Sistema de dirección. Instituto Universitario de Tecnología Industrial, I.U.T.I. Índice de la exposición. Reseña histórica. Definición. Partes principales. Elementos del sistema. Tipos de mecanismos. funcionamiento. fallas. Diagnóstico. mantenimiento. Air bag. Reseña histórica. - PowerPoint PPT Presentation
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Sistemade direccinDefinicin
Instituto Universitario de Tecnologa Industrial, I.U.T.I.ndice
de la exposicin Partes principales
Elementos del sistema
Resea histrica
Tipos de mecanismos
funcionamiento
fallas
Diagnstico
mantenimiento
Air bag
Hasta finales de los aos 30, los vehculos usaban eje delantero
rgido. Con este primitivo sistema consista en poner pivotes en los
extremos del eje, para que las ruedas pudieran girar. Una simple
barra slida se encargaba de transmitir el movimiento del timn a la
caja de direccin y de all a los brazos de direccin (terminales),
para finalizar el recorrido en las ruedas.
Resea histrica
En los aos 40 y 50 se comenzaron a utilizar en los Estados
Unidos, sistemas de asistencia de direccin, que sumados a la
desmultiplicacin lograda, hacan muy peligroso el conducir un
vehculo, ya que la direccin quedaba demasiado suave y sensible.
3 Qu es el sistema de direccin?
El sistema de direccin es el responsable de convertir cualquier
giro del volante en movimiento de las ruedas delanteras, con
precisin y suavidad. En la actualidad, la misin de los actuales
sistemas de direccin es reducir el esfuerzo que tiene que hacer el
conductor al girar el volante, a travs de un sistema hidrulico que
realiza la mayor parte del trabajo necesario para girar la
direccin.
definicin
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Partes principales
El sistema de direccin consiste:Volante de direccin.Columna de
direccin.Engranaje de direccin.Articulacin de direccin.
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Partes principales
b) La columna de direccin.
La columna de direccin consiste en el eje principal, que
transmite a la rotacin del volante de direccin, al engranaje de
direccin y un tubo de columna, que monta al eje principal en la
carrocera. El tubo columna incluye un mecanismo por el cual se
contrae absorbiendo el impacto de la colisin con el conductor, en
el caso de que sta suceda.
a) El volante de direccin
El volante del vehculo se encuentra ubicada en el frontal del
conductor, la cual es un manubrio que controla la direccin del
vehculo.
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Partes principales
d) Articulacin de la direccin.
La articulacin de direccin transmite la fuerza desde el
engranaje articulado de direccin a las ruedas delanteras. Esto
consiste de una barra combinada con brazos.
c) Engranaje de direccin. El engranaje de direccin no solamente
convierte la rotacin del volante de direccin a los movimientos, las
cuales cambian la direccin de rodamiento de los neumticos, sino que
tambin reduce la velocidad del giro del volante de direccin, a fin
de aligerar la fuerza de operacin de la direccin, incrementando la
fuerza de operacin y transmitiendo sta a las ruedas delanteras.
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Partes principales
Esquema # 1 Partes principales del sistema de direccin
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Elementos del sistema
1. Volante: Este es el componente donde se posan las manos del
conductor, para dirigir la trayectoria del vehculo. 3. Barra de
direccin: Une el volante con la caja de direccin, antiguamente era
de una sola pieza, pero en la actualidad se utiliza como mecanismo
de proteccin para el conductor en caso de colisin y est compuesta
por partes pequeas, que se doblan para evitar lesiones.2. Palanca
de reglaje: Es la palanca que permite el ajuste de la posicin del
volante o timn para obtener la altura desea, segn su comodidad, en
donde se mueve en forma vertical.
4. Juntas Universales o terminales de la direccin: Son uniones
(tipo rtula) con cierta elasticidad para absorber las
irregularidades del piso, y tiene como funcin principal unirse con
cada una de las ruedas direccionales.
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Elementos del sistema
7. Biela de mando: Son las pieza ubicadas a la salida de las
varillas la caja de direccin, que se encarga de unir la caja de
direccin con la varilla central. Es una parte exclusiva de las
direcciones de bolas recirculables.5. Mecanismo de direccin: Son
los diferentes tipos de direccin que se clasifican segn su
mecanismo de funcionamiento.
6. Guardapolvos: Es la goma que est entre la barra y la rueda,
donde es la transmisin que hace girar stas, y est ubicado casi
tocando la rueda. Si giras hacia un lado la direccin, se puede
tocar por dentro y se notars. Precisamente se llama as, porque
evita la entrada de polvo, ya que por dentro se aplica grasa para
que ste gire de manera adecuadamente.
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Elementos del sistema
8. Brazo de acoplamiento: Recibe el movimiento de la palanca de
ataque y lo transmite a la barra de acoplamiento y a las manguetas,
as como tambin hace posible que las ruedas giren al mismo tiempo.
En el brazo de acoplamiento est unida solidariamente con la palanca
de ataque.
9. Ruedas: Es el neumtico en conjunto con el rines que se
encuentra unido con el disco y que tiene la finalidad de girar el
vehculo cuando se mueva.
10. Soporte de Suspensin: Es la parte donde est vinculada al
componente del sistema de suspensin.
11. Caja de engranaje: Sistema de desmultiplicacin que minimiza
el esfuerzo del conductor.
12. Rtula: Sirven para unir varios elementos de la direccin y
hacen posible que, aunque estn unidos, y se muevan en el sentido
conveniente.
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Elementos del sistema
Pivotes: Estn unidos al eje delantero y hace que al girar sobre
su eje, y oriente a las manguetas hacia el lugar deseado.
Manguetas: Sujetan la rueda.
Eje delantero: Sustenta parte de los elementos de direccin.
Otros elementos del sistema
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Elementos del sistemaEsquema # 2 Elementos del sistema de
direccin
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Elementos del sistemaEsquema # 3 Otros elementos del sistema de
direccin
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Elementos del sistemaEsquema # 4 Palanca de reglaje del
volante
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Tipos de mecanismoMecnica o No asistida.
Cremallera Bola Recirculantes. Tornillo sinfn.
Cuando se habla de mecanismo de la direccin, se refiere al
mecanismo de la caja de direccin y existen diferentes tipos de
mecanismo de direccin, pero a pesar de su gran variedad, estn
basados en dos principales tipos, y stas se clasifican en los
siguientes mecanismos :Hidrulica o asistida.
Servodireccin coaxial Servodireccin de asistencia variable.
16 Direccin mecnica con mecanismo de cremallera.
Direccin mecnica Las rotaciones de un engranaje (pin) en el
extremo del eje principal enganchan con los dientes que son
apoyados en una barra redonda (cremallera) cambiando este giro a un
movimiento de izquierda o derecha. Estos elementos trabajan
inmersos en grasa. Por eso es importante revisar el estado de los
cauchos retenedores de este lubricante, para evitar que con su
escape produzcan desgastes en los componentes.
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Esquema # 5 Mecanismo de direccin de cremallera
Direccin mecnica
18
Esquema # 6 Mecanismo de direccin de cremallera
Direccin mecnica
19 Esquema # 7 Mecanismo de direccin de cremallera
Direccin mecnica
20 Esquema # 8 Diferentes mecanismos de cremallera.
Direccin mecnica
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Esquema # 9 Despiece del mecanismo de direccin de cremallera
Direccin mecnica
Rol retenedorTornillo sin FinCarcasaBuje de soporte de
cremalleraUniones de rtulas Internas y ExternasBotasTornillo de
Tope de AjusteResorte de Tope de AjusteVaquerita de Tope de
Ajuste
22 Direccin mecnica con mecanismo de tornillo sinfn.
Direccin mecnica Consiste en un tornillo que engrana
constantemente con una rueda dentada. El tornillo se une al volante
mediante la columna de direccin, y la rueda lo hace al brazo de
mando.
De esta manera, por cada vuelta del volante, la rueda gira un
cierto ngulo, mayor o menor segn la reduccin efectuada, por lo que
en dicho brazo se obtiene una mayor potencia para orientar las
ruedas que la aplicada al volante.
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Esquema # 10 Despiece del mecanismo de direccin de tornillo
sinfn y sector dentado
Direccin mecnica
RodamientosTapaderaTornilloTornillo sinfnTuercaArandelaTornillo
de reglajeSector dentadoCaja de la
direccinRetenedoresCasquilloChapaRetenedoresTornilloBrazo de mando
Tuerca del eje
24 Esquema # 11 Mecanismo de direccin de visinfn cilndrico y
tuercas.
Direccin mecnicaTornillo sinfn cilndrico.Mecanismo de traslacin
(tuerca).Eje de mando.Palanca de mando.Barra de
acoplamiento.Articulacin.rbol de volante.Carcaza.Horquilla de
giro.
25 Esquema # 12 Mecanismo de direccin de tornillo sinfn
globoidal y rodillo.
Direccin mecnicaTornillo sinfn cilndrico.Mecanismo de traslacin
(tuerca).Eje de mando.Palanca de mando.Barra de
acoplamiento.Articulacin.rbol de volante.Carcaza.Horquilla de
giro.
26 Esquema # 13 Mecanismo de direccin de tornillo sinfn
globoidal y rodillo.
Direccin mecnicaTornillo sinfn cilndrico.Mecanismo de traslacin
(tuerca).Eje de mando.Palanca de mando.Barra de
acoplamiento.Articulacin.rbol de volante.Carcaza.Horquilla de
giro.
27 Direccin mecnica con mecanismo de bola recirculantes
Direccin mecnica El espacio entre el engranaje del extremo
delantero del eje principal y el engranaje de sector que engancha
con ste, tiene bolas encajadas que reducen la friccin. La fuerza de
giro del volante de direccin es transmitida a las ruedas a travs de
dichas bolas, y todo este sistema es denominado: Mecanismo de bolas
recirculantes.
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Esquema # 14 Mecanismo de direccin de bola recirculante
Direccin mecnica
29 Esquema # 15 Mecanismo de direccin de bola recirculante
Direccin mecnica
Brazo PitmanSector dentadoEje de la
direccinCremalleraEngranaje
30 Esquema # 16 Mecanismo de direccin de bola recirculante
Direccin mecnica
Columna de direccinTornillo sin fin y balinesTerca
deslizanteSector dentadoBrazo pitmanTope de ajusteRetenedores y
empaquesLubricado por medio de aceite
31 Direccin hidrulica o asistida
Direccin hidrulica La direccin asistida consiste en acoplar a un
mecanismo de direccin simple, un circuito de asistencia llamado
servo-mando. Este circuito puede ser accionado por el vaco de la
admisin o el proporcionado por una bomba de vaco, la fuerza
hidrulica proporcionada por una bomba hidrulica, el aire comprimido
proporcionado por un compresor que tambin sirve para accionar los
frenos y tambin ltimamente asistido por un motor elctrico (direccin
elctrica). En resumen, la diferencia del mecanismo de direccin
mecnica e hidrulica, es que la direccin hidrulica utiliza una bomba
presurizada que permite un esfuerzo asistido al momento de
maniobrar el volante.
32 Caja de la direccin hidrulica.
Direccin hidrulica La caja de direccin hidrulica tiene la
finalidad de aportar un esfuerzo aadido cuando el conductor efecta
una maniobra sobre el volante, permitiendo una menor
desmultiplicacin en el mecanismo de mando y un volante de menor
dimetro, con lo que resulta una direccin ms sensible y una
conduccin ms cmoda. Este sistema tiene la funcin de canalizar a
alta presin (60 a 100 bar) procedente de una bomba accionada por el
motor, hacindolo llegar a uno u otro lado del embolo de un cilindro
de trabajo, segn el sentido de giro del volante.
33 Esquema # 17 Mecanismo de direccin hidrulica asistida
Direccin hidrulica
34 Esquema # 18 Mecanismo de direccin hidrulica asistida
Direccin hidrulica
35 Esquema # 19 Mecanismo de direccin hidrulica de
cremallera
Direccin hidrulica
36 Bomba del sistema de direccin.
Direccin hidrulica
Una parte importante de las cajas de direccin hidrulicas es la
bomba de asistencia del lquido hidrulico. La bomba de asistencia es
la encargada de generar la alta presin del aceite necesaria para el
funcionamiento de la caja. El movimiento lo recibe del cigeal por
medio de las poleas y correas; en ocasiones, una correa nica hace
girar a la bomba de asistencia, a la bomba de agua y al alternador.
El tipo de bomba mas utilizado es el de paletas. Lleva un regulador
el cual regula la presin de y caudal a unos 80 bar.
37 Esquema # 20 Mecanismo de la bomba direccin hidrulica.
Direccin hidrulica
Eje. Cojinete. Cuerpo de bomba. Placa de soporte del eje.
Paletas. Anillos de estanqueidad. Estator. Plato trasero. Rotor.
Tapa. Muelle. Anillo elstico de retencin. Regulador. Pasadores de
posicionamiento. Anillo elstico de fijacin del rotor. Depsito. Tapn
del depsito con varilla de nivel Plaquita de imn
38 Mecanismo de servo-direccin.
Direccin hidrulica Este sistema consiste en un circuito por el
que circula aceite impulsado por una bomba. Al accionar el volante,
la columna de direccin mueve, solamente, un distribuidor, que por
la accin de la bomba, enva el aceite a un cilindro que est fijo al
bastidor, dentro del cual un pistn se mueve en un sentido o en
otro, dependiendo del lado hacia el que se gire el volante. En su
movimiento, el pistn arrastra el brazo de acoplamiento, con lo que
acciona todo el sistema mecnico.
39 Esquema # 21 Mecanismo de direccin hidrulica por
cremallera.
Direccin hidrulica
40 Mecanismo de servodireccin coaxial
Direccin hidrulica
Esta servodireccin se caracteriza por llevar el sistema de
accionamiento hidrulico (cilindro de doble efecto) independiente
del mecanismo desmultiplicador, aplicando el esfuerzo de
servo-asistencia. coaxialmente, es decir, en paralelo con el
sistema mecnico. La servodireccin coaxial puede aplicarse a
cualquier tipo de direccin comercial, ya sea del tipo sinfn o de
cremallera.
El circuito hidrulico esta formado por un (1) depsito y una
bomba que suministran aceite a presin a la vlvula distribuidora de
mando (2). Esta vlvula acoplada a la direccin, es accionada al
mover el volante y tiene como misin dar paso al aceite a una u otra
cara del mbolo del cilindro de doble efecto (3). El cilindro puede
ir acoplado en el cuerpo de vlvulas o acoplado directamente al
sistema direccional de las ruedas (bieletas) como ocurre en las
direcciones de cremallera.
41 Esquema # 22 Mecanismo de direccin hidrulica por
cremallera.
Direccin hidrulica
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Esquema # 23 Mecanismo de direccin hidrulica por cremallera.
Direccin hidrulica
43
Esquema # 24 Elementos del mecanismo de servo-direccin.
Direccin hidrulica
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Esquema # 25 Despiece del mecanismo de direccin hidrulica por
cremallera.
Direccin hidrulica
45 Mecanismo de servodireccin de asistencia variable
Direccin hidrulica
Este sistema permite adaptar la tasa de asistencia a la
velocidad del vehculo, o lo que es lo mismo varia el esfuerzo que
hay que hacer sobre el volante dependiendo de la velocidad del
vehculo, del valor de friccin, y el esfuerzo rueda-suelo; haciendo
variar el esfuerzo existente que hay que realizar en el volante
segn la velocidad de desplazo.
Este sistema de direccin tiene dos fases de funcionamiento:
Cuando el vehculo esta parado o circulando a muy baja velocidad,
la tasa de asistencia tiene que ser mayor para facilitar las
maniobras cuando ms se requiera.
b) Cuando el vehculo aumenta la velocidad, la tasa de asistencia
tiene que ir disminuyendo progresivamente, endureciendo la
direccin, con el fin de ganar en precisin de conduccin y en
seguridad.
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Esquema # 26 Elementos de un sistema de direccin variable
Direccin hidrulica
5. Cilindro hidrulico de doble efecto6. Calculador7. Captador de
velocidad electrnico8. Captador de velocidad mecnica1. Depsito2.
Bomba hidrulica con regulador de presin3. Vlvula distribuidora 4.
Motor Paso a paso
9. Enchufe de diagnosis10. Indicador de fallo11. Indicador de
servicio12. Toma corriente (+)
47 Funcionamiento del mecanismo de cremallera
funcionamiento El tornillo sinfn est conectado con la columna de
direccin por un juego de cruces, las cuales hacen que gire de
derecha a izquierda o viceversa. Este tornillo sinfn esta conectado
por medio de unos dientes a la barra de cremallera, cuando el
tornillo sinfn gira, la barra de cremallera se desliza de un lado
al otro dentro de la carcasa. Esta barra de cremallera esta
conectada por medio de un sistema de brazos a la bocina. Este
sistema de brazos esta conformado por una rotula interna, una barra
de unin y una rotula externa. La rotula interna debe de estar
cubierta por una bota para evitar la suciedad dentro de la carcasa,
la cual podra daarse por suciedad acumulada. El tope de ajuste nos
ayuda a ajustar a la barra de cremallera con el tornillo sinfn, ya
que el desgaste de el tornillo sinfn puede causar que no logren
hacer contacto para deslizar la barra de cremallera, causando la
perdida parcial o total de la direccin del vehculo. El tornillo de
ajuste se debe de empujar en contra de la vaquerita, para que esta
logre ajustar el contacto entre la barra y el tornillo sin fin.
48 Funcionamiento del mecanismo de bolas recirculantes
funcionamiento La funcin de esta caja es un poco mas complicada
por la cantidad de partes que entran en juego, pero bsicamente su
funcin es sencilla.
El tornillo sinfn est conectado a una columna de direccin, la
cual hace girar al tornillo sin fin, cuando este gira, luego hace
que los balines se empujen uno al otro hacia arriba o hacia abajo,
en donde hacen que la tuerca deslizante tambin se deslice en ese
patrn. Cuando la tuerca se desliza, hace contacto con el sector
dentado y este gira de derecha a izquierda, el cual hace girar el
brazo pitman. El brazo pitman mueve al sistema de rotulas y brazos,
y estos a las bocinas de las llantas. Para ajustar el contacto de
la tuerca deslizante y el sector dentado, esta caja tiene un
tornillo de ajuste que empuja a el sector dentado contra la tuerca
deslizante.
49 Funcionamiento del mecanismo de servo-direccin
(estacionado)
funcionamiento El ciclo de servo-asistencia de direccin comienza
al momento en que el conductor mueve el volante. Como respuesta al
par de giro del volante se tuerce una barra de torsin en la caja de
direccin. El sensor de par de direccin (situado en la caja de
direccin) capta la magnitud de la torsin e informa sobre el par de
direccin detectado a la unidad de control de direccin asistida. El
sensor de ngulo de direccin, informa sobre el ngulo momentneo y el
sensor de rgimen del rotor del motor elctrico informa sobre la
velocidad actual con que se mueve el volante. En funcin del par de
direccin, la velocidad de marcha del vehculo, el rgimen del motor
de combustin, el ngulo de direccin, la velocidad de mando de la
direccin y las curvas caractersticas implementadas en la unidad de
control, sta calcula el par de servo-asistencia necesario para el
caso concreto y excita correspondientemente el motor elctrico. La
servo-asistencia a la direccin se realiza a travs de un segundo pin
que acta paralelamente sobre la cremallera. Este pin es accionado
por un motor elctrico. El motor ataca hacia la cremallera a travs
de un engranaje de sin fin y un pin de accionamiento y transmite as
la fuerza de asistencia para la direccin.
50
Esquema # 27 Funcionamiento del mecanismo de servo-direccin de
un vehculo AUDI A80
Funcionamiento
51 Direccin mecnica con mecanismo de cremallera
Las fallas que pueden ocurrir en la direccin se pueden evitar
con chequeo constante de sus partes, tambin hay que recordar que la
direccin es uno de los sistemas ms importantes del vehculo, y la
perdida total o parcial de este puede producir daos cuantiosos, sin
mencionar los daos a personas que pueden llegar a ser mortales.
Algunas de las fallas ms comunes son:
Desgaste de Rtulas Ruptura de botas Anillo de cremallera o buje
Desajuste de cremallera y tornillo sin fin Desgaste de hules de
soporte.
Fallas
52 Direccin mecnica con mecanismo de bolas recirculantes
Desajuste o desgaste de sector dentado. Fugas en retenedores o
respiradero. Trabamiento de caja por desgaste de balines. Dao en
brazo Pitman. Sujecin de la caja (Amarre a carrocera)
Fallas
53 La direccin de un automvil puede llegar a fallar si no se
hace el mantenimiento necesario a sus partes. Cuando uno recibe un
carro, debe revisar las siguientes partes:
El desgaste de las llantas y el juego que se halla en ellas: Con
esto se puede de determinar si las rotulas son las que estn
fallando. - El ruido: se debe prestar toda la atencin en el ruido
que se puede dar en el mecanismo y en la caja. - La tubera del
lquido de la direccin: Se debe revisar la tubera del liquido de
direccin si fuese una direccin hidrulica, ponindole atencin a
fugas, a las bajas de presiones de la bomba, estado del liquido
hidrulico, etc.
En caso de desmontar la caja de direccin: Se debe desmontar la
caja de direccin, teniendo mucho cuidado con sus partes, revisar
que todas sus partes estn en buen estado y si fuera necesario se
debe reemplazar por partes nuevas. Se debe de trabajar en un lugar
limpio y con orden.
Diagnstico
54 Para un mantenimiento correcto del sistema de direccin, se
deber realizar las siguientes revisiones:
mantenimiento
Revisar de forma peridica todos los elementos de su sistema:
- En la barra de direccin, los elementos que ms se deterioran
son los extremos de direccin, la cremallera de direccin y los bujes
de gua de la barra.
- En la columna de direccin, revisar el pin de direccin.
- En el sistema hidrulico para direcciones asistidas debers
comprobar que la presin de la bomba es la correcta y que no se
producen fugas en el circuito.
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mantenimiento
2. Verificar con el vehculo en marcha que los elementos de la
direccin (ya sea mecnica o asistida) funcionan correctamente.
Ajustar la alineacin de la direccin y equilibrar los neumticos si
fuese necesario.4. Si la direccin se vuelve dura, inestable o si
hace ruidos extraos, lo mejor es acudir al taller y pedir una
revisin completa antes de que los daos sean mayores. En el manual
de tu vehculo tambin vendrn las recomendaciones para el
mantenimiento del sistema de direccin.
3. La falta de lubricante, mala presin o desgaste excesivo de
los neumticos, el mal estado de los amortiguadores o el desgaste de
los propios mecanismos de direccin son elementos que perjudican
seriamente al sistema.
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Air bag
AIR BAG: Sistema retrctil suplementario de bolsa de aire
El sistema de bolsas de aire es un dispositivo protector. Cuando
el vehculo est equipado con este sistema, una bolsa en el volante
de direccin (en el lado del conductor) o en el panel de
instrumentos (en el lado de los pasajeros) se infla rpidamente
cuando hay una colisin, previniendo a los pasajeros de ser
aprisionado al volante o salir hacia delante contra el parabrisas u
otras piezas, y adems disminuyendo el peligro de los daos de la
colisin.
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