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martes, 5 de agosto de 2025

Seguridad / Se trata de reducir el riesgo de que los pilotos de Fórmula E sufran lesiones en las manos con un amortiguador de dirección.

En la carrera de Fórmula E de la FIA de 2024 en Mónaco, Sam Bird bloqueó los neumáticos de su Spark-Nissan en Sainte Devote. Inicialmente parecía que iba a ser un impacto de baja energía con la barrera de neumáticos, hasta que el volante giró repentinamente cuando la rueda delantera derecha se dobló. La mano izquierda de Bird quedó atrapada en ese violento movimiento de rotación del volante, que le rompió un hueso de la mano.

Ese incidente no fue el primero de su tipo. Robin Frijns sufrió una fractura en la mano en la apertura de la temporada 2022-23 en México cuando su volante giró de manera similar al entrar en contacto con otro automóvil. Después de esos incidentes, y en respuesta a las preocupaciones de los pilotos, la FIA inició una investigación para reducir la probabilidad de tales lesiones.

El departamento de seguridad de la federación finalmente ideó un amortiguador que, según dice, reduce la velocidad máxima de rotación del volante hasta en un 40 por ciento.

Todos los coches de Fórmula E están ahora equipados con el amortiguador y no se han vuelto a dar lesiones como las de Bird y Frijns desde su introducción en la temporada 2024-25.

La FIA trabajó con Spark Racing Technology, el proveedor de chasis con especificaciones de Fórmula E, para desarrollar el sistema. Primero identificaron la velocidad de rotación del volante en accidentes, que era hasta 10 veces más rápida que en condiciones normales de conducción. Luego se consultó a varios proveedores de amortiguadores con diferentes conceptos y se estableció un diseño final que se integró en la parte delantera del chasis Gen3 Evo.

El amortiguador absorbe la energía de la cremallera de dirección, que corre entre las ruedas, perpendicular a la columna de dirección. Cuando el bastidor se mueve por contacto (con otro coche o con la barrera) el amortiguador se activa y reduce la energía que pasa. Debido a que la cremallera está conectada a la columna de dirección, la absorción de energía evita que la columna de dirección y el volante giren violentamente.

Era importante asegurarse de que el amortiguador no funcionara cuando un conductor cortara el volante al intentar corregir el sobreviraje.

"Tienes cero amortiguación a baja velocidad, y cuando alcanzas una cierta velocidad el amortiguador se activa", dijo el ingeniero Prunin sobre el sistema de Fórmula E. "Necesitamos asegurarnos de nunca bloquear el volante cuando el conductor está conduciendo". La clave es que "Debe asegurarse de que este umbral de amortiguación ocurra mucho después del movimiento más rápido que pueda hacer con las manos".

Héctor Daniel Oudkerk

lunes, 7 de abril de 2025

Steer-by-wire - Dirección por cable / ¿cómo funciona la dirección 100% eléctrica y cuáles son sus ventajas?

Al igual que el precursor Infiniti Q50, el Lexus RZ y el Nio ET9 (foto) también se ofrecen con dirección 100% eléctrica. Este sistema de dirección por cable lo suministra el fabricante de equipos alemán ZF y pronto otros fabricantes adoptarán este tipo de sistema.

El sistema es totalmente eléctrico, y no incluye ninguna conexión mecánica entre el volante y las ruedas. Sigue siendo muy poco común por el momento en los autos de producción, pero esto debería cambiar pronto, ya que el desarrollo está llegando a su fin en varias de las principales empresas del sector como el nuevo crossover eléctrico chino Nio ET9 está equipado con dirección 100% eléctrica de ZF, y el fabricante de equipos alemán ha anunciado su inminente llegada a Europa sin especificar con qué fabricante.

¿Cómo funciona la dirección por cable?

Infiniti fue pionero en instalar este tipo de dirección en 2013 en el sedán Q50 y tiempo después en el coupé Q60, aunque con una columna de respaldo física. El resultado sin embargo no satisfactorio. Lexus ofrece una evolución más convincente, aunque todavía inmadura, con la dirección por cable del RZ, presumiblemente desarrollada por JTEKT, una subsidiaria del grupo Toyota. Bosch, SKF y Nexteer se encuentran entre los fabricantes de equipos que participan en el desarrollo de esta tecnología. Gracias a su colaboración con Nio, ZF toma ahora la iniciativa.

Para todos estos fabricantes de equipos, los principios operativos del sistema de dirección por cable son prácticamente los mismos. Un actuador con sensor de ángulo está unido al volante. Detecta los movimientos y los convierte en señales eléctricas que transmite por cable a un motor con cremallera colocado en el eje para accionar los elementos móviles de la dirección. Un sistema de retroalimentación de fuerza eléctrica envía resistencia al volante, lo que permite al conductor sentir virtualmente lo que hacen las ruedas. Las calculadoras y el software gobiernan el funcionamiento del conjunto.

La dirección asistida por cable ofrece varias ventajas para los fabricantes. La ausencia de columna ofrece mayor libertad de diseño. También significa menos volumen y peso. Incluso es posible ofrecer un modo “relajación” o “conducción autónoma” en el que el volante se mueve para liberar espacio para el conductor. Se simplifica el control electrónico de las ayudas a la conducción. Esto también supone un avance en términos de seguridad pasiva en caso de impacto frontal. Para garantizar el funcionamiento del sistema de dirección en caso de fallo de uno de sus componentes, los fabricantes apuestan ahora por la redundancia de elementos críticos (motores, baterías, etc.).

Del lado del conductor, sin embargo, el tacto artificial y la gran variabilidad de la asistencia de la dirección, que significa que nunca es necesario dar más de media vuelta al volante, todavía no convencen. Sin embargo, se pueden esperar avances rápidos y significativos en los próximos años.

Héctor Daniel Oudkerk

jueves, 2 de enero de 2025

Qué es el steer-by-wire? La avanzada tecnología de dirección electrónica está a la vuelta de la esquina. Estarán los consumidores están dispuestos a aceptarla.

La marca china Nio podría ser el primer fabricante de automóviles en ofrecer un sistema de dirección por cable (SBW) en Europa, con su crossover de lujo ET9 (foto) el próximo año. Nio y ZF Group anunciaron una colaboración en la tecnología steer-by-wire en 2022, por lo que se supone que ZF intervino en el sistema del ET9.
 
Toyota también está relativamente cerca con su sistema de dirección por cable One Grip Motion, que se espera que esté disponible en el Toyota bZ4X (foto) y el Lexus RZ 450e en algún momento a finales de 2025 o principios de 2026. Otros fabricantes y proveedores están desarrollando variaciones de la nueva tecnología, que elimina la necesidad de una columna de dirección, o cualquier enlace mecánico, entre el conductor y el eje directivo de su automóvil.

Nio no podrá presumir de ser una primicia mundial, porque el Tesla Cybertruck (foto) se lanzó con tecnología SBW en Estados Unidos el año pasado. Infiniti también ha estado probando aplicaciones similares en su Q50, pero con una configuración de mitad de camino que conserva un enlace especial de la columna de dirección operado por el embrague como respaldo de seguridad.

¿Por qué la industria automovilística está recurriendo a la dirección por cable?

Si bien el concepto SBW existe desde hace años, es la transición a los trenes motrices eléctricos lo que realmente ha abierto la puerta a la tecnología. Cuanto más genérica pueda ser una plataforma de vehículos eléctricos, mejor, desde el punto de vista del costo.

Al eliminar el requisito de una columna de dirección, toda una gama de desafíos de ingeniería, empaque y seguridad en caso de choque desaparecen de un plumazo. ¿Un coche deportivo o un SUV de alta gama? No hay problema, dice ZF: el diseñador de interiores puede simplemente colocar el volante donde se necesite. ¿Volante a la izquierda o a la derecha? Lo mismo de nuevo, y los diseñadores ya están pensando en el lujo de tener espacio adicional para las rodillas del conductor, junto con "ruedas" de dirección tipo yugo que solo requieren movimientos limitados de la mano para conducir, independientemente de si está en la autopista o estacionado en la ciudad.

La conexión puramente electrónica entre el conductor y las ruedas direccionales de un automóvil también abre posibilidades para un enfoque de "chasis inteligente". Por ejemplo, si bien los sistemas de control de chasis existentes pueden indicar el instante en que las ruedas traseras se deslizan hacia los lados en un derrape, existe un límite a lo que el frenado antibloqueo o la vectorización de par pueden hacer al respecto. La respuesta de un conductor puede verse comprometida por la falta de habilidad o experiencia requerida para "atrapar" el deslizamiento, y tales situaciones a menudo conducen a correcciones excesivas de la dirección y, lamentablemente, accidentes. Trabajando armoniosamente con otros sistemas de a bordo, SBW puede comprender instantáneamente la intención del conductor de atrapar el deslizamiento a pesar del potencial de corrección del volante tremendamente optimista, y moderar perfectamente la aplicación del ángulo de la rueda de la carretera para alinear el automóvil de manera ordenada.

Otros beneficios de SBW incluyen la capacidad de variar las "relaciones" de la dirección, por lo que al estacionar solo se requiere una pequeña entrada para ángulos grandes, mientras que a mayor velocidad se puede requerir la misma entrada para cambiar de carril. Durante el funcionamiento autónomo de nivel 3, incluso es posible que la rueda se "estacione" en posición recta, lo que podría ayudar a evitar giros excesivos durante las maniobras de estacionamiento automático.

Como era de esperar, la nueva generación de sistemas de dirección por cable "puros" comparten varias características para compensar la falta de conexión física entre el conductor y el asfalto. Por lo general, esto implica dos motores actuadores controlados de forma independiente en la cremallera de dirección que pueden tomar energía tanto de las baterías del sistema eléctrico de un automóvil como de sus baterías de accionamiento (EV), con una batería de respaldo del sistema dedicada que puede funcionar de forma independiente si todo lo demás falla. Suena complejo, y tiene que serlo, dada la gama de posibles fallos del sistema eléctrico para los que se debe configurar la dirección por cable.

El volante tiene actuadores que no solo pueden medir las acciones del conductor, sino que también devuelven energía al volante, lo que permite replicar fácilmente cualquier tipo de "sensación del conductor" o peso que requiera un fabricante, y también abre la puerta para que los conductores personalicen la experiencia. La última pieza del rompecabezas es la computadora, que debe discernir con precisión las intenciones del conductor, procesar simultáneamente la información de los innumerables sensores a bordo del automóvil y girar las ruedas.

Llevará tiempo convencer a la gente de que la fiabilidad de estos sistemas. Los primeros en adoptarlos proporcionarán, como siempre, un campo de pruebas para dar confianza a los demás. 

Héctor Daniel Oudkerk