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Sistema de Frenos

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Asistente de frenada con gestión electrónica
Se ha demostrado, que, por falta de experiencia, un gran número de conductores no acciona los frenos con suficiente intensidad en una situación de emergencia. Eso significa, que no se consigue el efecto máximo de frenado posible, porque el conductor no pisa el pedal de freno con la suficiente intensidad.
Por ese motivo ha sido desarrollado el asistente de frenada, para asistir al conductor en frenadas críticas.

Tal y como se ha dicho antes, el conductor no pisa el freno con la suficiente fuerza. El asistente de frenada, previo análisis de la rapidez y la fuerza con que se acciona el pedal de freno, reconoce que ha surgido una situación de emergencia. Con intervención del asistente de frenada se hace aumentar la presión en el sistema, hasta que reaccione la regulación del ABS, para evitar el bloqueo de las ruedas. De esa forma se puede aprovechar el efecto de frenado máximo alcanzable y se reduce de una forma importante el recorrido de frenado.

El asistente de frenada esta integrado en el sistema antideslizamiento (ABS) y se pueden fabricar de dos tipos:


El asistente hidráulico de frenada ha sido desarrollado por el fabricante Bosch. Se denomina asistente hidráulico por que la presión de frenado la genera la bomba de retorno del sistema hidráulico para ABS.
El fabricante de coches Volkswagen implanta actualmente el asistente hidráulico de frenada en el Polo modelo 2002, en el Passat 2001 entre otros.

El asistente mecánico de frenada ha sido desarrollado por el fabricante Continental-Teves. Se denomina asistente mecánico por que se genera la presión de frenado y se detecta una situación de emergencia por medio de componentes mecánicos en el amplificador de servofreno.
El asistente mecánico de frenada se monta por el Fabricante de coches Volkswagen en los modelos actuales del Golf y Bora.

Ambos sistemas recurren a componentes ya existentes, para materializar la función del asistente de frenada. Debido a ello, la función del asistente de frenada sólo se implanta actualmente en combinación con la función ESP.

En este articulo estudiaremos solo el asistente hidráulico de frenada.

 

Estructura
El componente principal en el asistente de frenada de la marca Bosch es la unidad hidráulica (hidrogrupo) con la unidad de control ABS integrada y la bomba de retorno. El transmisor de presión de frenado en la unidad hidráulica, los sensores de régimen y el conmutador de luz de freno suministran al asistente de frenada las señales correspondientes para que pueda reconocer una situación de emergencia.
El aumento de presión en los bombines de las ruedas se realiza excitando determinadas válvulas en la unidad hidráulica y haciendo funcionar la bomba de retorno para ABS/ESP.

 

El vehículo cuando no tiene asistente de frenada, entra más tarde en el margen de intervención del ABS que el vehículo dotado de asistente (figura inferior), por lo cual tiene un recorrido de frenado más largo.

 

El funcionamiento del asistente de frenada se puede dividir en dos fases:

Si están cumplidas las condiciones para la excitación, el asistente de frenada se encarga de aumentar la presión en el sistema de frenos. Con esta generación activa de la presión se alcanza muy rápidamente el margen de regulación del ABS.
El asistente de frenada aumenta la presión de frenado hasta entrar en el margen de regulación del ABS.

 

La válvula de conmutación (3) en la unidad hidráulica abre, cerrando a la vez la válvula de conmutación de alta presión (4). La presión que se genera al excitar la bomba de retorno se retransmite de esa forma directamente a los bombines de freno en las ruedas.




Fase 1
El asistente de frenada asume la función de aumentar la presión en el sistema lo más rápidamente posible hasta un valor máximo específico. La función del ABS, destinada a impedir el bloqueo de las ruedas, se encarga de limitar este aumento de presión en cuanto se alcanza el límite de bloqueo. Eso significa, que una vez iniciada la intervención del ABS, el asistente de frenada ya no puede seguir aumentando la presión en el sistema.
Al intervenir el ABS se cierra nuevamente la válvula de conmutación (3) y abre la válvula de conmutación de alta presión (4). El caudal impelido por la bomba de retorno mantiene la presión de frenado por debajo del umbral de bloqueo.

 

Al intervenir el ABS se cierra nuevamente la válvula de conmutación (3) y abre la válvula de conmutación de alta presión (4). El caudal impelido por la bomba de retorno mantiene la presión de frenado por debajo del umbral de bloqueo.

 

Fase 2
Si el conductor reduce la fuerza aplicada al pedal dejan de estar dadas las condiciones para la excitación. El asistente de frenada saca de ahí la conclusión de que se ha superado la situación de emergencia y cambia a la fase 2. Allí se adapta la presión del sistema de frenos en los bombines de las ruedas a la presión aplicada por el conductor al pedal. La transición de la fase 1 a la fase 2 no es impulsiva, sino que se trata de una transición con características de confort. El asistente de frenada reduce su aportación a la fuerza total de frenado para la disminución de la fuerza del pedal. Cuando esta contribución alcanza finalmente el valor cero vuelve a quedar establecida la función de frenado standard.

El asistente también finaliza su intervención en el sistema de frenos en cuanto la velocidad del vehículo desciende por debajo de una velocidad definida. En ambos casos se reduce la presión de frenado a base de excitar las válvulas correspondientes en la unidad hidráulica. El líquido de frenos puede fluir hacia el acumulador de presión y la bomba de retorno lo devuelve al depósito de expansión.

 

Condiciones para el funcionamiento
A través de las condiciones indicadas a continuación para la excitación del sistema se detecta una situación de frenada de emergencia, activándose la intervención del asistente de frenada.
A esos efectos necesita que estén cumplidas las siguientes condiciones:

  1. La señal del conmutador de luz de freno, indicando que el freno ha sido accionado.
  2. Las señales de los sensores de régimen, indicando la velocidad a que va el vehículo.
  3. La señal del transmisor de presión de frenado, indicando la rapidez y la fuerza con que el conductor ha accionado el pedal de freno.

La rapidez y la fuerza con que se acciona el freno se detectan a través del gradiente de presurización en la bomba de freno. Eso significa, que con el sensor en la unidad hidráulica, la unidad de control detecta la variación de la presión de frenado momentánea en la bomba de freno, en un espacio de tiempo definido. Ese es el gradiente de presurización.

El umbral de activación para el asistente de frenada es un valor definido, supeditado a la velocidad del vehículo. Si la presión del pedal supera esta magnitud definida en un intervalo de tiempo específico, el asistente inicia su intervención en el sistema de frenos. Si la variación de la presión es inferior a este valor umbral, el asistente de frenada interrumpe su intervención.
Eso significa, que si la presión del pedal alcanza un valor específico (figura inferior) en un breve tiempo t1, significa que están cumplidas las condiciones para la activación y el asistente interviene. Si se alcanza esa misma presión del pedal en un mayor tiempo t2, significa que la curva es menos pronunciada, en virtud de lo cual no están
cumplidas las condiciones para la activación, quedando desactivada la función del asistente.

Es decir, que no se produce la intervención del asistente de frenada en los casos siguientes:





Componentes eléctricos

Conmutador de luz de freno
Va montado en el pedalier y detecta el accionamiento del pedal de freno. El conmutador de luz de freno es un palpador mecánico clásico con dos posiciones:

La señal del conmutador de luz de freno se utiliza para los diversos sistemas de frenado, para la gestión del motor y para conectar las luces de freno.
Si se ausenta la señal del conmutador de luz de freno deja de estar disponible la función del asistente de frenada.

 

Transmisor de presión de frenado
En sistemas de frenos equipados con ESP va atornillado directamente en la unidad hidráulica y palpa la presión de frenado momentánea en el sistema.
El componente principal del sensor es un elemento piezoeléctrico. Ante una variación de la presión reacciona con una variación en el reparto de las cargas en el interior del elemento, lo cual da por resultado una variación mensurable de la tensión.
La unidad de control detecta y analiza las variaciones de tensión del sensor.
Según se ha descrito, previo análisis de una señal se forma, con referencia a un intervalo de tiempo, el gradiente de presión que viene a definir las condiciones para la activación del asistente de frenada.
Sin la señal del sensor de presión de frenado dejan de estar disponibles las funciones del asistente de frenada y del ESP.





Sensores de régimen

Son sensores inductivos dotados de un rotor a manera de rueda generatriz de impulsos en cada cubo de rueda del vehículo, que detectan la velocidad momentánea de las ruedas.
El sensor consta de un núcleo de hierro maleable con imanes permanentes y una bobina. El campo magnético que engendra el imán permanente a través del núcleo de hierro está sujeto a la influencia por parte de la rueda generatriz de impulsos (rueda fónica). Cualquier variación en el campo magnético induce una tensión mensurable en la bobina del sensor. Cuanto mayor es la velocidad con que la rueda generatriz gira ante la bobina, tanto mayor es la frecuencia generada.
Previo análisis de la frecuencia, la unidad de control ABS calcula el régimen de revoluciones de cada rueda. La señal de régimen de las ruedas se utiliza en
los más diversos sistemas del vehículo.
Sin la señal de los sensores de régimen, el asistente de frenada no puede formar el valor umbral en función de la velocidad, en virtud de lo cual se desactiva el asistente de frenada.




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