Este documento describe el sistema de dirección asistida eléctrica (EPS) en vehículos. El EPS utiliza un sensor de par, un sensor de ángulo y un motor eléctrico para asistir la dirección mediante la detección de la fuerza aplicada al volante y la posición de este. El sistema ofrece una dirección más suave y eficiente energéticamente en comparación con los sistemas hidráulicos tradicionales.

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DIAGNÓSTICO Y REPARACIÓN DEL
SISTEMA DE SUSPENSIÓN,
DIRECCIÓN Y FRENOS

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SISTEMA DE DIRECCIÓN CON ASISTENCIA
ELÉCTRICA EPS

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OBJETIVOS
Con la información proporcionada, al término de la sesión
el estudiante será capaz de describir las partes, explicar el
funcionamiento y realizar cálculos del sistema de dirección
con asistencia eléctrica, mencionando acciones para el
cuidado del medio ambiente y la salud.

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Volante
Columna
Eje
Bomba
Depósito Manguera y tubo
Cremallera y piñón
ECU
Volante
Eje
Cremallera y Piñón
Motor
Sensor de par
y de ángulo
Columna
Dirección asistida hidráulica Dirección asistida electrónica

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SIST DE DIRECCIÓN CON ASISTENCIA ELÉCTRICA EPS
La EPS (Servodirección eléctrica) utiliza un motor eléctrico para generar el
par de asistencia para el funcionamiento de la dirección y reducir el
esfuerzo de dirección.

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La servodirección hidráulica utiliza la potencia del motor para
generar la presión hidráulica y conseguir el par de asistencia. Dado
que la EPS utiliza un motor, no requiere la potencia del motor y
mejora la economía del combustible.

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La Dirección Asistida EPS, utiliza un motor eléctrico para asistir la
dirección de poder. Este es un sistema de dirección con motor
independiente.
También llamada Dirección Eléctrica de
Poder, opera el motor de acuerdo con
la condición de dirección, ofreciendo de
esta manera características óptimas de
dirección.

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El sistema EPS es amigable con el medio ambiente debido a que no
utiliza aceite de dirección. Debido a su bajo peso y menos componentes,
se reduce el consumo de combustible.
Recientemente, los vehículos equipados con EPS han aumentado y se
espera que el EPS reemplace los sistemas de dirección hidráulicos de
asistencia.

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El EPS esta dividido en tres tipos de acuerdo con la ubicación del motor,
tipo Columna, tipo Cremallera y tipo Piñón.

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En general los sistemas EPS están compuestos por los siguientes
componentes:
Componentes principales
1. Módulo de control
2. Sensor de torque
3. Sensor de ángulo
4. Motor eléctrico
5. Engranaje de reducción
6. Luz de advertencia EPS
Módulo de
Control
Engranaje de
reducción
Motor
Eléctrico
Sensor de
Torque
Sensor de
Ángulo

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El Módulo de Control (ECU de la EPS) recibe las señales
procedentes de diversos sensores, estima el estado actual del
vehículo, y determina la corriente de asistencia que debe aplicarse
al motor CC.
Módulo de Control

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Cuando el conductor mueve el volante, el par de dirección se aplica
al eje de entrada del sensor del par de apriete a través del eje
principal de dirección.
Sensor de torque (Sensor de par)

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Este sensor se encarga de enviar
señal a la unidad de control
electrónica de la fuerza a la que el
conductor realiza los giros del
volante, además de la dirección a
la que gira.

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Este sensor cuenta con dos sensores
internamente, el primario y el secundario,
esto es para que ambos sensores
monitoreen que las señales estén en
concordancia, cuando cualquiera de los
dos sensores detectan que no están en
concordancia, la ECU bloquea el motor y
deja el sistema de dirección en modo
mecánico.

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Los anillos de detección 1 y 2 están
colocados en el eje de entrada
(lado del volante) y el anillo de
detección 3 en el eje de salida (lado
del engranaje de la dirección).
El eje de entrada y el eje de salida
están conectados mediante una
barra de torsión.

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Los anillos de detección tienen en
su circunferencia exterior espiras de
detección sin contacto para formar
un circuito de excitación.
Cuando se genera el par de
dirección, la barra de torsión se
retuerce, generando una diferencia
de fases entre los anillos de
detección 2 y 3.

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En base a esta diferencia de fases,
se envía a la ECU una señal
proporcional al par de entrada.
En base a esta señal, la ECU
calcula el par de asistencia del
motor para la velocidad del vehículo
y acciona el motor.

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Existen tres tipos de sensores de par:
SENSOR PAR INDUCTIVO, el cual induce corriente cuando gira.
SENSOR PAR DE EFECTO HALL, el cual deja pasar la corriente
dependiendo de la velocidad de giro.
SENSOR PAR RESISTIVO, el cual consiste en una resistencia variable y
el voltaje va variando dependiendo de la posición de la dirección.

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Este sensor se encarga de verificar el ángulo del volante y de las
ruedas, pero hay vehículos que no traen este sensor ya que el sensor
de par cumple la misma función de saber la dirección del volante.
Sensor de ángulo de giro
Este sensor puede ser de efecto hall
o de barrera luminosa.
Los vehículos que traen este sensor
lo hacen para corroborar ambos
resultados en la toma de decisiones
de la computadora del ángulo de
dirección.

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Motor y mecanismo de reducción
El motor consiste en un rotor,
un estátor, y un eje del motor.
El mecanismo de reducción
consiste en un engranaje de
tornillo sin fin y en un
engranaje de rueda.

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✓ El motor eléctrico opera con 12V DC y de 0 a 60A
✓ Tiene una capacidad angular de 560°
✓ Relación de giro: 15 a 1 (volante 1° grado el motor 15°)
✓ Relación de torque: 1 N/m transmitirá 15 N/m
✓ Al instalar nuevamente requiere de centrar su referencia a 0°, en
sincronización con el sensor de ángulo.

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El par que genera el rotor se
transmite al mecanismo de
reducción. A continuación,
este par se transmite al eje de
dirección.
El engranaje de tornillo sin fin
está apoyado en los cojinetes
para reducir el ruido.

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Motor con escobillas
Motor BLAC
Par
Ángulo de
Dirección
Cálculo del par
asistido

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¿DÓNDE SE INSTALAN LOS MOTORES ELÉCTRICOS?
EN LA COLUMNA DE DIRECCIÓN
El primer sistema es el más común
y menos costoso, el motor eléctrico
se instala sobre la columna de
dirección, los sensores de torque y
ángulo se instalan en la misma
columna de dirección.
Diseñado para vehículos ligeros,
genera bajo torque.

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INTEGRADO EN LA PROPIA CREMALLERA
En el segundo caso, el motor eléctrico está integrado en la propia
cremallera, añadiendo más peso sobre el eje delantero. Sin embargo,
es capaz de aplicar mas torque al giro de la dirección, se instala en
vehículos comerciales de cargas medias.
Los sensores, en cambio, se instalan en el eje del piñón.

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SOBRE EL PIÑÓN DE DIRECCIÓN
Se encuentra al pie de la columna de dirección uniendo al motor
directamente con el piñón de dirección, lo que lo hace muy rápido y
preciso. Es un Set completo de módulo y sensores.
Utilizado en vehículos ligeros de pasajeros.

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Tipo columna Tipo piñón Tipo cremallera
Adecuada para vehículos
pequeños y medianos
Adecuada para
vehículos intermedios
Adecuada para
vehículos grandes

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Sensor de temperatura del módulo de dirección
Si el módulo de control de la dirección
detecta temperatura alta, la magnitud de
asistencia se disminuye al 60% para
reducir la temperatura del sistema con el
objetivo de evitar daños térmicos a los
componentes de la dirección.
El módulo de control de la dirección utiliza niveles de tensión y al
sensor de temperatura interno para calcular una temperatura estimada
del sistema.

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Entradas y salidas

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Ventajas de la dirección con asistencia eléctrica:
Una ventaja de la dirección eléctrica,
en comparación con los sistemas
hidráulicos, reside sobre todo en la
particularidad de que se puede
renunciar a la presencia del sistema
hidráulico.
De ello se derivan otras ventajas, tales como:

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Se suprimen los componentes hidráulicos, como la bomba de
dirección, cañerías y mangueras, depósitos de líquido, válvulas,
poleas, correas, etc.

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Menor sonoridad
Se elimina el líquido hidráulico
Reducción del espacio requerido
Reducción del consumo energético
Se elimina el complejo entubado y cableado

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Se consigue una clara reducción del consumo de energía.
A diferencia de la dirección hidráulica, que requiere un caudal volumétrico
permanente, la dirección con asistencia eléctrica solamente consume
energía cuando realmente se mueve la dirección.
Con esta absorción de potencia
en función de las necesidades se
reduce también el consumo de
combustible.
La reducción del consumo
energético sobre 100 kilómetros
es de 0,2 hasta 0,5 litros.

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El conductor obtiene una sensación óptima al volante en cualquier
situación, a través de:
✓ una buena estabilidad rectilínea (el
retrogiro de la dirección a la posición
de marcha recta es apoyado
activamente por la dirección eléctrica),
✓ una respuesta directa, pero suave a
las instrucciones de dirección,
✓ sin reacciones desagradables sobre
pavimento irregular.

36. Controla el motor con el par,
el ángulo de dirección y la
velocidad del vehículo
Detectan el par y las direcciones de
conducción
Entradas del conductor
(dirección y par de
conducción)
Transfiere el par
desde el engranaje
roscado al piñón
Convierte el par del piñón a
movimiento de la cremallera
Convierte fuerza eléctrica
en fuerza mecánica
En resumen:
3. Unidad de control
electrónico
4. Motor BLAC
5. Eje
2. Sensores de par y de ángulo
1. Volante
6. Cremallera y Piñón

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