FRENOS

II parte

PRESENTA:

MC JOSÉ RAMÓN SOCA CABRERA

FUNCIÓN DE LOS SISTEMAS DE FRENOS

Su principal función es disminuir o anular progresivamente la velocidad del vehículo, o mantenerlo inmovilizado cuando está detenido.

El sistema de freno principal, o freno de servicio, permite controlar el movimiento del vehículo, llegando a detenerlo si fuera preciso de una forma segura, rápida y eficaz, en cualquier condición de velocidad y carga en las que rueda. Para inmovilizar el vehículo, se utiliza el freno de estacionamiento, que puede ser utilizado también como freno de emergencia en caso de fallo del sistema principal.

Debe cumplir los requisitos de inmovilizar al vehículo en pendiente, incluso en ausencia del conductor.

CLASIFICACIÓN DE LOS

SISTEMAS DE FRENOS

Según su objeto: de servicio o trabajo; de emergencia o socorro; y de estacionamiento o aparcamiento.

Según el tipo de energía usada: Solo fuerza del conductor; sistemas que ayudan al conductor; y sistemas con aportación energética necesaria independiente del conductor.

Según el tipo de transmisión (MANDO): mecánica, hidráulica y neumática

CONDICIONES DEL FRENADO

Con el freno de pie (trabajo) se debe lograr una deceleración de 2.5 m/s2.

Con el freno de estacionamiento una deceleración de 1.5 m/s2.

Los remolques deben tener un sistema de frenos que garantice una deceleración de al menos 2.5 m/s2. Debe detener al remolque al desconectarse éste del vehículo tractor

La fuerza que ejerce el conductor con el pie no debe sobrepasar:

500 N para autos, 700 N para camiones.

La suma de las fuerzas que aparecen en el perímetro de las ruedas al frenar, corresponden, en su valor máximo al peso del vehículo.

En vehículos automotrices nunca de pueden utilizar un solo circuito de freno por razones de seguridad.

CONDICIONES DEL FRENADO

CONDICIONES DEL FRENADO

No se deben bloquear las ruedas, pues esto provoca deslizamiento, perdida del equilibrio del vehículo e incluso deterioro del neumático.

La distancia de frenado para autos no debe exceder de 7.2 m, desde una velocidad de 30 km/h en camino horizontal con coeficiente de adherencia no menor de 0.6 y de 9.5 a 11.5 m para camiones con peso completo de 9 t.

El tiempo de frenado debe estar para accionamiento hidráulico entre 0.8 y 1.6 s; para accionamiento hidráulico entre 1.0 y 2.0 s.

La eficiencia de los frenos se evalúa por estos tres parámetros: deceleración, recorrido y tiempo mínimo de frenado

FRENOS DE DISCO

FRENOS DE DISCO

Animación 1

FRENOS DE TAMBOR

FRENOS DE TAMBOR

Animación 2

COMPONENTES DE UN SISTEMA DE FRENOS

(AUTOS)

mando hidráulico

Requisitos que debe cumplir el sistema de mando de

los frenos

Asegurar una repartición del esfuerzo de frenado entre los ejes del vehículo, teniendo en cuenta los pesos soportados por los mismos durante la acción de frenado, con el fin de aprovechar la adherencia de las ruedas de una manera adecuada.

Asegurar una repartición igual de los esfuerzos de aplicación de las superficies de fricción de los frenos de las ruedas de un mismo eje.

Garantizar eventualmente un inicio del frenado del eje delantero sobre el trasero.

Resultar de fácil reglaje.

Bomba principal o maestra

Estructura y características de una

bomba de frenos tándem para circuitos

independientes.

Debido a que si se produjera una fuga de líquido en cualquier punto de la instalación, quedaría inutilizado el sistema, se idearon los circuitos de frenos independientes, que consisten en dos circuitos hidráulicos independientes, que accionan por separado los frenos delanteros y los traseros en la mayor parte de los casos.

También se pueden disponer los circuitos en equis, es decir, uno para la rueda delantera derecha y trasera izquierda y el otro para las dos restantes.

Otras veces, uno de los circuitos acciona la totalidad de los frenos y el otro, en el caso de los frenos de disco, mueve un sistema adicional de pastillas en los frenos delanteros.

Funcionamiento de la bomba maestra

tipo tandem

En cualquiera de los casos, se necesita una bomba tándem, como la representada en la siguiente, consistente en un cilindro en el que se alojan los pistones (7) y (9), de los que este último, llamado primario, es accionado directamente por el pedal de freno, mientras que el secundario (7) lo es por la acción del muelle (8) y la presión generada en la cámara (3).

La interconexión de ambos pistones se realiza por el pulsador deslizante (13), que a partir de una determinada posición del recorrido del émbolo primario hace tope y obliga a desplazarse simultáneamente al émbolo secundario.

La posición de reposo se establece en el émbolo secundario (7) por medio del tornillo tope (10), y en el primario (9) por la fijación trasera (14), similar a la de una bomba convencional.

Funcionamiento de la bomba

maestra tipo tandem

Bomba maestra tipo tandem

Función del orificio de compensación en la

bomba de frenos?

Evitar brusquedades en el accionamiento de los frenos,

Comunicar el cilindro con el depósito y al mismo tiempo regular las presiones en ambos elementos, y además

Compensar la dilatación del líquido, que se produce con el calentamiento del mismo como consecuencia de una utilización persistente de los frenos.

Necesidad de un corrector de frenado.

Cuando se frena un vehículo, parte de su peso se transfiere hacia el eje delantero, quedando el trasero deslastrado; por esto, la fuerza de frenado aplicada a ambos ejes no debe de ser igual y aunque se disponen en las ruedas delanteras unos cilindros receptores mayores, para obtener más fuerza de frenado sobre ellas, sigue siendo necesario utilizar un mecanismo corrector de frenada que corrija la presión aplicada a las ruedas traseras en función de las circunstancias en que se produzca el frenado.

Además, el bloqueo de las ruedas traseras durante el frenado es más peligroso cuando se produce en las traseras, por eso los correctores de frenado, adecuan las fuerzas de frenado de las ruedas traseras, lográndose una mayor estabilidad en el frenado.

También deben corregir la presión hidráulica en función de la carga y repartir la fuerza de frenado entre los ejes delantero y trasero en función de la deceleración.

Diferencia entre un repartidor de frenado

y un compensador de frenada.

Ambos son dispositivos correctores de frenado:

un repartidor de frenado, solo actúa en función de la presión que la bomba envía al circuito trasero de frenos, evitando que se bloquee.

y un compensador de frenado, lo hace además en función de la carga sobre el eje trasero.

Estructura y funcionamiento de un repartidor

de doble efecto.

Se trata de una válvula acoplada al circuito trasero de frenos (Fig. Siguiente:

En posición de reposo (detalle 1), el pistón primario (P) está aplicado contra su apoyo (M) por la acción del muelle (R), lo mismo que ocurre con el pistón secundario (Q) bajo el efecto del muelle (r), alojados ambos en el interior hueco del pistón primario (P), el cual está provisto de dos orificios laterales (T), mientras que el (Q) dispone de una hendidura transversal (f), que establecen en conjunto un circuito directo hacia las ruedas en la posición de reposo, en la cual el líquido pasa desde la entrada a través de la hendidura (f) y los taladros (t) para llegar hasta la salida hacia las ruedas rodeando al pistón primario (P, entre éste y el cuerpo del repartidor), tal como indican las flechas.

Fases del funcionamiento del

repartidor de doble efecto.

Estructura y funcionamiento de un

repartidor de doble efecto.

Como la presión de envío aplicada a la sección (C) supera el valor de reglaje del muelle (R), el pistón primario (P) se desplaza hacia arriba, mientras que el secundario (Q) se mantiene en equilibrio, por un lado por la presión ejercida en su cara inferior y por otro por la fuerza del muelle (r) y la presión ejercida en su parte superior (la reinante en el circuito trasero de frenos 9.

En estas condiciones, el pistón primario hace tope y asiento en (N) cortando el circuito directo anteriormente establecido.

Funcionamiento de un compensador

activado por inercia.En algunos vehículos, la presión aplicada a las ruedas traseras está gobernada por un compensador, cuya acción va en función de la deceleración obtenida en el frenado.

Este tipo de compensador se fija al chasis del vehículo en una posición bien determinada, y en las cercanías de la bomba de frenos.

El dispositivo, lo constituye una válvula de bola posicionada con un cierto ángulo (A, Fig. 10.22) con respecto a la horizontal. Cuando se acciona el freno, el líquido llega por (B), pasando a través del difusor (C) y alrededor de la bola (D), hasta el conducto (F), alcanzando la salida (E) para los frenos traseros.Básicamente abre o cierra un paso, en función de la inclinación del vehículo durante la frenada.

Estructura del compensador de inercia.

Repartidor de doble efecto.

Repartidor de doble efecto.

Esquema de un servofreno y su funcionamiento.

(Dispositivo de asistencia de frenado.)

Esquema de un servofreno y su funcionamiento.

(Dispositivo de asistencia de frenado.)Su misión es facilitar la acción de frenado, permitiendo que el conductor realice un menor esfuerzo sobre el pedal del freno y aumentando la eficacia de frenado. Esto se puede conseguir por una depresión creada en el motor, o por la acción de una bomba de vacío.

En vehículos con motor de gasolina, la depresión necesaria para el funcionamiento del servofreno se toma del propio colector de admisión. Esta depresión es variable y depende de la rotación del motor.

Este inconveniente se subsana utilizando una bomba de vacío, cuya capacidad es ˜ 10 veces la cilindrada del motor. De esta manera sustituimos las depresiones instantáneas por una depresión media, lográndose una acción más regular del servofreno y la pasibilidad de utilizarlo durante la parada del motor.

En los vehículos diesel, donde la admisión de aire es constante, la depresión en el colector de admisión es baja, es necesaria una bomba de vacío para accionar el servofreno. Además se hace imprescindible la utilización de un depósito de vacío, puesto que la acción de la bomba es menos instantánea que la de una bomba de vacío en el colector de admisión.

Esquema de un servofreno y su funcionamiento.

(Dispositivo de asistencia de frenado.)

En los turismos se utilizan dos tipos de servofreno:El Mastervac, que se acopla entre el pedal y la bomba de freno.

El Hidrovac, que se acopla entre la bomba de freno y los cilindros receptores.

En la Fig. siguiente se muestra un esquema de un servofreno, cuyo pistón de mando (5) se aloja en un cilindro formando las cámaras (4) y (6), que pueden comunicarse entre sí a través de la válvula (2).

Trabajo del boster de los frenos

A su vez, la cámara (4) puede ser puesta en comunicación con la atmósfera a través de la válvula (1), mientras que la cámara (6) se encuentra permanentemente comunicada con la depresión reinante en los colectores de admisión (3). El pistón (5) se enlaza por un lado con el pedal de frenos y por el otro con la bomba de frenos, bien directamente, como en el caso del Mastervac, o por medios hidráulicos como ocurre en el Hidrovac.

Trabajo del boster de los frenos

Trabajo del boster de los frenos

Trabajo del boster de los frenos y

el cilindro maestro de doble efecto

Boster de los frenos

SISTEMA ANTIBLOQUEO DE FRENOS

A.B.S.El sistema antibloqueo ABS constituye un elemento de

seguridad adicional en el vehículo. Tiene la función de reducir el riesgo de accidentes mediante el control optimo del proceso de frenado. Durante un frenado que presente un riesgo de bloqueo de una o varias ruedas, el ABS tiene como función adaptar el nivel de presión del liquido en cada freno de rueda con el fin de evitar el bloqueo y optimizar así el compromiso de:

- Estabilidad en la conducción: Durante el proceso de frenado debe garantizarse la estabilidad del vehículo, tanto cuando la presión de frenado aumenta lentamente hasta el limite de bloqueo como cuando lo hace bruscamente, es decir, frenando en situación limite.

- Dirigibilidad: El vehículo puede conducirse al frenar en una curva aunque pierdan adherencia alguna de las ruedas.

- Distancia de parada: Es decir acortar la distancia de parada lo máximo posible.

SISTEMA A.B.S.

Circuito de frenedo en X

Circuito de frenedo en //

Válvulas y bomba del ABS

Hidrogrupo

El hidrogrupo esta formado por un conjunto de motor-bomba, cuatro electroválvulas dos de admisión y dos de escape, y un acumulador de baja presión.

- Electroválvulas: están constituidas de un solenoide y de un inducido móvil que asegura las funciones de apertura y cierre. La posición de reposo es asegurada por la acción de un muelle incorporado. Todas las entradas y salidas de las electroválvulas van protegidas por unos filtros.

A fin de poder reducir en todo momento la presión de los frenos, independiente del estado eléctrico de la electroválvula, se ha incorporado una válvula anti-retorno a la electroválvula de admisión. La válvula se abre cuando la presión de la "bomba de frenos" es inferior a la presión del estribo. Ejemplo: al dejar de frenar cuando el ABS esta funcionando.El circuito de frenado esta provisto de dos electroválvulas de admisión abiertas en reposo y de dos electroválvulas de escape cerradas en reposo.

Es la acción separada o simultanea de las electroválvulas la que permite modular la presión en los circuitos de frenado

COMPUTADORA (Unidad

electrónica de mando).Las informaciones medidas por los captadores de rueda transformadas eléctricamente y tratadas en paralelo mediante dos microcomputadores (microprocesadores). En caso de desigualdad en las informaciones recibidas, el calculador reconoce un fallo y se inicializa un proceso de regulación del sistema ABS. Tras la amplificación, las señales de salida aseguran la activación de las electroválvulas y el motor-bomba.

El calculador trabaja según el principio de la redundancia simétrica; los dos microcomputadores son diferentes, tratan la misma información y utilizan un mecanismo de cambio de información jerarquizada para comunicar. Cada microcomputador esta programado con unos algoritmos de calculo diferentes.

En caso de no conformidad de las señales tratadas, en caso de avería o fallo en la instalación, el calculador limita el funcionamiento de los sistemas según un proceso apropiado. El fallo es señalado por un testigo en el cuadro de instrumentos y puede ser interpretado mediante un útil de diagnostico. Dado el avance de la electrónica el calculador cada vez es mayor su capacidad para autodiagnosticarse los fallos en el sistema ABS.

COMPUTADORA UCE

Principales valores utilizados por la

lógica interna de la computadora

Informaciones físicas (transmitidas por unas señales eléctricas):

Velocidad de las cuatro ruedas (las cuatro ruedas pueden tener velocidades diferentes en función de las fases de aceleración o de deceleración y del estado de la calzada, etc).

Información del contacto de luces de stop.

Resultados de los tests de control de funcionamiento (rotación de la bomba, estado de los captadores y estados de las electroválvulas).

Principales valores utilizados por la

lógica interna del calculador

Informaciones calculadas.

Velocidad de referencia: Por cuestiones de precisión y de seguridad, la lógica calcula la velocidad del vehículo a partir de las velocidades de los cuatro ruedas. Esta información se llama velocidad de referencia. Para el calculo, la lógica tiene en cuenta además de los limites físicos (las aceleraciones y deceleraciones máximas que es posible alcanzar en las diferentes adherencias) con el fin de verificar la coherencia del resultado y en su caso corregir el valor obtenido.

Deslizamiento de las diferentes ruedas: El deslizamiento de una rueda es la diferencia de velocidad entre la rueda y el vehículo. Para la estrategia, que solo dispone de la velocidad de referencia como aproximación de la velocidad del vehículo, el deslizamiento es calculado a partir de la velocidad de la rueda y de la velocidad de referencia.

Aceleraciones y deceleraciones de las ruedas: A partir de la velocidad instantánea de una rueda (dada por el captador de velocidad), es posible calcular la aceleración o la deceleración de la rueda considerada observando la evolución de la velocidad en el tiempo.

Principales valores utilizados por la lógica interna

del calculador Principales valores utilizados por la

lógica interna del calculadorReconocimiento de la adherencia longitudinal neumático-suelo: La lógica

calcula la adherencia instantánea exacta a partir del comportamiento de las ruedas. En efecto, cada tipo de adherencia conduce a unos valores de aceleración y de deceleración que son propios. Además, la lógica considera dos ámbitos de adherencia: baja (de hielo a nieve) y alta (de suelo mojado a suelo seco) que corresponden a una estrategias de regulaciones diferentes.

Reconocimiento de las condiciones de rodaje: La lógica sabe adaptarse a un cierto numero de condiciones de rodaje que es capaz de reconocer. Entre ellas citamos las principales:Viraje: Las curvas se detectan observando las diferencias de velocidades de las ruedas traseras (la rueda interior en un giro es menos rápida que la rueda exterior).

Transición de adherencia (paso de alta adherencia a baja adherencia o a la inversa): los deslizamientos de las ruedas, aceleraciones y deceleraciones se toman en cuenta para reconocer esta situación.

Asimétrica (dos ruedas de un mismo lado sobre alta adherencia y las otras sobre baja adherencia): los deslizamientos de las ruedas de un mismo lado se comparan con los deslizamientos de las ruedas del otro lado.

- Ordenes de regulación: la intervención decidida por la lógica se traduce en unas ordenes eléctricas enviadas a las electrovalvulas y al grupo motor-bomba,

Detectores de ruedaLos detectores de rueda o de régimen, también llamados captadores de rueda miden la velocidad instantánea en cada rueda.

El conjunto esta compuesto por un captador (1) y un generador de impulsos o rueda fónica (3) fijado sobre un órgano giratorio.La disposición puede ser axial, radial o tangencial (axial ruedas delanteras, tangencial ruedas traseras).

Para obtener una señal correcta, conviene mantener un entrehierro (2) entre el captador y el generador de impulsos. El captador va unido al calculador mediante cableado.

Detectores de rueda

Detectores de rueda

El captador funciona según el principio de la inducción; en la cabeza del captador se encuentran dos imanes permanentes y una bobina. El flujo magnético es modificado por el desfile de los dientes del generador de impulsos. La variación del campo magnético que atraviesa la bobina genera una tensión alternativa casi sinusoidal cuya frecuencia es proporcional a la velocidad de la rueda. La amplitud de la tensión en el captador es función de la distancia (entre-hierro) entre diente y captador y de la frecuencia.

Detectores de rueda

Sistema de frenos neumáticos

Frenos en tractores

Frenos en trcatores

2 –Suspensión hidroneumática del puentedelantero.

5 – R. F. ruedas delanteras.16 – acumulador de membrana de nitrógeno.17 - Hidrosoporte.18 – Barra de torsión para mov. transversal19 – Patas amortiguadoras de la suspensión

de la cabina.20 – Frenos de discos de ruedas traseras22 – R.F. de las ruedas

Bibliografía consultada

Arias-Paz, M. 1977. Manual del automóvil. Ede. Pueblo y educación, La Habana, Cuba. (En biblioteca del departamento).

Carcajosa, M. 2005. Ingeniería de Vehículos. Ed: Alfaomega Grupo Editor. México.

Chudakov, D. A. 1977. Fundamentos de la teoría y el cálculo de tractores. Ed: MIR, Moscú, Rusia.

Revistas: Automóvil, autopista, catálogo, etc.

Xaver Fendt GmbH & Co. 1995. D-87616 Marktoberdort.

www. howstuffworks.com

GRACIAS !!!