 Servodirección eléctrica 1
Es probable que al menos todos los automóviles acaben equipándose con dirección asistida puramente eléctrica. De todos modos, en cuanto se integre alguna parte de la
conducción autónoma, la dirección asistida eléctrica será indispensable. Además, un control tan preciso de la fuerza de asistencia, sólo es posible con la dirección asistida
eléctrica.
¿Por qué este tipo de dirección asistida ahorra combustible?. Porque ninguna bomba accionada por el motor de combustión genera presión constantemente. En principio,
no se consume nada de energía si el volante no se gira. Ciertamente un poco para el control electrónico, pero lo mismo ocurre con las versiones posteriores de la dirección
asistida hidráulica.
No nos dejaremos impresionar por los ahorros de consumo 'de hasta', porque el nivel de ahorro depende en gran medida de las condiciones de funcionamiento. La segunda
ventaja que destaca es el menor esfuerzo de mantenimiento y el menor riesgo de reparaciones. No hay un circuito hidráulico que pueda tener fugas en cualquier punto. Qué
bueno sería si una innovación así ya fuera posible para el freno de servicio.
Basta con pensar en el costo que supondría un tendido de cables diferente al cambiar el volante de la izquierda la derecha. Sin embargo, esto es difícil incluso con un sistema
de dirección asistida eléctrica, a pesar del reducido número de componentes. Como muestra la imagen siguiente, la solución eléctrica requiere menos trabajo de
construcción en general, pero la concentración de piezas en un solo lugar es mayor.
Mientras no exista en la práctica un verdadero 'drive by wire', la conexión mecánica entre el volante, el mecanismo de dirección y las ruedas direccionales debe acomodarse
de una manera muy específica. Y a menudo no hay espacio suficiente en el lado derecho del compartimento del motor, lo que resulta un gran problema para los ingenieros
implicados.
Sin embargo, las ventajas con respecto al sistema hidráulico se mantienen. El ruido tan común que solía hacer un sistema de dirección asistida hidráulica cuando llegaba a
sus topes, ha desaparecido por completo. La asistencia puramente eléctrica también es más capaz de absorber ciertas fuerzas que actúan sobre las ruedas directrices.
También hay un cierto ahorro de peso, no sólo en los automóviles pequeños. Más adelante habrá que hablar de la cada vez más importante 'superposición'.
En primer lugar, se trata de un motor de asistencia eléctrica situado en la parte superior de la columna de dirección. Es muy importante que esté en el interior porque esto
elimina la necesidad de medidas de recubrimiento y sellado costosas y que requieren mucho tiempo. Al fin y al cabo, en un sistema como éste todo está junto, incluida la
comutadora, que necesitaría mucha más protección en el duro entorno del compartimento del motor, incluso en lo que respecta a la temperatura máxima.
La unidad de asistenciate también puede fijarse al extremo inferior de la primera parte de la columna de dirección, como se muestra en la siguiente imagen. Las dos
disposiciones mostradas hasta ahora son comunes para los vehículos de los segmentos A y B. No existe una disposición claramente definida para el segmento C. Sin
embargo llama la atención cómo la unidad del servo eléctrico puede caber en el pequeño espacio entre el volante y el engranaje de dirección en los automóviles japoneses
pequeños.
Aquí se puede ver la parte inferior de la columna de dirección, normalmente después de dos juntas universales. En la sección situada directamente delante de la carcasa de
la cremallera de dirección también se puede colocar una ayuda eléctrica a la dirección, especialmente si sustituye a la pieza de control de un sistema hidráulico previamente
instalada. Encontrarás una imagen en el capítulo siguiente. Aquí también puede verse con claridad el engranaje entre el eje de dirección y la cremallera.
Esta es la vista del servo desde abajo. En primer plano está la parte superior de las dos juntas cardán, que por cierto están montadas sobre rodamientos de agujas, aunque
parezcan muy delicados. Nos ocuparemos de la transmisión de fuerzas en ambas direcciones. La transmisión helicoidal, a través de la cual el motor eléctrico influye en la
dirección, se ve claramente al fondo, junto con la unidad de control debajo.
Aquí se aprecia mejor y también la protección antes mencionada. A la izquierda baja hasta la cremallera de dirección, arriba a la derecha aún se puede ver parte del ajuste
del volante, que en este caso es mecánico. Por supuesto, también están disponibles eléctricamente, pero con un enorme costo. ¿El cliente realmenterealmente quiere todo lo
que ofrece el fabricante?, ¿al menos se puede pedir como opcional?.
La dirección asistida eléctrica está conectada directamente a la cremallera mediante piñones dobles o una correa dentada (imagen de arriba). Para algunos vehículos más
grandes, un motor eléctrico en la columna de dirección sería demasiado grande. Hoy en día hemos llegado a los SUV realmente grandes (por ejemplo la serie F de Ford) con
una fuerza de asistencia de hasta 18.000 N. Por supuesto, esto incluye furgonetas más conocidas como Sprinter y Crafters.
Para automóviles pequeños se necesita menos de la mitad. En el caso de vehículos especialmente ligeros, el efecto servo fuera de la ciudad y sin necesidad de maniobrar,
simplemente se desconecta. Mucha asistencia de dirección también causa problemas con la posible respuesta en el volante. Aquí puede haber una notable falta de tacto en
el volante. El acercamiento más directo a la cremallera de dirección ya es una ayuda, incluso si luego se requiere un sensor adicional en la columna de dirección (imagen de
abajo).
Se trata de un sistema ZF con piñón doble, denominado Servolectric. Es adecuado para vehículos más pesados con una carga por eje de hasta 1.200 kg en el eje de
dirección. La fuerza sobre la cremallera de dirección puede llegar a 11.000 N. ZF promete un ahorro de hasta el 90% en comparación con la asistencia hidráulica. La
empresa destaca el proceso estandarizado en el que se fabrica este sistema de dirección y también la posibilidad de reacondicionamiento profesional.
En todos los casos, la potencia procede de motores asíncronos, porque de esta manera se puede prescindir de las escobillas, propensas al desgaste. También es
importante una elevada relación de transmisión, por ejemplo, mediante una transmisión planetaria o, más sencillamente, un tornillo sin fin. Cuando está conectada a la
columna de dirección, se encuentra en un amplio rango en torno a 15:1. Eso sí, esta no es la relación de dirección. Para una transferencia más precisa de las condiciones del
chasis al volante, incluso la regulación en profundidad se puede montar con rodamientos de bolas.
A pesar de lo relativamente compacto de todo el sistema, se requiere mucho esfuerzo. Por ejemplo, se determina la situación del motor eléctrico y la velocidad de rotación
del volante y se transmiten a la unidad de control. Ésta mide, por ejemplo, la temperatura de sus propias etapas de potencia de salida. Naturalmente, esto crea muchas
condiciones para una posible reducción o desconexión del par de apoyo.
En la imagen de arriba se puede ver otra ventaja totalmente inesperada de la dirección asistida puramente eléctrica. Es mucho más fácil su integración en un automóvil
clásico con dirección rígida que la dirección hidráulica. Actualmente está disponible para muchos modelos. Sin embargo, se debe comprobar si el vehículo sigue cumpliendo
todas las condiciones de originalidad después de la conversión o si ha renunciado deliberadamente a ello. También sería interesante el posible desmontaje.
Una vez más, el motor eléctrico está dispuesto en paralelo a la cremallera y el accionamiento es mediante piñones dobles. Accionamiento de piñón simple: También
dispuesto en paralelo para engranajes rectos, en ángulo recto para engranajes cónicos. Al lado está la conexión eléctrica corta al módulo de control en la parte inferior de la
columna de dirección. Sólo en términos de conjunto, la asistencia eléctrica de dirección es más atractiva para los fabricantes de automóviles que la hidráulica.
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