El sistema antibloqueo ABS

1- INTRODUCCIÓN

1.1- GENERALIDADES

Con el objetivo de hacer la frenada más eficiente y segura se ideó y se ha ido perfeccionando el llamado sistema de frenado antibloqueo ("Antilock Bracking System, o ABS).

Básicamente consiste un sistema que evita el bloqueo de las ruedas al frenar, y por tanto evita que se pierda el control direccional del vehículo. Esto es así porque sólo una rueda que gira, sin bloquearse, puede generar unas fuerzas laterales que pueden cumplir con las funciones de dirección y control del vehículo.

Este sistema de regulación de la frenada comienza con unos sensores ubicados en las ruedas que controlan permanentemente la velocidad de giro de las mismas, por eso que también se les llama captadores RPM de ruedas. A partir de los datos que suministra cada uno de los sensores, la unidad de control electrónica (la ECU) es capaz de calcular mediante un algoritmo matemático una velocidad media, que se toma que corresponde aproximadamente a la velocidad del vehículo. Comparando las distintas velocidades que va adquiriendo una rueda con la media global se puede saber si esta rueda amenaza o no con bloquearse.

Si es así, el sistema ABS se activa reduciendo automáticamente la presión de frenado en la rueda en cuestión hasta alcanzar un valor umbral fijado de antemano y que queda por debajo del límite de bloqueo. Cuando la rueda vuelve a girar libremente se vuelve a aumentar al máximo la presión de frenado. Este proceso (reducir la presión de frenado / aumentar la presión de frenado) se repite hasta que el conductor retira el pie del freno o disminuye la fuerza de activación del mismo.

El sistema antibloqueo ABS constituye un elemento de seguridad adicional en el vehículo. Durante un frenado que presente riesgo de bloqueo de una o varias ruedas, el ABS actúa evitando este riesgo, y consiguiéndose además las siguientes ventajas:

o estabilidad en la conducción: es importante mantener la estabilidad del vehículo durante la frenada en cualquier situación;

o control de la conducción: se debe mantener el control direccional del vehículo en todo momento, incluso en situaciones extremas de frenada en curva, y aunque se pierda adherencia en algunas ruedas;

o distancia de frenado: con el uso del ABS las distancias de frenado en condiciones límites se reducen considerablemente, manteniéndose el control del vehículo.

Debido a que la respuesta del sistema para que sea efectiva debe ser muy rápida y exacta, el sistema cuenta con un componente electrónico muy potente, que permite además un análisis de la situación en cada instante y una respuesta en consonancia con la nueva situación. Los nuevos sistemas permiten tomar datos hasta quince veces por segundo de la situación de cada rueda y obrar en consecuencia.

1.2- FUNCIONAMIENTO DEL ABS

Como ya se ha dicho, el sistema ABS es un sistema electrónico que comprueba y controla la velocidad de las ruedas durante el frenado. El sistema opera completamente integrado con el sistema de frenos neumáticos estándar del camión o hidráulicos en los vehículos ligeros. Mediante unos sensores ubicados en cada rueda permite controlar la velocidad de las mismas y se controla el frenado durante las situaciones de bloqueo de las mismas. El sistema mejora la estabilidad y el control del vehículo al reducir el bloqueo de las ruedas durante el frenado.

El Sistema de Anti-Bloqueo de las ruedas (ABS), actúa sobre la fuerza de frenado que se ejerce en los tambores (caso de los camiones) o de los bombines (en caso de vehículos ligeros) de freno. Al momento de sentir una traba o amenaza de bloqueo en las ruedas, proporciona una reducción gradual de la rotación y, adicionalmente, minimiza su deslizamiento de forma tal que la rueda permanezca lo más adherida posible al pavimento, sin deslizar.

Un sistema de regulación de presión para camión equipado con ABS se configura según el esquema siguiente:

1. Sensores de velocidad de las ruedas. 5. Válvula de pedal de freno.

2. Una unidad electrónica de control (ECU). 6. Tanque de aire comprimido.

3. Válvula moduladora de presión. 7. Ruedas dentadas.

4. Cilindro de diafragma.

La unidad de control electrónico (ECU) recibe y procesa las señales recibidas por los sensores de velocidad de las ruedas. La ECU, que está constituido por microprocesadores, calcula una velocidad de referencia o media de entre todas las recibidas, que se considera que corresponde con la velocidad del vehículo. Este dato va a ayudar a detectar si una rueda amenaza con bloquearse, dado que el sistema va a ir comparando sucesivamente esta media global o de referencia con las velocidades específicas que va recibiendo de cada rueda, por lo que se puede intuir si alguna de las ruedas, por la tendencia que lleva en su velocidad, es propensa a bloquearse o no, y actuar en consecuencia.

Si efectivamente, una de las ruedas amenaza con bloquearse, la ECU actúa de inmediato reduciendo la presión de frenado de esa rueda hasta alcanzar un valor fijado por debajo del límite de bloqueo, para que cuando la rueda vuelva a girar libremente se vuelva aumentar la presión de frenado para que continúe el proceso de parada. Este proceso se repite hasta que el conductor deja de accionar el pedal de freno, o disminuye la presión de activación del mismo.

2- COMPONENTES DEL SISTEMA

2.1- GENERALIDADES

En esta sección se van a exponer los distintos componentes eléctricos y electrónicos que conforman el sistema ABS. Estos componentes, además de dar funcionalidad al sistema, sirven para realizar la diagnosis y comprobación de su correcto funcionamiento.

2.2- SENSORES DE RUEDA

Los sistemas de sensores ABS, también llamados captadores de rueda, miden la velocidad instantánea en cada rueda, enviando constantemente esta información a la ECU. El conjunto está compuesto por el captador o sensor y un generador de impulsos o rueda fónica (dentada) que gira con la rueda. El sensor de rueda se instala en el buje de la rueda, donde queda posicionado frente a la corona dentada que forma parte del propio eje de transmisión, dejando un entrehierro de un milímetro entre ambos.

El captador funciona según el principio de la inducción. Se instala en el buje de la propia rueda, donde queda posicionado frente a la corona dentada, que como se ha dicho anteriormente, forma parte del propio eje de giro de la rueda. 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.

A continuación se resume algunos aspectos que se debe tener en cuenta cuando se lleve a cabo la instalación del conjunto sensor/rueda dentada:

- se debe asegurar que el desplazamiento longitudinal de la rueda dentada no supere los 0.2 mm.

- no se debe instalar ruedas dentadas con señales de daños tales como dientes picados o deformados.

- en el momento de la instalación, inicialmente el sensor deberá hacer contacto con la rueda dentada. El centro del sensor debe hacer contacto con la rueda dentada cerca del centro del ancho del diente, como mínimo a 3 mm de la orilla del mismo.

- Por último, generalmente para el sensor se requerirá un lubricante que debe ser a base de aceite mineral y contener molidisulfuro. Debe tener excelentes características anticorrosivas y de adhesión y ser capaz de funcionar continuamente con un margen de temperaturas de -40°C a 150°C.

2.3- UNIDAD DE CONTROL ELECTRÓNICO (ECU)

La ECU se encarga del tratamiento de las señales enviadas por los captadores o

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