste desigual en los neumticos, que hace ascender a la mangueta
en cada vuelta, modificando por tanto las cotas de reglaje.
- Por la presin inadecuada en los neumticos, que modifica las cotas de reglaje y
que, si no es igual en las dos ruedas, hace que el vehculo se desve a un lado.
Irreversibilidad: consiste en que el volante debe mandar el giro a las ruedas pero,
por el contrario, las oscilaciones que toman estas, debido a las incidencias del
terreno, no deben se transmitidas al volante.
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Direccin asistida
La direccin asistida es un sistema mediante el cual se reduce la fuerza que ha de
efectuar el conductor sobre el volante de un coche para accionar la direccin.
Los tipos de direccin asistida son:
Hidrulica
Las direcciones hidrulicas fueron de los primeros modelos de direccin asistida
que se utilizaron junto con las de vaco. Son las ms habituales en toda clase de
vehculos aunque estn siendo sustituidas por las electro-hidrulicas y elctricas.
La direccin hidrulica utiliza energa hidrulica para generar la asistencia. Para
ello utiliza una bomba hidrulica conectada al motor.
Para el funcionamiento aprovecha la propia cremallera como pistn hidrulico paragenerar la asistencia. De esta forma, cuando el conductor gira el volante el sensor
hidrulico permite el paso del fluido hacia uno de los lados del pistn, aumentando
la presin en ese lado y haciendo que la cremallera se desplace axialmente hacia
el lado al que el conductor gira el volante. Una vez que el conductor deja de girar
el volante la presin se iguala y la cremallera queda en su posicin original.
Electro-hidrulica
La direccin electro-hidrulica o EHPS (Electro-Hydraulic Powered Steering) es
una evolucin de la direccin hidrulica. En vez de utilizar una bomba hidrulica
conectada al motor utiliza un motor elctrico para mover la bomba hidrulica.
Su principal ventaja es que al no estar conectada al motor del vehculo evita los
problemas mecnicos asociados a una transmisin por correa. Adems reduce el
consumo de combustible. En este caso la bomba hidrulica slo funciona cuando
y al ritmo que se necesita para operar la direccin. La alimentacin del motor que
mueve la bomba se hace a travs de la batera.
Electro-mecnica
Las direcciones elctricas o EPS (Electrical Powered Steering) son el tipo msreciente de direccin asistida. Su nombre se debe a que utilizan un motor elctrico
para generar la asistencia en la direccin.
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Su ventaja frente a las hidrulicas y electro-hidrulicas es que, al no utilizar
energa hidrulica son ms ligeras y simples al eliminar la instalacin y bomba
hidrulica.
Atendiendo al lugar donde se aplica la asistencia, las direcciones elctricas se
dividen:
Column drive: aplica la asistencia en la columna de direccin.
Pinion drive: aplica la asistencia en el pin de la direccin.
Rack drive: aplica la asistencia en la cremallera de la direccin.
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Componentes
El sistema de direccin asistida elctrica se compone de un motor elctrico,
accionado por una unidad de control electrnica y una serie de sensores decaptacin e informacin de cualquier accin del sistema direccional para generar
la servo asistencia correspondiente de la direccin.
Sensor de ngulo de direccin: Va situado en la columna de direccin, entre el
mando combinado y el volante, y suministra la seal para la determinacin del
ngulo de direccin.
Sensor de par de direccin: Va ubicado en la carcasa del mecanismo de la
direccin y suministra la seal del par aplicado a la direccin.
Sensor de rgimen del motor elctrico: Forma parte integrante del motor elctrico
y no es accesible exteriormente.
Sensores de rgimen seal de velocidad: La seal de la velocidad de marcha del
vehculo es suministrada por la unidad de control del ABS, a travs de sus
captadores de ruedas.
Sensor de rgimen del motor: Ubicado en la carcasa de salida de cigeal
suministra la seal del rgimen de revoluciones del motor de combustin, a travs
de la propia UCE de inyeccin.
Calculador: Este es el encargado de tomar las seales de los sensores y calcular
la asistencia para la direccin.
Motor elctrico: Se trata de un motor asncrono con desarrollo de bajo par mximo
y de construccin simple, que permite accionamientos cortos y rpidos, por lo que
resulta muy adecuado para movimientos de asistencia de la direccin.
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Funcionamiento
Las direcciones EPS, utilizan la corriente de la batera como energa de trabajo y
solo funciona si en motor del vehculo est en funcionamiento. El esfuerzo
aplicado al volante normalmente sirve para transmitir el giro a las ruedas en los
sistemas mecnicos, con los sistemas EPS este esfuerzo es medido por un
captador de par, esta medicin es transmitida a un mdulo de control que controla
el motor elctrico de asistencia y este suministra al motor de asistencia una
corriente en funcin principalmente del esfuerzo aplicado al volante, de la
velocidad del vehculo y del rgimen del motor del vehculo, esta informacin es
registrada en mdulo de control en una cartografa de datos, esto determina la
cantidad de corriente que debe ser suministrada al motor de asistencia. La
asistencia aumentara a medida que aumente el esfuerzo aplicado al volante y
disminuir a medida que aumente la velocidad del vehculo. Con esta informacin
el mdulo de control aporta un trmino complementario que se aade a laasistencia principal para confort del conductor con las siguientes funciones,
amortiguacin y ayuda al retroceso, estas funciones hacen que a baja velocidad el
mdulo de control aporte movimiento de retroceso al punto neutral y altas
velocidades genera un par contrario al movimiento del volante para evitar pasar el
punto neutral por la inercia del motor de asistencia.
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Diagnostico
En un sistema electrnico pueden aparecer fallas visibles al igual q fallas
invisibles, como puntas de soldadura en el circuito defectuosos o sobrecargas en
el circuito que pueden quemar las lneas de corriente, incluso la humedad puede
causar problemas elctricos en el motor de asistencia o en el sensor de par, por
lo cual es importante tener la herramienta adecuada para la determinacin de la
falla.
Al realizar un diagnstico se debe tener las siguientes precauciones:
No golpear partes electrnicas, si se caen o golpean sustituirla por una nueva.
Evitar el calor y la humedad en partes electrnicas
No tocar el terminal de conexin para evitar electricidad esttica
No golpear partes del motor y del sensor de par, si se cae o golpean sustituirlo.
Principales fallas que presenta la direccin asistida:
Los sntomas de falla son los siguientes:
Endurecimiento del volante y advertencia testigo EPS
Ruido o traqueteo al girar el volante
Asistencia nicamente a un lado de giro
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Inspeccin
En condiciones normales, la luz testigo de advertencia EPS se ilumina al conectar
la llave de encendido y luego de algunos segundos de auto chequeo el testigo se
apaga automticamente. El testigo de advertencia EPS se ilumina si se produce
una falla en el sistema de asistencia. La luz de aviso del EPS puede encenderse
en varios casos, segn la falla que se produzca.
El sistema GDS inmediatamente despus de conectarlo al vehculo nos muestra
una pantalla, en la cual se debe seleccionar el modelo del vehculo, el ao, el
motor y el sistema que se quiere diagnosticar.
Una vez seleccionados los datos del vehculo y el sistema que se desea chequear,
el programa nos muestra una pantalla, la cual nos muestra lo datos del sistema
EPS como tensin de batera, seal de par, seales de velocidad del vehculo y
del motor, corriente consumida por el motor de asistencia y como est trabajando,tambin esta pantalla nos indica si en la memoria se registr alguna falla.
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Prueba de funcionamiento
Las principales pruebas de funcionamiento que se le pueden realizar al sistema de
direccin asistida elctricamente son a sus componentes y las seales con las que
trabaja cada componente tales como el sensor de ngulo de direccin, sensor de
par de direccin, sensor de rgimen de motor elctrico y el funcionamiento de la
ecu de direccin, el calculador y el motor elctrico que ayuda al movimiento de la
cremallera.
Registro de diagnostico
La prueba OBD controla la integridad y el funcionamiento del EPS y produce los
resultados pedidos por las pruebas especficas.
Adems la prueba de diagnstico de a bordo:
- Provee un rpido control del EPS que normalmente se lleva a cabo al
principio de cada procedimiento de diagnstico.
- Provee una comprobacin, despus la reparacin, para asegurarse de que
no hayan ocurrido otras averas durante el mantenimiento.
La prueba OBD se divide en 2 partes:
- Leer/borrar los resultados del diagnstico, el control y la registracin PID
Leer/borrar resultados del diagnstico
Esta funcin permite leer o borrar los DTC en la memoria de l mdulo de control
EPS.
Registro y control datos PID
Esta funcin permite acceder a los valores de unos datos, a las seales de
entrada, a los valores calculados y a las informaciones sobre el estado del
sistema.
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Procedimiento de lectura de los DTC
Conectar el WDS o instrumento equivalente al conector del DLC-2 del vehculo.
Recuperar los DTC mediante el WDS o instrumento equivalente.
Procedimiento de cancelacin de los DTC
Tras haber efectuado las reparaciones, llevar a cabo el Procedimiento de lectura
de los DTC.
Borrar los DTC mediante el WDS o instrumento equivalente.
Comprobar que se ha solucionado el problema del cliente.
Procedimiento de registro y control datos PID
Conectar el WDS o instrumento equivalente al conector del DLC-2 del vehculo.
Acceder y controlar los PID mediante WDS o instrumento equivalente.
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Reparacin
Como todas estas nuevas tecnologas, aunque son de mucha ayuda para el
confort, en el momento de las reparaciones pueden ser un poco ms complicadas
que los sistemas antiguos.
En el caso de esta tecnologa, muchas de las reparaciones que tienen que ver con
el sistema de direccin deben ser llevadas a cabo con herramientas especiales
como un Scanner automotriz. Esto para efectos de alineacin del volante,
diagnstico y adaptaciones luego de la reparacin.
Por ser un sistema de ltima generacin es recomendable llevar un vehculo con
una falla del EPS a un servicio tcnico autorizado por falta de conocimiento de
muchos tcnicos.
El ahorro de combustible en este sistema puede llegar a 0.2 kilmetros por litro decombustible, que es un ahorro significativo.
Tambin est la seguridad que da por la adaptacin que lleva a cabo el
computador en todo momento. Este sistema de direccin por lo general est
conectado a la red de computadores del vehculo compartiendo informacin y
haciendo al vehculo ms eficiente an.
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Desmontaje
Desmontaje del eje principal y la carcasa: Despus de retirar la carcasa queda
expuesto el eje principal el cual se divide en dos ejes unidos con ajustes a presin
as mismo se ve una segunda etapa, la cual cubre el pin reductor que esta
solidario al eje y unido mediante la barra de torsin al sensor de par .
Desmontaje del eje y pin reductor: El eje separado del principal y el pin de
arrastre que est unido al eje que va hacia la cremallera, este pin se mueve por
el accionamiento de un tornillo sinfn el cual esta transmite el giro del motor
elctrico de asistencia.
Desmontaje de la barra de torsin: El pin reductor y el sensor de par estn
tambin unidos a presin y con seguros, una vez retirados estos dos componentes
queda a la vista la barra de torsin, esta delgada barra est constituida de un
material elstico y est unida al sensor de par para poder medir el esfuerzo de
giro.
Despiece del sensor de par: Los contactos del sensor de par principal y auxiliar
son de tipo potencimetro, los cuales estn sometidos a desgaste. La causa por la
cual los contactos estn desgastados prematuramente, es porque el mismo sensorest sometido esta creadas por el terreno y transmitidas directamente al sistema
de la direccin. Razn por la cual que el mismo sistema implementado en otros
pases en los cuales cuentan con carreteras de excelente calidad no tienen ningn
inconveniente, el golpeteo y la vibracin hacen que en algn momento
determinado uno de los contactos dejen de entregar seal y se d una
inconcordancia de seales.
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Remplazo de componentes defectuosos
Cambio del sistema de asistencia: Una de las posibilidades aunque es la menos
recomendada es adaptar un sistema de direccin hidrulica, aunque posiblemente
solucionara el problema, probablemente acarreara otra serie de inconvenientes
como una dificultad de acople del sistema, ruidos, perdida de potencia del vehculo
y sobre todo perder la ventajas del sistema de direccin asistida elctricamente.
Reemplazar el sensor de par: Esta es la forma ms econmica y eficaz de eliminar
el problema del sensor de par provocadas por las irregularidades de las
carreteras, reemplazando el sensor de par de tipo potencimetro por un sensor de
par sin contactos de tipo magntico resistivo.
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Conclusin
Del presente informe puedo concluir que el sistema de direccin asistida
elctricamente EPS es muy bueno para el conductor ya que al conductor le brinda
gran ayuda en la conduccin y al ser electrnico el sistema es ms inteligente
llegando a diferenciar en las condiciones en que debe girar el vehculo
dependiendo de esto el sistema har la asistencia gracias a la informacin que
recibe del sensor de par, de velocidad, rpm que las toma el calculador y determina
la asistencia que necesita el conductor.
Adems este sistema ayuda a economizar combustible ya que es independiente
del motor trabaja con la energa de la batera y no agrega carga al motor tambin
es amigable con el medio ambiente ya que no ocupa ningn fluido.
Pero a pesar de esto este sistema presento una gran falla que se debi a las
condiciones del terreno por donde circulaban los vehculos, se producanvibraciones que afectaban las seales del sensor de par y la asistencia se
desactivaba y la direccin quedaba mecnica
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