SISTEMA DE FRENOS A.B.S (Antilock Braking System) Jefferson Torres, Autor. Universidad Politécnica Salesiana. Facultad de Ingeniería Electrónica Cuenca- Ecuador.
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En el presente artículo se discute un sistema autotronico de antibloqueo de las ruedas de un vehículo conocido dentro de la rama de la mecanica automotriz como sistema de frenos A.B.S (Antilock Braking System), para conocer más sobre este tema se a tomado como referencia los fundamentos teóricos de lo que es un sistema de frenos A.B.S, primero vamos a estudiar un poco sobre la historia de este sistema que nace en alemania por el año de 1964, luego para entender el funcionamiento y la aplicación vamos a estudiar los fenomenos físicos que impulsaron a la creacion de este sistema mediante la dinamica del autovil, una ves estudiados los fenomenos físicos vamos a estudiar el concepto, el funcionamiento y las partes de las que esta formado el sistema de frenos A.B.S para teminar con la exposicion sobre las ventajas que presenta el uso de este sistema. Abstract.-
This article discusses a autotronic of anti-lock brake of a vehicle known in the automotive mechanics industry as brake system ABS (Antilock Braking System), to learn more about this topic chosen as a reference to the basics theorists what is a ABS braking system, we first study a bit about the history of this system was created in Germany by the year 1964, then to understand the function and application we will study the physical phenomena that led the creation of this system by the dynamics of the car race, once you study the physical phenomena we are studying the concept, operation and the party that formed the ABS brake system to Conclude with the exhibition on the advantages of using of this system. I. INTRODUCCION Hace tiempo atrás los primeros automoviles solo cumplian con funciones censillas como el transporte de personas o instrumentos de trabajo, sus sistemas mecanicos eran complejos y no satisfacian las espectativas en cuanto a confort y seguridad para los usuarios, luego con el pasar del tiempo los avances en la tecnología lograron que los mismos sitemas mecanicos pritivos evolucionen logrando de ellos un mejor rendimiento de los mismos y por ende del vehículo, ademas de la satisfacción del usuario, pero en el año de 1970 con la evolución de la electronica digital nace la
autotronica y con ella sistemas que facilitarian la conduccion de un vehíclo y crearian un ambiente económico, confortable y seguro de transporte. Dentro de estos sistemas autotronicos se encuentra el sistema de frenos A.B.S que diferencia del sistema de frenos anteriormente utilizados permite que el usuario asi pise a fondo el pedal del freno las llantas del mismo no se bloqueen permitiendo de esta manera al vehículo mantener una mejor aderencia al suelo y la opcion de que el usuario pueda maniobrar el vehículo mientras este se encuentre en un proceso de frenado, de no ser asi con el sistema de frenos anterior al frenar de manera brusca las ruedas se bloqueaban causando que el vehículo se deslize, causando que el usuario pierda el control de su vehículo causando de esta manera muy graves accidentes. II. FUNDAMENTOS TEORICOS. A. Historia En el año de 1936 la compania alemana Boch patento la idea de un sistema que hiciera mas difícil el bloque de las ruedas de un vehículo al momento de aplicar el freno, pero no consiguio nada sino hasta el año de 1970 con la ayuda de la electronica digital, en el año de 1964 Boch inicio con el trabajo del sistema ABS, que fueron aplicados en los autos Mercedez Benz de la serie S. B. Dinámica Del Vehículo Cuando los vehículos cambian de su estado original, lo hacen por una serie de efectos físicos producidos por una serie de fuerzas cuya suma suma tiene el nombre de dinámica del vehículo, si la suma de estas fuerzas es igual a cero se dice que el vehículo se encuentre en equilibrio tanto dinámico como estático. Todas estas fuerzas se deben a una magnitud la aceleracion del mismo. Existen una serie de fuerzas que cambian las condiciones del vehículo, pero al momento de frenar el vehículo existen cuatro fuerzas principales: 1. Fuerza De Traccion: Es la fuerza producida por el motor del auto que genera el movimiento. 2. Fuerza De Guiado Lateral: Son las fuerzas que ayudan a mantener la direccion del auto.
1_ Coeficiente De Friccion Estática.- Representado por la letra griega mu es una constante que define las caracteristacas de una superficie.
3.
Fuerza De Frenado: Conocida como fuerza de rozamiento, es una fuerza dependiente de la reaccion del suelo y el coeficiente de fricción estática(1) entre el suelo y el neumático, mismo que mientras mas alto, quiere decir que la calzada contiene mas rugozidad, y mientras mas bajo es quiere decir que es una calzada resbaladiza. 4. Fuerza De Adherencia: La fuerza de Adherencia del neumático depende del coeficiente de fricción dinámico que mientras mas bajo es presenta mayor adherencia y mientras es mayor presenta menos adherencia.
que la rueda esta a punto de bloquearse a la unidad de control electrónico, y este hace que una electrovalvula (3) bloquee el suministro de liquido de freno proveniente del cilindro maestro. 3. Etapa De Reduccion De Presión: En esta etapa la unidad de control electronico permite el paso del líquido de frenos a la bomba de presión por lo que la presión de la pinsa de frenado se reduce y la rueda se acelera. Este proceso se repite de 4 a 10 veces por segundo, hasta que el auto frene por completo o se levante el pie del pedal del freno el sistema funciona hasta que la velocidad del auto sea de 8 Km/hr. E. Componentes Del Sistema ABS Basicamente este sistema esta formado por tres partes, mismas que son:
Fig1. Diagrama De Cuerpo Libre De Las Cuatro Fuerzas Principales De Frenado.
El sistema de frenos A.B.S de un auto controla el bloqueo total de las ruedas de un vehículo que permite que el coeficiente de fricción estática nunca llegue a cero, con lo que se disminuye la distancia de frenado. C. Concepto El sistema ABS (Antilock Braking System) es un sistema de seguridad para el automovil que permite una mejor adherencia de los neumaticos al suelo mediante la adaptación del nivel de presión del líquido de freno en el freno de cada rueda.
Fig2. Sistema De Frenos A.B.S Instalados En Un Vehículo.
D. Funcionamiento Del Sistema ABS Basicamente el funcionamiento de est sitema de frenado puede resumierse en tres etapas. 1. Etapa De Frenado Normal: Se produce una frenada convencinal y el captador de velocidad informa a la unidad de control electronico de la disminución de la velocidad. 2. Etapa De Mantenimiento De Presión: Los captadores de velocidad (2) envian la señal de
1. Unidad De Control Electrónico (UCE) Conocida tambien como calculador es la parte mas importante para el correcto funcionamiento del sistema, ya que este controla al grupo hidráulico (Mecanismo De Frenado), esta unidad de control recive las señales sinusoidales que envían los captadores de velocidad de las ruedas, estars señales son tratadas electricamente en paralelo mediante dos microprocesadores que en caso de una desigualdad de informaciones recibidas la unidad de control inicia la regulacion del sistema ABS. El funcionamiento de los microprocesadores se basa en el principio de la redundancia simétrica; los dos microcomputadores son diferentes, pero tratan la misma información y utilizan un mecanismo de cambio de información jerarquizada para comunicar. Cada microcomputador esta programado con unos algoritmos de cálculo diferentes. El fallo es señalado por un testigo en el cuadro de instrumentos y puede ser interpretado mediante un útil de diagnostico. 1.1. Informaciones Físicas Transmitidas Mediante Señales Electricas. Principalmente son dos informaciones que recibe, la velocidad instantanea de cada rueda enviadas por los captadores de velocidad y los resultados del test de control de funcionamiento 1.2. Informaciones Calculadas (De Salida). Tenemos algunos tipos de informaciones calculadas, de las cuales las más importantes las describimos a continuacion: La velocidad de referencia, la misma que es calculada a traves de la velocidad del vehículo y la velocidad instantanea de cada rueda. El deslizamiento de las ruedas que se calcula mediante la diferencia de velocidad entre la rueda y el vehículo. La aceleracion y desaceleración de las ruedas que se calcula mediante la velocidad instantanea de las ruedas y su variación con
2_ Captadores De Velocidas.- Son sensores que detectan la velocidad instantanea de las ruedas de un vehículo. 3_ Electrovalvula.- Válvula comandada por un circuito electrico de corriente o voltaje.
respecto al tiempo. Reconocimiento de la adherencia longitudinal neumático-suelo que calcula la adherencia instantánea exacta a partir del comportamiento de las ruedas. Reconocimiento de las condiciones de rodaje que le permite adaptarse a un cierto número de condiciones de rodaje como por ejemplo el viraje, transición de adherencia, asimétria, etc. Fig7. Captador De Velocidad .
Fig5. Unidad De Control Electrónico Diagrama De Conexión.
2. Grupo Hidráuloco Es un mecanismo en el que se encuentral las electrovalvulas y la bomba, elementos controlados por la unidad de control electronica, Las electrovalvulas comandadas por voltaje permiten el paso o no de liquido de freno desde el cilindro maestro según tres fases, subida de presión, mantenimiento de presión y bajada de presión. La bomba encambio mantiene el flujo de líquido hacia las pinsas de frenado.
IV. CONCLUSION. De forma general se puede concluir que el documento explica los conceptos básicos para poder entender el funcionamiento de este sistema uatotrónico de frenado y su aplicación en los vehículos de nueva generacion. Funcionamiento y principios fundamentales en el sistema ABS _ Es importante conocer que las señales de velocidad enviadas al calculador se basan en el principio de induccion electromagnética. _ Todo el sistema ABS tiene como funcion evitar que el coeficiente de fricción estática sea cero, para tener de esta manera una mejor adherencia al suelo. _ Cada uno de los mecanismos que conforman este sistema son importantes, pero principalmente la UCE _ La influencia del tiempo de frenado ya que la unidad de control realiza los calculos del sistema en base al tiempo. Ventajas Del Sistema De Frenos ABS _ Este sistema permite la ventaja de ser un sistema de frenado de alta eficacia, por lo que es brinda mayor segurida a los usuarios de los vehículos _ A permitido un avance tecnologico en la rama de la mecanica automitriz ya que en base a este sistema los ingenieros han logrado crear nuevos sistemas autotrónicos para una mayor eficiencia de los vehículos. V. REFERENCIAS. Información tomada de los medios:
Fig6. Funcionamiento Del Grupo Hidráulico.
3. Captadores De Velocidad Son sensores ubicados en cada rueda cuentan con un generador de impulsos que es una rueda dentada que se ubica de manera axial o tangencial en las ruedas funciona bajo el principio de induccion magnetica, esta formada por unos imanes pemanetes y un bobinado (4). Genera señales sinusoidales (5) de frecuencias proporcionales a la velocidad de la rueda.
[1] Dinámica. “Mecánica Vectorial Para Ingenieros”. Autor Hibbeler R.C. Décima Edición [2] http://www.centrozaragoza.com:8080/web/sala_prensa/revista_tecnica/hem eroteca/articulos/R5_A5.pdf “Sistemas ABS”. Autor Ing. Hernandez Alex Elias [3] Windtech international “ABS System Parts” http://www.windtechinternational/content/ABS/System/1051_ [4] http://www.mecanicavirtual.org/sistema_abs.pdf “Mecanica Del ABS”. Autor Revista Mecanica Virtua, 2010, Artículo De Dani Allievi [5] Mechanical Parts Magazine “AntilockSystem”, http://www. Mechanicalidea_estatics_pr/.org_.pdf
4_ Bobinado.- Enrollado simulatneo de un conductor alrededor de un cilindro con varias aplicaciones electricas 5_ Señales Sinusoidales.- Señales correspondientes a una funcion seno o coseno, que en la electricidad representan señales de voltajes, corrientes, etc variantes en el tiempo.