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1_ Coeficiente De Friccion Estática.- Representado por la letra griega mu es una constante que define las caracteristacas de una
superficie.
SISTEMA DE FRENOS A.B.S (Antilock
Braking System) Jefferson Torres, Autor.
Universidad Politécnica Salesiana.
Facultad de Ingeniería Electrónica
Cuenca- Ecuador. patojct@hotmail.com
Resumen:
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 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.
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.
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.
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
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:
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
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.
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.
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.
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.
Fig7. Captador De Velocidad.
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:
[1] Dinámica. “Mecánica Vectorial Para Ingenieros”.
Autor Hibbeler R.C. Décima Edición
[2] http://www.centro-
zaragoza.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.windtech-
international/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