UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS

E.S.P.E

EXTENSIÓN LATACUNGA

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA

CARRERA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

ASIGNATURA: MANTENIMIENTO MECÁNICO AUTOMOTRIZ II

TEMA: SISTEMA DE DIRECCIÓN

INFORME: N° 3

ALUMNO: TITUAÑA TITUAÑA JOFRE DARIO

FECHA DE ENTREGA: 24 DE NOVIEMBRE DEL 2014

LATACUNGA – ECUADOR

TEMA: Sistema de Dirección

SUBTEMA: Dirección hidráulica

OBJETIVOS:

Identificar las partes estructurales que conforman la dirección hidráulica y

describir detalladamente cada una de ellas.

Analizar y reconocer los diferentes tipos dirección hidráulica y redactar su

funcionabilidad.

Efectuar practica mecánica y dinámica para conocer físicamente la dirección

hidráulica.

Realizar un informe de la práctica para evidenciar lo aprendido.

MARCO TEÓRICO

Servodirección.

Son sistemas de dirección sobre los que se aplica servoasistencia.

Dados los compromisos observados durante el estudio de las características del sistema

de dirección, en el que quedaba de manifiesto la dificultad de conseguir un accionamiento

suave, y al mismo tiempo rápido, la mayoría de los turismos de hoy en día han adoptado

la servoasistencia, para el accionamiento de la dirección.

A todo ellos se le suma el incremento de peso de los modernos automóviles, así como el

empleo de secciones de neumáticos mayores, todo lo cual incrementa el esfuerzo a

ejercer para el accionamiento de la dirección.

Se habla por tanto de servodirecciones, cuando parte del esfuerzo a ejercer para el

accionamiento de la dirección es efectuado por un mecanismo de servoasistencia. Aunque

casi todo lo que se consigue son ventajas, también presenta algún inconveniente:

Ventajas

Mayor suavidad de accionamiento, al precisarse sede menos esfuerzo para el

accionamiento.

Mayor rapidez de accionamiento, ya que la disminución de esfuerzos permite

emplear relaciones de desmultiplicación más bajas, siendo necesario girar el

volante un menor número de grados.

Mayor estabilidad direccional, puesto que permite incrementar el valor de las

cotas de dirección que favorecen el auto alineado, sin que el mayor esfuerzo de

accionamiento que ello trae consigo, recaiga sobre el conductor.

Inconvenientes

Ligero incremento de consumo del vehículo, por las pérdidas añadidas que

supone el accionamiento de la servoasistencia, especialmente en caso delas

bombas de arrastré mecánico.

Mayor sofisticación mecánica, por el superior número de elementos que

componen el sistema de dirección. Eso afecta al precio de adquisición, y en

menor medida, al de mantenimiento.

En algunos sistemas empleados de vehículos veteranos, el accionamiento

pecaba de ser excesivamente sensible, por exceso de asistencia. Este hecho

vuelve a repetirse en algunos modelos actuales, que emplean asistencia de tipo

eléctrico.

Dirección hidráulica o servoasistencia hidráulica

Son sistemas de dirección a los que se aplica una servoasistencia de tipo hidráulico.

En la que se recurre a un circuito hidráulico con aceite o presión como sistema

para generar potencia, con la que suplir parte del esfuerzo a ejercer para accionar

el volante este sistema sea aplicado sobre sistemas de dirección, tanto de

cremallera como de tornillo sin fin, siendo, hasta ahora, el más empleado en

turismos (véase la figura 1).

Fig. 1 Funcionamiento del sistema de dirección hidráulica

Elementos del sistema hidráulico.

El sistema hidráulico está formado por una serie de elementos comunes, presentándose

las diferencias en el elemento de actuación, según el tipo de mecanismo de dirección.

1. Funcionamiento básico

El aceite es sometido a presión en la bomba, de donde parte hacia el resto

del circuito estando su caudal, presión y trayectoria controlados por una

serie de válvulas reguladoras cuando se requiere asistencia, el aceite índice

sobre las llamadas cámaras de presión (Una para el accionamiento a

izquierdas y otra para el accionamiento a derechas) en las que índice sobre

una superficie desplazable, generando una fuerza resultante que es la que

reemplaza parte del esfuerzo a ejercer. Dichas cámaras de presión se sitúan

en el mecanismo de dirección.

2. Deposito

Tiene la misión de contener el aceite hidráulico del circuito, abasteciendo a

la bomba. Además, sirve de recipiente de retorno para acoger el líquido

sobrante. Suele fabricarse en plástico, siendo usual que se ubique en sima

de la bomba, para así alimentarla por gravedad, formando cuerpo con la

misma.

Dispone de un sistema de medición de nivel, bien por varilla, bien por

marcas efectuadas en el lateral translucido de su pared. También posee un

filtro de rejilla, con el que retiene las posibles impurezas.

3. Bomba

Es la encargada de producir el desplazamiento del líquido por el circuito,

además de someterlo a presión. Las más empleadas son las de paletas

(véase figura 2), aunque existen también bombas de engranajes (véase

figura tres). En su estructura integra también las válvulas de regulación de

presión y caudal. Su accionamiento puede ser:

Fig. 2 bombas de paletas Fig. 3 Bomba de engranajes

Mecánico

Mediante una correa trapezoidal o acanalada, que por regla general suele

ser de accionarios que a su vez acciona elementos tales como el alternador,

compresor de climatización, etc.

Electrónico

En este caso se utiliza un motor electrónico para el accionamiento de la

bomba dando lugar al llamado grupo-electrobomba. Tiene la ventaja,

respecto al anterior, que permite ubicarlo en cualquier punto del

habitáculo motor, al no existir el condicionamiento del accionamiento por

correa. Además, al no depender del motor para su accionamiento le

permite conseguir el máximo caudal a ralentí, que es cuando las maniobras

de aparcamiento demandan la máxima asistencia.

4. Válvulas

Todo circuito hidráulico precisa de válvulas para controlar su presión y

caudal, así como el sentido de accionamiento. Los circuitos hidráulicos de

las servodirecciones disponen de las siguientes válvulas:

Válvula de presión.

Su función es limitar la presión máxima del circuito, hasta valores en torno

a los 120 bares. Se ubica en la bomba.

Válvula reguladora de caudal.

Su misión es mantener estable la presión, ante los diferentes

requerimientos de caudal. Así, en maniobras de aparcamiento, el caudal es

máximo, mientras que a partir de media velocidad, apenas hay demanda

de caudal, puesto que el volante apenas se gira. Se sitúa en la bomba.

Válvula distribuidora.

Es la encargada de controlar el envío del líquido hacia la cámara de presión

correspondiente, según sea el sentido de accionamiento del volante. Es

decir, si el volante se gira hacia la derecha la asistencia se ha de producir

en ese sentido.

Va ubicada en el mecanismo de dirección, intercalada entre el piñón (o sin

fin, según el sistema) y la conexión con la cumula. Para su accionamiento,

dispone de una barra de torsión, concéntrica con la toma de movimiento

de la cumula, de tal forma que se revira, actuando sobre la válvula cada vez

que se jira el volante y las ruedas ofrecen resistencia.

Tipos de dirección hidráulica

1. Dirección de cremallera servoasistida

La aplicación de la servoasistencia a los sistemas de cremallera se concreta

mediante dos variantes, según la ubicación del conjunto formado por las

cámaras de presión, conocido también como actuador o gato.

El gato se puede disponer de modo interior o exterior.

Funcionamiento

Cuando se acciona el volante, y la barra de torsión de la válvula distribuidora se

revira, según el sentido de accionamiento, se comunica con el circuito

hidráulico una de las cámaras, por lo que el aceite a presión, al incidir sobre el

émbolo, ejerce una fuerza que remplaza, parcialmente, a la ejercida por el

conductor sobre el volante.

Al mismo tiempo que le transmite presión a una cámara, abre la comunicación

con el retorno hacia el depósito de la otra, para que el líquido contenido en la

misma no se oponga al accionamiento. Si el volante se gira en sentido

contrario, la cámara que antes recibía presión pasa a comunicarse con el

retorno. La otra, en cambio, pasa a recibir aceite a presión desde el circuito, en

vez de comunicarse con el retorno.

2. Dirección de cremallera de asistencia variable

E s una variante perfeccionada del sistema anterior, en el que el grado de

asistencia es regulado, disminuyendo a medida que deja de ser necesario. Así,

a baja velocidad, o en maniobras de aparcamiento, el nivel de asistencia es

máximo, puesto que los requerimientos también lo son. En cambio, a partir de

media velocidad al girarse el volante en menor cuantía, la asistencia va

disminuyendo.

Fig. 4 Dirección de cremallera de asistencia variable

Funcionamiento

Dispone de una derivación en el conducto de presión desde la bomba a la

válvula distribuidora, que lo comunica directamente con el retorno. El caudal

de este circuito en derivación es regulado por una válvula restrictora, de tal

forma que, cuando está abierta, la presión en el circuito baja, al pasar

directamente al depósito, parte del aceite bombeado.

3. Dirección de tornillo sin fin servoasistida

A un que menos existida, también se ha aplicado la servoasistencia hidráulica a

los mecanismos de tornillo sin fin. Para ello, se parte de un sistema de

recirculación de bolas, ya estudiado, cuyo interior se adapta para alojar las

cámaras de presión.

Así, como embolo se emplea el propio elemento de traslación o husillo el cual

dispone de un anillo tórico de teflón en su periferia, para garantizar la

estanqueidad entre las cámaras de presión. Para ello, al igual que ocurre con

las cremalleras servoasistidas de gato interior, se ha de mecanizar el interior de

la carcasa, para que sirva de cilindro-guía al embolo-husillo, en su

desplazamiento lateral.

En este caso, la válvula distribuidora es de émbolos, en vez de lumbreras, como

en los sistemas de cremallera. Cada embolo, individual mente, comunica el

retorno y la presión con cada cámara de presión, cuando son accionados.

Dispone de un embolo para cada sentido de accionamiento.

Fig. 5 Dirección de tornillo sin fin servoasistida

PROCEDIMIENTO

1.- Reconocimiento de una dirección hidráulica

Para realizar el reconocimiento de una dirección hidráulica utilizaremos cuatro maquetas

que existen en el laboratorio.

Maqueta número 1. “Sistema de dirección hidráulica integral”

Fig. 6 Sistema de dirección hidráulica integral

Este tipo de dirección está constituida de las siguientes partes, la columna de dirección ,

mangueras de alta presión, una bomba hidráulica de paletas , una correa, un manómetro

de presión y una caja de dirección de tornillo sin fin y bolas recirculantes como se puede

ver en la figura 7.

Fig. 7 Partes de la dirección hidráulica integral

Para la puesta en marcha de esta dirección tuvimos que revisar algunos elementos como

son:

Que las mangueras de alta presión estén correctamente ajustadas.

Que el nivel de fluido este en el nivel máximo o tolerable

Que el motor eléctrico gire correctamente.

Que este en correcto funcionamiento el manómetro de presión.

Que gire libremente el volante de dirección sea a la derecha o a la izquierda

Ya revisado todo esto lo ponemos en marcha (véase el anexo 1), para poder expulsar el

aire que se ha generado en el sistema girando el volante hacia la derecha y luego hacia la

izquierda.

Algo muy importante que hay que recalcar es que posee una válvula repartidora 2-3 por el

tipo de funcionamiento que esta representa.

Por ultimo comprobamos la presión que está generando la bomba hidráulica cerrando la

llave de paso que se dirige a la válvula repartidora, como pudimos observar no se ha

generado ninguna presión por lo que revisamos la bomba y notamos que tiene un fallo.

Maqueta número 2. “Sistema de dirección hidráulica de tornillo sin fin y bolas

recirculantes”

Fig. 8 Sistema de dirección hidráulica de tornillo sin fin y bolas recirculantes

Para conocer cada una de las partes que conforman este tipo de dirección procedemos al

desarmando, herramientas a utilizar:

Llaves mixtas 12, 13, 14, 16, 18 y 24.

Dados del tipo hexagonal 18, 20, 22 y 24

Destornilladores estrella y plano

Un combo

Una palanca de fuerza y una te

Pinza de abrir

Ya desmontado cada una de las partes nos damos cuenta que cuenta con 10 bolas de 4

mm cada una y que giran alrededor de un eje sin fin, según el movimiento del volante de

dirección (véase la figura. 9)

Fig. 9 Partes de la dirección

Cuenta con dos tipos de rodamientos dos rodamientos de palillos y dos rodamientos de

bolas todos estos elementos ubicados en la parte superior del cajetín de dirección.

Este tipo de dirección cuenta con una bomba de alta presión de palillos y una sola válvula

de alivio que permite que cuando haya una sobrecarga de presión no se reviente las

mangueras.

Maqueta número 3. “Sistema de dirección hidráulica de cremallera de asistencia

variable”

Fig. 10 Sistema de dirección hidráulica de cremallera de asistencia variable

Para la puesta en marcha de esta dirección tuvimos que revisar algunos elementos como

son:

Que las mangueras de alta presión estén correctamente ajustadas.

Que el nivel de fluido este en el nivel máximo o tolerable

Que el motor eléctrico gire correctamente.

Que este en correcto funcionamiento el manómetro de presión.

Que gire libremente el volante de dirección sea a la derecha o a la izquierda

Ya revisado todo esto lo ponemos en marcha (véase el anexo 2), para poder expulsar el

aire que se ha generado en el sistema girando el volante hacia la derecha y luego hacia la

izquierda.

Algo muy importante que hay que recalcar es que posee una válvula repartidora 4-3 por el

tipo de funcionamiento que esta representa.

Como no tenía ningún fallo empezamos a medir la presión del manómetro cerrando la

llave de paso de la válvula repartidora.

Como nos pudimos dar cuenta el manómetro marca una presión de 1200 PSI que lo según

establecido por el fabrícate este tipo de presión es la correcta para el respectivo

funcionamiento (véase la figura 11)

Fig. 11 Manómetro de presión

Cave recalcar que este tipo de dirección cuenta con un pistón que ayuda a la asistencia,

reduciendo el menor esfuerzo posible que deberá ejercer el conductor en el volante.

Maqueta número 4. “Sistema de dirección hidráulica de cremallera servoasistida”

Fig. 12 Sistema de dirección hidráulica de cremallera servoasistida

Para conocer mejor la dirección hidráulica de cremallera servoasistida empezaremos

desmontadora para conocer cada una de las partes que esta se conforma, para lo cual

necesitamos las siguientes herramientas:

Llaves mixtas 14, 16, 18 y 24.

Dados del tipo hexagonal 22 y 24

Destornilladores estrella y plano

Un combo

Una palanca de fuerza y una T

Ya desarmada en su totalidad nos damos cuenta que un tornillo sin fin conecta a un

engrane, el mismo que está sujeto a un pistón que está situado al extremo derecho del

mismo. En la parte superior del tornillo sinfín se encuentra una válvula repartidora que

esta sellada por medio de unas fajas de fibra de poliéster que evitan el cruce de fluido.

El sistema está constituido por una válvula repartidora del tipo 4-3 cuatro entradas y tres

salidas como se puede apreciar en la figura.

Fig. 13 Válvulas repartidora

RESULTADOS

Análisis de presión según el tipo de dirección

Tipo de dirección hidráulica

Presión sin movimiento de volante

PSI

Presión con movimiento de volante a la izquierda PSI

Presión con movimiento de volante a la derecha PSI

Presión cerrando la llave de paso a la válvula de alivio PSI

Presión de retorno PSI

De tornillo sin fin y bolas recirculates

0 0 0 0 0

De cremallera 15 15 15 1200 0

CONCLUCIONES

En el retorno no va a existir ninguna presión por que no hay ninguna válvula que le

impida regresar al depósito.

La presión de trabajo según el fabrícate debe ser de 1200 PSI

Las burbujas en el sistema hidráulico puede provocar desgastes en los elementos

internos de la bomba.

La válvula a la salida de la toma de presión de aceite de la bomba regula caudal y a

la vez alivia el exceso de presión en el sistema.

RECOMENDACIONES

Verificar el nivel de aceite antes de poner en marcha el sistema de dirección

Utilizar siempre equipo de protección personal para realizar cualquier practica

Eliminar del sistema las burbujas de aire que se genera por la completación del

aceite hidráulico.

BIBLIOGRAFIA

Manual de la Toyota sistemas de dirección

http://es.wikipedia.org/wiki/Direcci%C3%B3n_asistida

http://www.ehowenespanol.com/componentes-del-sistema-direccion-hidraulica-

lista_363358/

ANEXOS

Maqueta número 1. “Sistema de dirección hidráulica integral”

Maqueta número 2. “Sistema de dirección hidráulica de tornillo sin fin y bolas

recirculantes”

Maqueta número 3. “Sistema de dirección hidráulica de cremallera de asistencia

variable”

Maqueta número 4. “Sistema de dirección hidráulica de cremallera servoasistida”