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Sistemas de dirección II

Sensor de ángulo de dirección

El sensor de ángulo de dirección va situado detrás del anillo retractor con el anillo colector para el sistema airbag. Se instala en la columna de dirección, entre el mando combinado y el volante. Suministra la señal para la determinación del ángulo de dirección, destinándola a la unidad de control para electrónica de la columna de dirección a través del CAN-Bus de datos. En la unidad de control para electrónica de la columna de dirección se encuentra el analizador electrónico para estas señales.

Efectos en caso de avería
Si se avería el sensor se pone en vigor un programa de emergencia. La señal faltante se sustituye por un valor supletorio.
La servoasistencia para la dirección se conserva plenamente La avería se indica encendiéndose el testigo de averías del cuadro de instrumentos. Sistemas de dirección II
Los componentes básicos del sensor de ángulo de dirección son:

  • un disco de codificación con dos anillos
  • parejas de barreras luminosas con una fuente de luz y un sensor óptico cada una

El disco de codificación consta de dos anillos, el anillo exterior de valores absolutos y el anillo interior de valores incrementales.
El anillo de incrementos esta dividido en 5 segmentos de 72º cada uno y es explorado por una pareja de barreras luminosas. El anillo tiene almenas en el segmento. El orden de sucesión de las almenas es invariable dentro de un mismo segmento, pero difiere de un segmento a otro. De ahí resulta la codificación de los segmentos.
El anillo de absolutos viene a determinar el ángulo. Es explorado por 6 parejas de barreras luminosas.
El sensor de ángulo de dirección puede detectar 1044º de ángulo (casi 3 vueltas de volante). Se dedica a sumar los grados angulares. De esa forma, al sobrepasar la marca de los 360º reconoce que se ha ejecutado una vuelta completa del volante.
La configuración especifica de la caja de la dirección permite dar 2,76 vueltas al volante de la dirección.

Sistemas de dirección II

Si por simplificar la explicación se contempla solamente el anillo de incrementos, se aprecia por un lado del anillo la fuente luminosa y por el otro el sensor óptico (figura inferior).
La medición del ángulo se realiza según el principio de la barrera luminosa. Cuando la luz incide en el sensor al pasar por una almena del anillo se engendra una señal de tensión. Al cubrirse la fuente luminosa se vuelve a interrumpir la tensión de la señal.
Al mover ahora el anillo de incrementos se produce una secuencia de señales de tensión.
De esa misma forma se genera una secuencia de señales de tensión en cada pareja de barreras luminosas aplicadas al anillo de valores absolutos.
Todas las secuencias de señales de tensión se procesan en la unidad de control para electrónica de la columna de dirección.
Previa comparación de las señales, el sistema puede calcular a qué grados han sido movidos los anillos. Durante esa operación determina también el punto de inicio del movimiento en el anillo de valores absolutos.

Sistemas de dirección II

Sensor de par de dirección

El par de mando a la dirección se mide con ayuda del sensor de par de dirección directamente en el piñón de dirección. El sensor trabaja según el principio magnetorresistivo.
Está configurado de forma doble (redundante), para establecer el mayor nivel de fiabilidad posible.

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El sensor del par de giro acopla la columna y la caja de dirección a través de una barra de torsión. El elemento de conexión hacia la columna posee una rueda polar magnética, en la que se alternan 24 zonas de diferente polaridad magnética. Para el análisis de los pares de fuerza se emplean dos polos respectivamente.
La contrapieza es un elemento sensor magnetorresistivo, que va fijado a la pieza de conexión hacia la caja de la dirección.
Al ser movido el volante se decalan ambas piezas de conexión entre sí en función del par que interviene. En virtud de que con ello también se decala la rueda polar magnética con respecto al elemento sensor, resulta posible medir el par aplicado a la dirección de esa forma y se lo puede transmitir a la unidad de control en forma de señal.

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Efectos en caso de avería
Si se avería el sensor de par de dirección se tiene que sustituir la caja de la dirección. Si se detecta un defecto se desactiva la servoasistencia para la dirección. La desactivación no se realiza de forma repentina, sino «suave». Para conseguir esta desactivación «suave» la unidad de control calcula una señal supletoria para el par de dirección, tomando como base los ángulos de dirección y del rotor del motor eléctrico. Si ocurre una avería se la visualiza encendiéndose en rojo el testigo luminoso del cuadro de instrumentos.

Sensor de régimen del rotor

El sensor de régimen del rotor es parte integrante del motor para la dirección asistida electromecánica. No es accesible por fuera.

Aplicaciones de la señal

El sensor de régimen del rotor trabaja según el principio magnetorresistivo y su diseño es igual que el del sensor del par de dirección. Detecta el régimen de revoluciones del rotor que tiene el motor eléctrico para la dirección asistida electromecánica; este dato se necesita para poder excitar el motor con la debida precisión.

Efectos en caso de avería

Si se avería el sensor se emplea la velocidad de ángulo de dirección a manera de señal supletoria. La asistencia a la dirección se reduce de forma segura. De ese modo se evita que se interrumpa de golpe la servoasistencia en caso de averiarse el sensor. La avería se indica encendiéndose en rojo el testigo luminoso del cuadro de instrumentos.

Velocidad de marcha del vehículo

La señal de la velocidad de marcha del vehículo es suministrada por la unidad de control para ABS.

Efectos en caso de avería
Si se ausenta la señal de velocidad de marcha del vehículo se pone en vigor un programa de marcha de emergencia. El conductor dispone de la plena servoasistencia a la dirección, pero se ausenta la función Servotronic. La avería se visualiza encendiéndose en amarillo el testigo luminoso del cuadro de instrumentos.

Sensor de régimen del motor

El sensor de régimen del motor es un sensor Hall. Va atornillado a la carcasa de la brida de estanqueidad del cigüeñal.

Aplicaciones de la señal
La señal del sensor de régimen del motor es utilizada por la unidad de control del motor para detectar el número de vueltas del motor y la posición exacta del cigüeñal.

Efectos en caso de avería
Si se avería el sensor de régimen del motor, la dirección pasa a funcionar con borne 15. La avería no se visualiza con el testigo luminoso.

Motor eléctrico

El motor eléctrico es una versión de motor asíncrono sin escobillas. Desarrolla un par máximo de 4,1 Nm para servoasistencia a la dirección. Los motores asíncronos no poseen campo magnético permanente ni excitación eléctrica. La característica que les da el nombre reside en una diferencia entre la frecuencia de la tensión aplicada y la frecuencia de giro del motor. Estas dos frecuencias no son iguales, en virtud de lo cual se trata de un fenómeno de asincronía.
Los motores asíncronos son de construcción sencilla (sin escobillas), lo cual los hace muy fiables en su funcionamiento. Tienen una respuesta muy breve, con lo cual resultan adecuados para movimientos muy rápidos de la dirección.
El motor eléctrico va integrado en una carcasa de aluminio. A través de un engranaje de sin fin y un piñón de accionamiento ataca contra la cremallera y transmite así la fuerza de servoasistencia para la dirección. En el extremo del eje por el lado de control va instalado un imán, al cual recurre la unidad de control para detectar el régimen del rotor. La unidad de control utiliza esta señal para determinar la velocidad de mando de la dirección.

Sistemas de dirección II

Efectos en caso de avería
Una ventaja del motor asíncrono consiste en que también es movible a través de la caja de la dirección al no tener corriente aplicada.
Esto significa, que también en caso de averiarse el motor y ausentarse por ello la servoasistencia, sigue siendo posible mover la dirección aplicando una fuerza sólo un poco superior. Incluso en caso de un cortocircuito el motor no se bloquea. Si el motor se avería, el sistema lo visualiza encendiéndose en rojo el testigo luminoso del cuadro de instrumentos.

Unidad de control para la dirección

La unidad de control para dirección asistida va fijada directamente al motor eléctrico, con lo cual se suprime un cableado complejo hacia los componentes de la servodirección.

Basándose en las señales de entrada, tales como:

  • la señal del sensor de ángulo de dirección,
  • la señal del sensor de régimen del motor,
  • el par de dirección y el régimen del rotor,
  • la señal de velocidad de marcha del vehículo
  • la señal de que se identificó la llave de contacto en la unidad de control.

La unidad de control calcula las necesidades momentáneas de servoasistencia para la dirección. Calcula la intensidad de corriente excitadora y excita correspondientemente el motor eléctrico.
La unidad de control tiene integrado un sensor térmico para detectar la temperatura del sistema de dirección. Si la temperatura asciende por encima de los 100 °C se reduce de forma continua la servoasistencia para la dirección.
Si la servoasistencia a la dirección cae por debajo de un valor de 60%, el testigo luminoso para dirección asistida se enciende en amarillo y se inscribe una avería en la memoria. Sistemas de dirección II

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