Service.

Programa autodidáctico 225

Servodirección electromecánica

Diseño y funcionamiento

La servodirección electromecánica apoya los movimientos de mando del conductor con ayuda de un motor eléctrico, encargado de impulsar un engranaje de sin fin. El sistema trabaja en función de la velocidad y transmite al conductor una sensación de dirección directa, sin las influencias entorpecedoras causadas por el pavimento.

Con este Programa autodidácticos puede obtener una noción de esta nueva tecnología y conocer las diferencias con respecto a la probada dirección asistida hidráulica. La servodirección electromecánica se monta actualmente en el Lupo 3L TDI.

El secreto de la servodirección electromecánica

225_097

NUEVO

El Programa autodidáctico informa sobre y diseños y modos de funcionamiento de nuevos desarrollos. Los contenidos no se someten a actualizaciones.

2

Las instrucciones de comprobación, ajuste y reparación se consultarán en la documentación del Servicio Postventa prevista para esos efectos.

Atención Nota

Referencia rápida Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Parte mecánica de la dirección . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Estructura del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Parte electrónica de la dirección . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Descripción del funcionamiento. . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Esquema de funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Servicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Pruebe sus conocimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

3

Introducción Componentes de la columna de dirección Los componentes principales de la nueva dirección asistida son: - mando combinado en la columna de dirección, - tubo envolvente, - engranaje de sin fin con transmisor de posición de la dirección y transmisor del par de dirección

- motor para servodirección electromecánica, - unidad de control para la electrónica de la columna de dirección y - eje de crucetas hacia la caja de dirección mecánica.

Mando combinado en la columna de dirección

Tubo envolvente

Engranaje de sin fin

Unidad de control para electrónica de la columna de dirección

Motor para servodirección electromecánica

Eje de crucetas hacia la caja de dirección mecánica

4

225_002

Lo que conviene saber sobre el funcionamiento de la servodirección electromecánica: 1. El sistema ofrece al conductor una servoasistencia de dirección independiente de las condiciones del pavimento. 225_060

225_061

2. Los movimientos al volante del conductor se transmiten a través del eje de dirección y un husillo intermedio hacia el engranaje de sin fin y la caja de dirección.

3. El retrogiro de la dirección a la posición recta es apoyado por la servodirección electromecánica. 225_062

4. El sistema transmite al conductor el tacto correspondiente a las condiciones del pavimento. 225_063

5. El sistema vigila sus señales de entrada y salida, así como el funcionamiento de los componentes que participan. 225_066

6. La columna de dirección de seguridad es regulable en altura y corresponde al probado concepto anti-colisión del Lupo. 225_065

7. Ofrece características de protección antirrobo mediante una cerradura en el eje de dirección. 225_064

5

Introducción Cuadro general

Mando combinado y cerradura del volante

Eje de crucetas

Tubo envolvente con reglaje en altura

Unidad de control con sensores, motor eléctrico y engranaje de sin fin Caja de la dirección

El sistema de la servodirección electromecánica está agrupado en una unidad compacta. Todos los componentes, tales como la unidad de control, el motor eléctrico y los sensores necesarios para la gestión, forman parte de esta unidad. De esa forma se elimina un cableado complejo.

6

225_038

El funcionamiento de la servodirección electromecánica es básicamente diferente al de los sistemas hidráulicos.

Comparativa: Los datos técnicos ponen en relieve las diferencias. Hidráulica

Electromecánica

Peso

16,3 kg

11,3 kg

Potencia absorbida en ciudad en autopista

400 W

25 W

800 - 1.000 W

10 W

0,1l *

0,01 **

Mayor consumo en comparación con la caja de dirección mecánica, en ltr./100 km

* referido al motor SDI de 44 kW

** referido al Lupo 3L con motor 1,2 ltr. TDI

Servodirección hidráulica En el caso de la dirección asistida hidráulica, los componentes del sistema intervienen en la operación de direccionamiento detrás del eje de crucetas, estableciendo la servoasistencia por medio de presión de aceite.

Eje de crucetas

225_040

Servodirección electromecánica

En el caso de la servodirección electromecánica, la servoasistencia se establece antes del eje de crucetas. El par de la servoasistencia es suministrado en este sistema por parte de un motor eléctrico.

Eje de crucetas

225_039

7

Parte mecánica de la dirección Columna de dirección y sus componentes Los componentes esenciales de la servodirección electromecánica son: -

Eje de dirección Tubo envolvente con reglaje en altura Husillo intermedio Barra de torsión Carcasa de sensores con transmisor del par de dirección y transmisor de posición de la dirección

- Motor eléctrico y acoplamiento - Accionamiento por sin fin y rueda dentada - Carcasa de engranajes - Unidad de control para electrónica de la columna de dirección - Eje de crucetas

Carcasa de sensores con transmisor del par de dirección y Motor eléctrico

transmisor de posición de la

Husillo intermedio

dirección Acoplamiento

Barra de torsión Accionamiento por Eje de dirección

sin fin y rueda dentada

Tubo envolvente con reglaje en altura

225_017

Eje de crucetas

Unidad de control para electrónica de la columna de dirección

8

Barra de torsión Unidad ensamblada

El componente central de la servodirección electromecánica es la barra de torsión. Las características de su material permiten una deformación elástica definida en torno a su eje geométrico longitudinal. La barra de torsión establece la comunicación mecánica entre el husillo intermedio y el eje del accionamiento de sin fin.

225_044

Husillo intermedio Barra de torsión

Eje del accionamiento por sin fin con rueda dentada

225_043

Rodamiento de bolas

Funcionamiento

Unión mecánica

225_026

A través de esta unión, el husillo intermedio y el eje del accionamiento de sin fin pueden decalarse mutuamente en una pequeña magnitud. Este pequeño ángulo resulta suficiente para que el sistema pueda detectar el comienzo de un movimiento de dirección.

225_025

Retorcedura de la barra de torsión al comienzo de un movimiento de dirección

9

Parte mecánica de la dirección Engranaje de sin fin El engranaje de sin fin se aloja en una carcasa de aluminio, a la cual también va fijado el motor eléctrico. Un sin fin en el eje del motor trabaja contra la rueda dentada que se encuentra en el eje de dirección. Tiene una relación de transmisión de 22 : 1. El cuerpo de la rueda dentada y el sin fin son de metal. La corona dentada es de plástico. De esa forma se reduce la posible sonoridad mecánica.

225_020

Motor eléctrico Carcasa

Acoplamiento de goma

225_018 Eje del engranaje de sin fin con rueda dentada

10

Sin fin

Reglaje en altura El mecanismo para el reglaje de la altura va unido fijamente al tubo envolvente. La carrera regulable es de 39 mm.

225_003

Eje de crucetas

Brazo telescópico

225_009

225_023

Ambas crucetas están comunicadas por medio de un brazo telescópico corto. Sirve para compensar las longitudes del reglaje en altura y para la protección de los ocupantes en caso de una colisión frontal.

Al desplazar el volante hacia arriba se contrae el brazo telescópico. De esa forma se reduce la distancia entre el volante y la caja de dirección.

225_021

Al colocar el volante en una posición baja aumenta esta distancia y se estira el brazo telescópico. 225_024

225_022

11

Estructura del sistema

Unidad de control para la electrónica de la columna de dirección J527

Sensores

Actuadores

Motor para servodirección electromecánica V187

Transmisor de posición de la dirección G268 y transmisor del par de dirección G269

Señal de velocidad de marcha procedente de la unidad de control con unidad indicadora en el cuadro de instrumentos J285

225_041

Alternador, D+/ Borne 61

12

Testigo luminoso para servodirección electromecánica K161 en la unidad de control con unidad indicadora en el cuadro de instrumentos J285

Parte electrónica de la dirección Carcasa de sensores

Barra de torsión

El transmisor de posición de la dirección G268 y el transmisor del par de dirección G269 van alojados en una carcasa compartida. Se instala sobre el eje del engranaje de sin fin, por encima de la rueda dentada. La conexión a la unidad de control se establece a través de un conector de seis polos.

Carcasa de sensores

Eje del engranaje de sin fin

225_010

Transmisor de posición de la dirección G268 El transmisor está comunicado con el eje del engranaje de sin fin. Registra los movimientos del volante y la posición actual de la dirección.

Transmisor del par de dirección G269 225_012

El transmisor está comunicado con la barra de torsión. Detecta el ángulo de decalaje de la barra de torsión con respecto al husillo intermedio. La unidad de control calcula de ahí un par de giro. Si este par de giro calculado sobrepasa un valor de 0,01 Nm, la unidad de control se entera de que se necesita un ciclo de servoasistencia para la dirección.

225_011

13

Parte electrónica de la dirección Conexión eléctrica G268

G269

Ambos sensores están conectados con la unidad de control a través de tres cables propios de cada uno.

Efectos en caso de avería Si se avería el transmisor del par de dirección se desactiva el sistema. Si se avería el transmisor de posición de la dirección se desactiva la posición de «Retrogiro activo». En ambos casos se ilumina el testigo de avería.

J527

225_046

Estructura de los sensores Corona interior

Ambos sensores son potenciómetros de cursor. La carcasa posee una corona interior, que va encajada con un anillo de grapas en el eje del engranaje de sin fin y que se puede girar con respecto a la carcasa. Detectando el decalaje de la corona interior con respecto al elemento inferior de la carcasa, el transmisor de posición de la dirección detecta asimismo el ángulo del volante de dirección, mientras que el transmisor del par de dirección detecta una retorcedura de la barra de dirección. Dos parejas de escobillas de potenciómetro exploran la pista interior sobre la pletina en la carcasa. Esta parte es la correspondiente al transmisor de posición de la dirección. Las demás pistas sirven para transmitir las señales del transmisor del par de dirección.

Escobillas de potenciómetro Elemento inferior de carcasa

225_010

Pistas de potenciómetro

225_013 Anillo de grapas

14

El transmisor del par de dirección va situado en la corona interior. Es un anillo de plástico dotado de dos parejas de escobillas de potenciómetro. Las escobillas exploran cuatro pistas de conducción eléctrica en la corona interior. El anillo transmisor está comunicado con la tapa de la carcasa. A su vez se adapta con exactitud en la cabeza de la barra de torsión. Al retorcerse la barra, la tapa también experimenta un decalaje con respecto a la corona interior. Este movimiento es detectado por las escobillas del potenciómetro y transmitidas a la unidad de control en forma de señales a través de las pistas de conducción eléctrica en el fondo de la carcasa.

Tapa de carcasa

Escobillas de potenciómetro Anillo transmisor

Corona interior abierta 225_015 225_014

Pistas de conducción eléctrica

15

Parte electrónica de la dirección Unidad de control para electrónica de la columna de dirección J527 Va alojada en un armazón atornillado a la carcasa del engranaje de sin fin. En la regleta de conexión de la unidad de control se encastran cinco conectores, diseñados de modo que no puedan ser confundidos entre sí.

225_016

Previo análisis de los datos procedentes de los sensores, la unidad de control calcula la magnitud de servoasistencia necesaria para la dirección, en consideración de la velocidad de marcha del vehículo.

Efectos en caso de avería Si se avería la unidad de control se enciende el testigo de avería.

225_037

Empleo Conexión hacia los transmisores G268 y G269 Cables de gestión del motor Motor eléctrico, cables de fase Alimentación de tensión batería borne 30 y masa borne 31 Conexión hacia la unidad de control para unidad indicadora en el cuadro de instrumentos Borne 15, borne 61, testigo de avería, cable K, señal de velocidad de marcha

16

Color dibujado

Motor para servodirección electromecánica V187

225_019

Va atornillado a la carcasa del engranaje de sin fin, teniendo intercalado un tope elástico de goma, para evitar la transmisión de oscilaciones entre el motor y la columna de dirección. El eje del motor está comunicado con el eje del sin fin a través de un acoplamiento elástico de goma, de modo que la iniciación del funcionamiento del motor sea transmitida de una forma muy suave hacia el engranaje de sin fin. El propio motor tiene una absorción de potencia máxima de 720 W y desarrolla un par de 2 Nm. Se caracteriza por un comportamiento de respuesta extremadamente breve, para poder apoyar incluso los más rápidos movimientos de dirección.

J527

Conexión eléctrica

V187

El motor eléctrico obtiene su tensión de alimentación a través de la unidad de control para electrónica de la columna de dirección J527.

225_048

Testigo luminoso para servodirección electromecánica K161 Va alojado en el cuadro de instrumentos. Si la unidad de control comprueba la existencia de una avería en el sistema de la servodirección, se encarga de activar el testigo luminoso en la unidad indicadora del cuadro de instrumentos.

225_027

17

Descripción del funcionamiento Movimiento de dirección

Elemento

Elemento

inferior

superior Unidad de control

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; en la parte inferior se monta el transmisor de posición de la dirección.

225_071 Barra de torsión

225_070

225_012

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.

225_011

Transm. pos. de

Transm. par de

dirección

dirección

225_073 225_074 La barra de torsión se somete a retorcimiento por parte del volante.

Par de giro aplicado al volante Par de servoasistencia Par efectivo que actúa 225_081

225_086

18

Motor eléctrico

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.

225_084 225_075 La barra de torsión se mantiene retorcida, porque el conductor prosigue el giro de la dirección.

225_081

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.

225_085 225_083

Debido a la geometría de los ejes, las ruedas y la dirección retrogiran a la posición de marcha recta. Si el par de retrogiro que surge a este respecto a través de la caja de dirección resulta superior a la suma del par aplicado al volante más el par de servoasistencia, el sistema de la servodirección electromecánica inicia el retrogiro de la dirección hacia la posición de marcha rectilínea.

La torcedura de la barra se reduce.

225_091

19

Descripción del funcionamiento

Retrogiro activo

Motor eléctrico

Si el conductor suelta el volante en una curva, la barra de torsión se distensa. La electrónica se encarga de desexcitar al mismo el motor eléctrico, con lo cual se interrumpe el par de servoasistencia. 225_089 225_079

225_088

225_080

Si el vehículo todavía no se encuentra en una trayectoria rectilínea, se detecta esta particularidad a través del transmisor de posición de la dirección. Ahora se excita el motor eléctrico de modo que la dirección sea girada de forma activa a la posición de marcha rectilínea.

225_076 225_078

Par aplicado al volante Par de servoasistencia Par efectivo que actúa

225_090

20

225_088

Esquema de funciones K

D+

G268

G269

K2

S K161

J285

S

J527 C

V187 225_042

C

Alternador

V187 Motor para servodirección electromecánica

G268 Transmisor de posición de la dirección K

Conector para diagnósticos

G269 Transmisor del par de dirección J258 Unidad de control para unidad indicadora en el cuadro de instrumentos J527 Unidad de control para electrónica de la columna de dirección K2

Testigo luminoso para alternador

K161 Testigo luminoso para servodirección electromecánica S

Fusible

Señal de entrada Señal de salida Positivo Masa 21

Servicio Autodiagnóstico Se inicia con el código de dirección 44 «Dirección asistida». En el autodiagnóstico, la unidad de control para servodirección electromecánica posibilita las siguientes funciones, que se pueden consultar con el sistema de diagnóstico, medición e información de vehículos VAS 5051:

Función

Código de direcci ón

Consultar versión de la unidad de control

01

Consultar la memoria de averías

02

Borrar la memoria de averías

05

Leer bloque de valores de medición

08

Iniciar ajuste básico

04

Finalizar la emisión

06

210_102

Reparación de la dirección En la servodirección electromecánica sólo está permitida actualmente la sustitución individual de:

El engranaje con el tubo envolvente, la unidad de control y el motor eléctrico se sustituyen siempre completos y no se deben desensamblar por ningún motivo.

● el mando combinado en la columna de direccióny ● el bombín de la cerradura.

Obsérvense a este respecto las instrucciones proporcionadas en el Manual de Reparaciones.

22

Pruebe sus conocimientos

1. ¿Qué transmisor es necesario para el funcionamiento de la servodirección electromecánica? a.Únicamente el transmisor de posición de la dirección b.Únicamente el transmisor del par de dirección c.El transmisor de posición de la dirección y el transmisor del par de dirección

2. ¿Cuál es la relación de transmisión en el engranaje de sin fin? a.21:1 b.22:1 c.23:1

3. Denomine los componentes

225_071 225_070

23

Soluciones: 1.c 2.b 3. Componentes ver página 18

225

Sólo para uso interno © VOLKSWAGEN AG, Wolfsburg Reservados todos los derechos. Sujeto a modificaciones técnicas. 040.2810.44.60 Estado técnico: 1/00

❀ Este papel ha sido elaborado con celulosa blanqueada sin cloro.