2. Frenos
Los frenos son un sistema que reduce la velocidad y detiene el vehículo mientras
está siendo manejado, manteniéndolo sin movimiento mientras está estacionado.
3. Tipos de frenos
Frenos de Tambor
Este es un dispositivo de freno con un tambor girando en el cual la rueda y
neumático son montados. Interiormente, este tambor es un mecanismo con
material de fricción que genera fuerza de frenado cuando se empuja contra el
tambor.
4. Frenos de Disco
Este es un dispositivo de frenado con un plato redondo de rotación (disco rotor) en
el cual la rueda es montada. Los calipers con materiales de fricción sobre ellos son
presionados contra el disco en ambos lados para generar fuerza de frenado.
5. Freno de Estacionamiento
Este freno es usado para estacionamiento. Es un freno mecánico que traba
solamente las ruedas posteriores. Este opera jalando la palanca de freno de
estacionamiento o presionando el pedal de freno del mismo.
Freno Central
Este es un freno de tambor que es montado entre el eje principal de transmisión
y el árbol de propulsión. Es usado exclusivamente para estacionamiento
6. Mecanismo de transmisión del freno
Freno Hidráulico
Este tipo de sistema de frenos usa presión hidráulica para operar los frenos en cada
una de las ruedas. Casi todos los vehículos usan este tipo de sistema de frenos, por
el freno de pedal.
7. Freno Mecánico
Este tipo opera los frenos en cada una de las ruedas usando cables. Puesto que
es dificultoso para que la fuerza de frenado actuante en cada una de las ruedas
sea uniforme, este tipo de freno casi nunca usado en estos días, excepto como
un freno de estacionamiento
10. Cilindro Maestro
Este es un sistema que genera presión hidráulica desde la fuerza de presión del pedal
de freno. EI sistema hidráulico dual o Tandem, consiste en dos cilindros uno primario y
otro secundario. Al pisar el pedal del freno la fuerza se transmite al pistón primario
del cilindro maestro. El pistón secundario también avanzará y será impulsado por un
resorte del pistón primario como consecuencia aumenta la presión hidráulica por
igual en ambos circuitos. Al soltar el pedal ambos liberan la presión.
11.
12. Tubería Convencional
La tubería del freno es distribuida separadamente para las ruedas delanteras y las
ruedas posteriores
Tubería Diagonal
La tubería del freno es distribuida a la rueda delantera derecha y a la rueda posterior
izquierda y la rueda delantera izquierda y rueda posterior derecha
13.
14.
15. Reforzador de Freno
Este dispositivo convierte la pequeña fuerza aplicada en el pedal de freno a
una gran fuerza. El reforzador de freno utiliza la diferencia entre las presiones en el
múltiple de admisión, donde un vacío es generado y la presión atmosférica del
ambiente, para mover un diafragma, que aplica como fuerza correspondiente a la
fuerza aplicada al pedal de freno en el pistón del cilindro maestro
16.
17.
18. Válvula P (Proporción)
Esta válvula distribuye la presión hidráulica entre las ruedas delanteras y
posteriores a fin de obtener una fuerza de frenado estable. Cuando la fuerza de
frenado actúa en un vehículo, la carga cambia hacia adelante, disminuyendo la
carga en los frenos traseros y haciéndose fácil para las ruedas traseras trabarse (en
sistemas con frenos posteriores de tambor). La válvula “ P” es instalada en medio
camino en las tuberías en el lado de los frenos traseros para ajustar la presión
hidráulica actuando sobre ellos.
LSPV (Válvula de Proporción de Percepción de Carga)
Esto se refiera a la válvula de control de la presión del fluido de freno, el cual cambia
la presión del fluido en la válvula P de acuerdo con el peso en el eje trasero del
vehículo.
19. El freno de tambor
El freno de tambor es un sistema que aplica la fuerza de frenado usando
material de fricción que es empujado contra la superficie interior de un tambor que
gira conjuntamente con el neumático. Una gran fuerza de frenado puede ser
obtenida comparativamente con una pequeña fuerza de presión en el pedal.
20. Cilindro de Rueda
Este cilindro convierte la presión hidráulica del cilindro maestro en una fuerza
que mueve la zapata de freno.
21. Zapata de freno y forro
La zapata de freno tiene la misma forma circular como el tambor de freno y tiene
un forro de zapata de freno (material de fricción) fijado a su circunferencia
exterior. El forro de la zapata de freno es un material de fricción que obtiene
fuerza de frenado de la fricción entre este y el tambor de freno cuando este rota.
Materiales con excelente resistencia al calor y resistencia al desgaste son usados
22. Tambor de Freno
El tambor de freno es hecho de hierro fundido. Hay una pequeña holgura
establecida entre el tambor y el forro de la zapata. El tambor de freno rota
juntamente con el neumático. Cuando los frenos son aplicados, el forro de zapata
de freno es empujado contra el interior del tambor, estableciendo la fricción que
genera la fuerza de frenado.
23. Frenos de disco
Los frenos de disco son un sistema que obtiene fuerza de frenado por el uso de
almohadillas de freno (material de fricción), empujando contra ambos lados del disco
rotor cuan este rota con el neumático. Estos frenos tienen un excelente efecto de
radiación de calor y una fuerza estable de frenado que es obtenida uniformemente
cuando los frenos son usados frecuentemente.
24. Disco Rotor
Este es un plato redondo hecho de hierro fundido que rota con el neumático.
Hay dos tipos de disco rotor, el tipo sólido y el tipo ventilado.
El tipo sólido consiste en un simple disco rotor, mientras que el tipo ventilado tiene
agujeros en la mitad del disco rotor, haciendo esto un interior hueco.
Estos agujeros amplían la vida de las almohadillas de freno por la mejora de la
radiación de calor
25. Calipers
Son dispositivos que reciben la presión hidráulica del cilindro maestro y
obtienen fuerza de frenado por el empuje de los pistones de las almohadillas de
disco contra el disco rotor. Comúnmente, los calipers flotantes son usados (con un
pistón en uno de los lados del freno de disco solamente). Cuando los pistones
empujan las almohadillas contra el disco rotor, los calipers aplican fuerza a los
lados opuestos del disco, agarrando y ajustando al disco rotor y de este modo
creando la fuerza de frenado.
30. Freno de estacionamiento o freno de mano
El freno de estacionamiento es un sistema que transmite fuerza de operación
a los frenos traseros por medio de un cable u otro dispositivo. Cuando la palanca
del freno de estacionamiento es jalada y traba el tambor o disco de freno impide el
movimiento de las ruedas cuando el vehículo está estacionado.
31. Calculo de la fuerza F para freno de tambor
con zapatilla interior.
37. Fuerzas desarrolladas en el frenado
h
Fax
Rrt
Mt
Faz
ax
May
t
Fft
Fzt
l2
Md
P
l1
L
Z
Rrd
Fzd
d
Ffd
38. BLOQUEO EJE TRASERO
Fy
Fy
Fy
m ay Ff
Ff
m ax
Rear
Ff
m ay Ff
Front
Rear
Iz z
Ff
Fy
m ax
Front
Ff
Fy
Fy
Condición normal
Condición de bloqueo
m
ay
Rea
r
Iz z
Fy
Ff
m
a
Ff
Fy
Fro
nt
M z
0 inestable
39. BLOQUEO EJE DELANTERO
Fy
Fy
Fy
m ay Ff
Ff
m ax
Rear
Ff
Front
Rear
Ff
Fy
Ff
Condición de bloqueo
m
ay
Iz z
Fy
Front
Fy
Fy
Rea
r
Ff
Iz z
m ax
Ff
Fy
Condición normal
m ay
Ff
m
a
Fro
nt
M z
0 estable oscilación guiñada
40. La misión del sistema antibloqueo es la de permitir utilizar la máxima potencia de
frenada en condiciones de adherencia muy críticas, regulando automáticamente la
fuerza de frenado con un grado de deslizamiento admisible entre el neumático y la
calzada, dando preferencia a la estabilidad y maniobrabilidad direccional respecto a la
distancia de frenada.
Evitan los bloqueos de las ruedas, incluso en pistas heladas, acorta la distancia de
frenado, elimina el desgaste irregular del neumático.
41. CONCLUSIONES DEL BLOQUEO
•
•
•
•
Bloqueo eje trasero , inestabilidad direccional
Bloqueo eje delantero, pérdida de control direccional
Evitar bloqueo mediante sistemas de control activos
Caso contrario evitar que se produzca bloqueo simultáneo
de ambos ejes
• Tratar que de producirse el bloqueo aparezca primero en
el eje delantero.
• El bloqueo reduce el coeficiente de adherencia
aumentando la distancia de frenado.
• Es importante controlar el reparto de fuerzas de frenado
en función de la carga que cada eje soporta.
42.
43.
44. Unidad de control electrónica
En la evolución de los sistemas de Bosch la U.C.E. y el grupo hidráulico se ha
conjuntado en una sola pieza y se ha producido una reducción enorme en el
tamaño del sistema.
La unidad electrónica de control dispone de un microprocesador que recibe una
serie de señales (captadores de velocidad, contacto motor, señal de giro del motor,
etc.). Estas son moduladas previamente para su interpretación y en consecuencia
posteriormente actúa sobre una serie de salidas, a las cuales puede acceder tras
una adaptación (electroválvulas, bomba de presión, lámpara de control, etc.). El
sistema es gobernado en su totalidad por la U.C.E.
Cuando se conecta el contacto la unidad se hace un breve chequeo previo para
saber si todo está en condiciones de prefecto uso.
45. Lámpara de control
Esta lámpara va situada en el tablero de mandos para su rápida percepción.
Durante el chequeo de la unidad de control electrónico la lámpara de aviso
permanece encendida.
Mientras esta lámpara permanezca encendida, el sistema antibloqueo de
frenos está fuera de servicio, es decir, solo disponemos de los frenos
convencionales.
46. Funcionamiento
En la situación de frenado intenso, cuando una rueda tiende a bloquear entra en
funcionamiento el sistema antibloqueo de frenos para que esto no suceda. Para
evitar este bloqueo el sistema pasa por tres fases repitiéndolas hasta la detención
del vehículo o dejar de presionar el pedal de freno.
Fase de frenada normal: El cilindro maestro actúa directamente sobre la pinza de
frenado, produciendo una frenada convencional. El captador de velocidad informa a
la U.C.E del descenso de velocidad pero hasta que la rueda no tiende a bloquearse
el sistema no pasa a la fase siguiente.
47. Fase de mantenimiento de presión: La U.C.E por medio de los captadores de
velocidad detecta este posible bloqueo y envía una señal a la electro-válvula para
cortar el suministro de líquido de frenos procedente del cilindro maestro,
manteniendo la presión en la pinza de frenado. Si esta situación de bloqueo
persiste el sistema pasa a la última fase.
48. Fase de reducción de la presión: En esta fase la U.C.E permite el paso del líquido de
frenos a la bomba de presión, la cual succiona líquido y lo envía al cilindro maestro,
por lo que la presión en la pinza de freno se reduce y la rueda se acelera.
49. El ciclo de regulación de frenada viene determinado por la consecución de las
tres fases anteriormente señaladas, pasando de una fase otra cuando el sistema
lo requiere con el fin de disponer en todo momento de dirigibilidad en el
vehículo.
Este ciclo se repite de 4 a 10 veces por segundo dependiendo de las condiciones
de la calzada.
Una vez que el vehículo ha descendido su velocidad a 8 km/h el sistema
abandona la regulación dejando actuar libremente a los frenos.
50. Grupo hidráulico
El grupo hidráulico está formado por una serie de electroválvulas y una bomba de
presión, cuya misión principal consiste en eliminar presión de las pinzas de freno
cuando sea necesario, disponiendo para su accionamiento de un motor eléctrico.
La activación eléctrica de estos componentes se realiza mediante unos relés y el
mazo de cables de la unidad de control electrónico, siendo ésta la que organiza el
funcionamiento del grupo hidráulico.
Bomba de presión
Como se ha explicado anteriormente, en la fase tres la bomba de presión se
encarga de extraer el líquido de frenos necesario para rebajar la presión de la
pinza de freno, devolviéndolo al cilindro maestro.
El líquido retornado se encuentra a una presión superior a la del cilindro
maestro produciendo unas pulsaciones, en algunos casos desagradables, en el
pedal de freno, las cuales informan al conductor del funcionamiento del A.B.S.
51. Electroválvulas
Son unas válvulas de tres vías y tres posiciones activadas eléctricamente para la
realización de las tres fases de todo sistema antibloqueo de frenos.
Fase 1 ó de reposo: el cilindro maestro está conectado directamente con la pinza de
freno, lo que implica que si se pisa el freno la rueda tiende a pararse.
Fase 2 ó de mantenimiento de presión: una intensidad circula por la electroválvula
cerrando el paso del cilindro maestro, por lo que la presión deja de aumentar y como
el líquido de frenos no puede salir por ningún sitio se mantiene dicha presión.
Fase 3 ó de reducción de la presión: se aumenta la intensidad de la electro-válvula
abriendo el paso hacia la bomba de presión, ésta succiona el líquido de frenos y
disminuye la presión en la pinza de frenado.
Al ser la carrera del pistón de estas electroválvulas de centésimas de milímetro
permite realizar estas tres fases varias veces por segundo.
52. Captadores o sensores de velocidad
Son unos sensores magnéticos instalados en
las ruedas sobre una corona dentada. Al
pasar los dientes de la corona por el sensor
producen una variación en el campo
magnético, produciendo una tensión en la
bobina que rodea al sensor magnético. Estas
variaciones de tensión conllevan una
frecuencia, dando a la unidad de control
electrónica la información necesaria para
determinar la velocidad del automóvil en
todo momento.
Si se producen variaciones de la velocidad,
los impulsos producidos en el sensor harán
que la unidad electrónica de control actué
en consecuencia.
53. FUERZA ELECTROMOTRIZ AUTOINDUCIDA
• La autoinducción es producida en cualquier bobina que tenga un corte brusco en la
circulación de su corriente. Este efecto es en ocasiones producto de interferencias y
alteraciones en circuitos electrónicos.
54. Generador de Impulsos Inductivo
• Está constituido por una corona dentada con ausencia de dos dientes, denominada rueda fónica,
acoplada en la periferia del volante o polea, y un captador magnético colocado frente a ella,
formado por una bobina enrollada en un imán permanente.
56. Generador de Impulsos Hall
• El funcionamiento de este generador, se basa en el fenómeno físico conocido como efecto Hall.
• Un semiconductor es recorrido por una corriente entre sus puntos A y B, si se le aplica un
campo magnético N-S, perpendicular al semiconductor, se genera una pequeña tensión (tensión
Hall) entre los puntos E y F debido a la desviación de las líneas de corriente por el campo
magnético, cuando estas dos condiciones se producen de forma simultánea.
57. Los sensores de efecto Hall se utilizan en los automóviles para medir velocidades
de rotación o detectar la posición de un determinado elemento. Su principal
ventaja es que pueden ofrecer datos fiables a cualquier velocidad de rotación. Y
sus inconvenientes son la mayor complejidad y precio con respecto a un sensor
inductivo.
El sensor de efecto Hall se basa en la tensión transversal de un conductor que está
sometido a un campo magnético. Colocando un voltímetro entre dos puntos
transversales de un cable se puede medir esa tensión. Para ello hay que hacer
circular por el cable una intensidad fija y acercar un imán. Los electrones que pasan
por el cable se verán desplazados hacia un lado. Entonces aparece una diferencia de
tensión entre los dos puntos transversales del cable. Al separar el imán del cable, la
tensión transversal desaparece. Para poder utilizar la tensión transversal es
necesario amplificarla, porque su valor es muy reducido.
58. Un sensor de efecto Hall utilizado en automoción se compone de:
· Un generador magnético que suele ser un imán fijo.
· Un pequeño módulo electrónico donde se encuentran los
componentes que miden la tensión transversal.
· Una corona metálica con ventanas para interrumpir el campo
magnético.
