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Sistema de Dirección Electrónica EPS

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by

Francisco Reinosa

on 5 November 2014

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Transcript of Sistema de Dirección Electrónica EPS

Primeros Sistemas de Direccion.
Geometria de la Direccion
Breve Historia del Sistema Hidraulico de Direccion
Sistema de Direccion Hidraulica
SISTEMA DE DIRECCION ELECTRONICA EPS
Tec. Francisco Reinosa
Gracias por su atencion..¡¡
Sistemas Electro Hidraulicos.
Esquema de funcionamiento
Funcionamiento Electrohidraulico
Funciones de Compensacion y lo mas actual
Introduccion y Generalidades
del Sistema EPS
Dirección Asistida Electrónicamente EPS Electrical Powered Steering.

Una de las características importantes y que llama la atención es que en estas direcciones se eliminan todo el circuito hidráulico es decir la bomba de alta presión, depósito, válvula de distribución y ductos de canalizaciones no existen, todo es sustituido por un motor eléctrico que acciona una mecanismo conocido como “reductora” y que se compone de una corona + tornillo sinfín, que se encarga de mover la cremallera de la dirección.

El EPS también ofrece una mayor manipulación y el tacto de la dirección al tiempo que mejora la seguridad del vehículo mediante la adaptación de la torsión de la dirección de la velocidad del vehículo y proporcionar el par activo en situaciones críticas.
El sistema de dirección asistida hidráulicamente es el más utilizado comúnmente por los fabricantes de Automóviles.

Este sistema es confiable y simple, pero no libre de defectos. Hay un consumo excesivo de combustible que se genera por la resistencia que aplica la bomba hidráulica que se acopla al motor de combustión, esta bomba está siempre en operaciones mientras funcione el motor a combustión elevando el consumo de gasolina.

La nueva tecnología que se está utilizando es la dirección asistida eléctricamente: Se cambian los componentes hidráulicos por componentes electrónicos que se acciona solo en los momentos necesarios reduciendo el consumo de gasolina.

HISTORIA Y EVOLUCION DEL SISTEMA EPS
El primer sistema de dirección asistida en un automóvil al parecer, se instaló en 1876 por un hombre de apellido Fitts. Poco más se sabe de él. El siguiente sistema de dirección hidráulica fue puesto en un camión de Columbia 5 toneladas en 1903.

Francis W. Davis, un ingeniero de la división de camiones de Pierce Arrow comenzó a explorar la forma de dirección podría ser más fácil, y en 1926 inventó y demostró el primer sistema de dirección asistida práctico, luego se traslado a General Motors.
Chrysler Corporation presentó el primer coche sistema de dirección asistida de pasajeros disponibles en el mercado en el 1951 Chrysler Imperial bajo el nombre de "Hydraguide".

El sistema de Chrysler se basa en algunas de las patentes caducadas de Davis. General Motors presentó el Cadillac 1952 con un sistema de dirección asistida con el trabajo que Davis había hecho por la compañía de casi veinte años antes.
Chrysler Imperial 1951
Sistemas de Direccion Hidraulicas
Las direcciones hidráulicas fueron de los primeros modelos de dirección asistida que se utilizaron junto con las de vacío. Pero las primeras terminaron por imponerse.

Son las más habituales en toda clase de vehículos aunque están siendo sustituidas por las electro-hidráulicas y eléctricas. De forma que apenas se montan en los nuevos modelos.

La dirección hidráulica utiliza energía hidráulica para generar la asistencia. Para ello utiliza una bomba hidráulica accionada por el motor de combustión interna. Lo habitual es que esté acoplada directamente mediante una correa

Sistemas de Direccion Electro hidraulico
La dirección electro-hidráulica o EHPS (Electro-Hydraulic Powered Steering) es una evolución de la dirección hidráulica. En vez de utilizar una bomba hidráulica conectada al motor utiliza un motor eléctrico para mover la bomba hidráulica.
Su principal ventaja es que al no estar conectada al motor del vehículo evita los problemas mecánicos asociados a una transmisión por correa. Además reduce el consumo de combustible.

En este caso la bomba hidráulica sólo funciona cuando y al ritmo que se necesita para operar la dirección. La alimentación del motor que mueve la bomba se hace a través de la batería.
Funcionamiento de EPHS
La servodirección electrohidráulica se caracteriza por el grado de asistencia según sea la velocidad del vehículo y la rápidez de giro del volante. Para ello utiliza una bomba de presión de engranajes, impulsada por un motor eléctrico.

El régimen de giro del motor eléctrico lo gestiona una unidad de control. Así se consigue variar el caudal impelido por la bomba de engranajes.
Este tipo de dirección se conoce como EPHS (Electrically Powered Hydraulic Steering). A nivel de funcionamiento existen dos configuraciones en la dirección electrohidráulica, dependiendo si el vehículo dispone o no de ESP.
Ventajas del EPHS
La asistencia electrohidráulica ofrece numerosas ventajas respecto a las asistencias hidráulicas convencionales.

- Ahorra combustible, siendo unas 20 veces menor que una servodirección hidráulica convencional, en conducción moderada por autopista.

- Aumenta el confort del conductor; la asistencia es siempre la necesaria en cada momento, suave en las maniobras y rígida a medida que aumenta la velocidad del vehículo.

- Mejora la seguridad activa, debido a que la variación de la asistencia aumenta la precisión de manejo.

- Optimiza el número de componentes, ya que aprovecha las señales de otros sistemas gracias a la línea CAN-Bus.

- Simplifica y compacta el conjunto, ya que la mayor parte de componentes están agrupados en el grupo motobomba, facilitando así su ubicación en el vano motor.

- Menores cargas solicitadas al motor medite la faja de accesorios, ya que debe arrastrar a un menor número de componentes.
Tipos de Direccion EPS
Column-type EPS
Pinion-type EPS
Rack-type EPS
Rack Direct-type EPS
Componentes del Sistema EPS
Sensor de angulo de la Direccion
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
Sensor de Torque de la Direccion
El ángulo de giro de la barra se transforma en diferencial de voltaje, este sensor consiste en dos rotores unidos por una barra de torsión, un rotor de posición y un rotor de torque, al igual que el resto de sistemas este sensor entrega dos señales: una señal principal y otra secundaria, ambas señales son iguales y opuestas y muestran el par de giro aplicado en el volante.
Así cuando el volante se encuentra en posición neutral indica que no existe torque aplicado y genera un voltaje de 2,5 V equivalente al 50% de la señal.

Motor Electrico
El motor eléctrico es una versión de motor asíncrono (que cuenta con una velocidad de rotación que disiente respecto a la frecuencia de Corriente Alterna que permite su funcionamiento) sin escobillas.

Desarrolla un par máximo en el eje de salida del motor eléctrico de 4,1 Nm (3.024 lb / pie) para asistencia a la dirección amplificando el torque de giro en el engranaje de la columna de dirección dependiendo de la relación puede amplificar hasta 15 Nm el Torque de giro dependiendo del fabricante
Unidad de Control EPS
La unidad de control calcula las necesidades momentáneas de asistencia 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 asistencia para la dirección.

Si la asistencia 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.

Engranaje Reductor
El engranaje reductor es el dispositivo que comunica la torsion mecanica del motor electrico, hacia el piñon de mando de la columna de direccion dependiendo la relacion de engranaje asi sera el aumento del par o torque de asistencia en el sistema y luego transferida hacia la cremallera
Descripcion del funcionamineto del EPS
Sistema de Direccion en reposo
Para simplificar la explicación se muestra en la figura una columna de dirección con el elemento superior separado del inferior.

En la parte superior se monta el transmisor del par de dirección (sensor de torque); en la parte inferior se monta el transmisor de posición de la dirección (sensor de angulo de la direccion).
Movimiento de la Direccion
El conductor empieza a mover la dirección. Durante esa operación se produce un decalaje en la barra de torsión. El transmisor del par de dirección, que gira solidariamente con la barra de torsión, suministra a la unidad de control las señales acerca de la magnitud y el sentido de giro del par aplicado al volante.

Con ayuda de estas señales, la unidad de control calcula el par de servoasistencia necesario y excita correspondientemente el motor eléctrico. La suma del par aplicado al volante y el par de servoasistencia viene a dar por resultado el par efectivo que actúa en la caja de dirección.
Si el conductor aumenta el par aplicado al volante, se intensifica el par de servoasistencia suministrado por el motor.

Esto permite un giro suave para el mando de la caja de dirección (cremallera de direccion).
Si el conductor reduce el par aplicado al volante se reduce a su vez la torcedura de la barra.

El transmisor del par de dirección suministra por ello una señal menos intensa a la unidad de control. Corrigiendo la excitación del motor eléctrico, la unidad de control reduce el par de servoasistencia.

Debido a la geometría de los ejes, las ruedas y la dirección retrogiran a la posición de marcha recta.
Retrogiro activo

Si el conductor suelta el volante en una curva, la
barra de torsión se distensa.

La electrónica (Unidad de Control EPS) se encarga de desexcitar al mismo el motor eléctrico, con lo cual se interrumpe el par de
servoasistencia.
Si el vehículo todavía no se encuentra en una trayectoria rectilínea, se detecta esta particularidad a través del transmisor de posición de la dirección (sensor de angulo de la direccion).

Ahora se excita el motor eléctrico de modo que la dirección sea girada de forma activa a la posición de marcha rectilínea.
Diagramas Electricos EPS
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