Frenos ABS, componentes y funcionamiento

El sistema de frenos con ABS (Antilock Bracke System) es un dispositivo que se utiliza en la aeronáutica y que fue adoptado por el medio automotriz.  Es un sistema que evita el bloqueo de las ruedas en el momento de frenar, para tener la opción de dirigir las ruedas. En varios artículos hemos hablado de su funcionamiento y sus ventajas, ahora queremos mostrarles como logra hacer sus funciones y como está compuesto, sus principales partes.

Funcionamiento

El sistema ABS es un sistema electrónico que controla y comprueba la velocidad de giro de las ruedas durante el frenado. Opera de forma integrada al sistema convencional de frenos, ya sea neumático o hidráulico. A través de unos sensores ubicados en cada una de las ruedas controla la velocidad de giro de estas en función de la situación, para reducir el bloqueo de las ruedas durante una frenada.

En el momento que detecta un bloqueo  o amenaza de bloqueo en las ruedas, proporciona una reducción gradual de la rotación, adicionalmente, minimiza el deslizamiento para que la llanta no pierda la adherencia con el pavimento.

La unidad de control electrónico (ECU) recibe las señales que obtiene de los sensores de velocidad que están en las ruedas. La ECU calcula la velocidad de referencia entre las ruedas, de esta forma puede determinar si una rueda gira a revoluciones diferentes.

Si una de las ruedas intenta bloquearse, la ECU a través de los actuadores reduce la presión de frenado a esa rueda, hasta que esta logra alcanzar la velocidad de giro de las demás ruedas, una vez logra la velocidad, aumenta la presión de frenado para que continúe el proceso de detención. Esto se repite hasta  que el conductor deja de accionar el pedal del freno, o disminuye la presión de activación del sistema.

Componentes del sistema ABS

Sensores de rueda

El sistema ABS  incorpora unos sensores también llamados captadores de rueda, que miden la velocidad instantánea en cada una de las ruedas, envía la señal a la ECU. Es un conjunto conformado por un captador y un generador de impulsos o rueda fónica (dentada) que gira con la rueda y es la que transmite la señal. El sensor está ubicado en el buje de la rueda, posicionado frente a la rueda fónica o corona dentada, que gira junto con la rueda y forma parte del eje de transmisión.

La corona dentada tiene un entrehierro, que es el que emite la señal, el captador debe quedar posicionado frente a la corona.  Para obtener una señal correcta,  conviene mantener un entrehierro o separación entre el captador y la rueda fónica.

El sensor constantemente envía información de la velocidad de la rueda a la ECU mediante el correspondiente cableado que los une. El sensor se sujeta en su lugar contra la rueda dentada con un clip a presión. El tipo del eje determina la ubicación de montaje del sensor. Así, los sensores del eje de la dirección se instalan sobre el muñón de la propia dirección o sobre un soporte convenientemente atornillado, mientras que los sensores del eje propulsor, o eje trasero, están montados sobre un bloque fijado al alojamiento del eje.

El sensor o captador se rige por el principio de inducción. Está formado por imán permanente y una bobina conectada con la unidad hidráulica. El imán permanente crea un flujo magnético que se ve afectado por el paso de los dientes de la corona frente al imán, de manera que genera una tensión eléctrica en la bobina de tipo alternativa casi sinusoidal, cuya frecuencia es proporcional a la velocidad de giro de la rueda. La amplitud de la tensión en el captador es función de la distancia (entrehierro) entre diente y captador y de la frecuencia.

Unidad de control ECU

La ECU se encarga de recibir y procesar las señales enviadas por los sensores o captadores de cada rueda. Dicha información la envía a las válvulas de la unidad hidráulica. En caso de desigualdad de las informaciones recibidas entre los sensores, la ECU supone que hay peligro de bloqueo en alguna rueda e inicia el proceso de regulación de la frenada, es decir, activa el ABS.

La respuesta o salida de la ECU es amplificada para que sirvan para activar a las electroválvulas y la unidad hidráulica.

La ECU dispone de una memoria interna que permite memorizar fallos detectados que permitan una intervención posterior. Cualquier fallo detectado queda memorizado de manera permanente en la ECU, incluso si no hay tensión de alimentación.

Grupo Hidráulico

El Grupo hidráulico o unidad hidráulica es un conjunto formado por motor-bomba, ocho electroválvulas, cuatro de admisión y cuatro de escape, y un acumulador para el fluido hidráulico de baja presión.

 Electroválvulas

Están formadas por un solenoide y un inducido móvil que desarrolla las funciones de apertura y cierre. El retorno a la posición de reposo la genera un resorte incorporado. Todas las entradas y salidas de las electroválvulas están protegidas por unos filtros.

Para la reducción de la presión de los frenos se incorpora una válvula anti retorno en la válvula de admisión.  La válvula se abre cuando se baja la presión de la bomba de frenos.

El circuito de frenado está provisto de dos electroválvulas de admisión abiertas en reposo y de dos electroválvulas de escape cerradas en reposo. Será la acción separada o simultánea de las electroválvulas la que permitirá modular la presión en los circuitos de frenado.

 Equipo motor-bomba

Está constituido por un motor eléctrico y una bomba hidráulica de doble circuito, controlado por la ECU. La función de este equipo es rechazar el líquido de freno durante la fase de regulación desde los bombines a la bomba de frenos. Cuando actúa el conjunto hidráulico el conductor lo nota dado que se produce un ligero movimiento del pedal de freno.

El esquema de funcionamiento de esta unidad hidráulica se basa en transformar el movimiento de giro del motor eléctrico en un movimiento alternativo de los dos pistones que conforman la bomba hidráulica, según el principio biela-manivela.

 Acumulador de baja presión

Durante la actuación del sistema de ABS recibe el líquido de freno que pasa por la electroválvula de escape. El nivel de presión necesario para el llenado del acumulador de baja presión debe ser lo suficientemente bajo para no interferir en la caída de presión necesaria en la fase de regulación, pero lo suficientemente alta como para vencer el tarado de la válvula de entrada de la bomba.

El caudal medio evacuado por la bomba debe ser inferior al volumen máximo suministrado en situación de baja presión.

Señal del interruptor de luces de freno

Tiene como misión permitir abandonar el modo ABS lo más rápido posible. De esta forma si el ABS está funcionando y el conductor suelta el pedal con el fin de interrumpir el frenado, la señal que transmite el pedal de freno permitirá cesar la regulación de forma rápida.

Válvulas moduladoras ABS

En los vehículos industriales con sistema de frenos neumáticos, las válvulas moduladoras controlan la presión de aire a cada freno afectado durante la función de un ABS. La válvula moduladora generalmente está instalada sobre un riel del bastidor o un miembro transversal próximo a la cámara del freno.

Cableado

En los sistemas ABS se disponen de cables que partiendo de cada sensor conectan a éste con la ECU. A parte están los cables que conectan las válvulas moduladoras ABS con el ECU.

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