Sistema Abs

El sistema antibloqueo ABS (Antilock Braking System) 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.

Para cumplir dichas exigencias, el ABS debe de funcionar de modo muy rápido y exacto (en décimas de segundo) lo cual no es posible mas que con una electrónica sumamente complicada.

Los fabricantes de sistemas ABS mas importantes en Europa son: BOSCH, BENDIX Y TEVES.

En la figura inferior se ve el esquema de un circuito de frenos convencional sin ABS. Frenado en diagonal o "X".

En la figura inferior se ve el esquema de un circuito de frenos con ABS. Como se aprecia el esquema es igual al circuito de frenos convencional al que se le ha añadido: un hidrogrupo, una centralita electrónica de mando y unos detectores de régimen (R.P.M.) a cada una de las ruedas, estos elementos forman el sistema ABS.

Dinámica del vehículo

Un vehículo al circular varía continuamente su estado, acelera, frena o gira. Estos fenómenos son producidos por un gran número de fuerzas y su suma se denomina dinámica del vehículo. Si la suma de todas las fuerzas es cero, significa que está en reposo. Si es diferente de cero, estará en movimiento.

A su vez, todas estas fuerzas varían en función de una magnitud física denominada aceleración, responsable de modificar la velocidad y dirección de cualquier objeto. Por ejemplo, el hecho de acelerar el coche corresponde a una aceleración positiva y el caso de frenar a una aceleración negativa.

En una conducción normal el vehículo se comporta según le indica el conductor; esto es debido a que no se superan las condicionantes físicas propias de la calzada y el vehículo. En el momento en que se superan se producen derrapajes, bloqueo de ruedas e incluso salidas de la carretera.

Fuerzas que intervienen en una rueda

Se pueden dividir en cuatro:

• La fuerza de tracción es producida por el motor y genera el movimiento.

• Las fuerzas de guiado lateral, responsables de conservar la direccionabilidad del vehículo.

• La fuerza de adherencia depende del peso que recae sobre la rueda.

• Y la fuerza de frenado, que actúa en dirección contraria al movimiento de la rueda. Depende de la fuerza de adherencia y del coeficiente de rozamiento entre la calzada y la rueda.

La propiedad de la calzada, que se refiere a que sea más o menos resbaladiza, se denomina "coeficiente de rozamiento". Un valor alto indica una calzada con una superficie rugosa y poco resbaladiza, mientras que un valor bajo es sinónimo de resbaladiza.

El coeficiente de rozamiento repercute en la fuerza de frenado y en la distancia de frenado. Un ejemplo es la diferencia de frenar en asfalto seco o mojado.

Además, un coeficiente de rozamiento bajo facilita que la rueda se bloquee en una frenada, en hielo o nieve, por ejemplo. Esto provocaría que la rueda bloqueada patine sobre la calzada, produciéndose el resbalamiento. El resbalamiento (deslizamiento) varía en una escala del 0 al 100%, siendo el 0% cuando la rueda gira libre y el 100% si está totalmente bloqueada.

El deslizamiento durante una maniobra siempre implica una situación crítica, ya que se altera la estabilidad del vehículo; un ejemplo es al frenar o acelerar sobre una pista helada o con grava.

Para mantener la estabilidad se debe cumplir que la suma de la fuerza de tracción y la fuerza de guiado (llamada fuerza resultante) no supere nunca el límite de adherencia de los neumáticos.

Principio de regulación y funcionamiento del A.B.S.

Tras conectar el encendido y arrancar el motor (se apaga el indicador del ABS) el ABS esta listo para funcionar.

A continuación se describe el ciclo de regulación que se lleva a cabo al bloquearse una rueda. El proceso de regulación en las otras ruedas es el mismo.

La velocidad de la rueda, medida por la sonda de régimen, proporciona en el aparato de mando electrónico, señales de retardo y de aceleración de giro de la rueda. Mediante el enlace de las distintas velocidades de las ruedas se forma la llamada velocidad de referencia, que constituye aproximadamente la velocidad del vehículo. Mediante la comparación de la velocidad de la rueda y la velocidad de referencia se deducen señales de deslizamiento.

Dichas señales se forman cuando, al frenar o acelerar, se transmiten fuerzas de fricción entre los neumáticos y la calzada, que ejercen un efecto de frenado sobre la rueda que gira en el momento de frenar. Entonces se forma un deslizamiento (d), es decir, la rueda gira mas lentamente que la velocidad del vehículo.

Las distintas curvas de deslizamiento dependen de la calzada, de los neumáticos, la velocidad del vehículo, la carga de la rueda y el ángulo de marcha oblicua en un trayecto por curvas.

El aumento del deslizamiento desde 0 hasta la máxima presión de frenado se denomina "zona de deslizamiento estable" (a), efectuándose la regulación del ABS cerca del máximo, en la zona A.

Con altos valores de deslizamiento zona de deslizamiento inestable (b), la presión de frenado disminuye y alcanza el mínimo cuando se bloquea la rueda.

Mientras que para la presión de frenado optima (1) se necesita un deslizamiento (C) determinado, la presión de mando lateral (2) de la rueda disminuye debido al deslizamiento. Esto significa que la acción combinada de la presión de frenado y de mando lateral es necesaria para la regulación de frenado.

En la figura puede verse que la presión de mando lateral (2) disminuye en gran manera cuando aumenta el deslizamiento (C), con lo que la rueda que se bloquea no dispone en absoluto de características de mando lateral. Por esta razón debe escogerse una zona de regulación que garantice por una parte grandes presiones de frenado y, por otra, una buena presión de mando lateral.

El movimiento de cada una de las ruedas viene controlado gracias a una comparación continua entre el retardo y la aceleración de la rueda por una parte -es decir de su deslizamiento- y los valores almacenados en la electrónica por otra. Si se constata un valor de retardo mayor al prescrito -rueda que se bloquea-, comienza el proceso de regulación.

Las sondas de régimen proporcionan las señales correspondientes para la unidad de control y ésta, a su vez, da las "ordenes" al grupo hidráulico para mantener, aumentar o disminuir la presión. Estas fases de regulación se repiten durante un frenado regulado en una sucesión de 4 a 10 veces por segundo y continúan hasta que se para el vehículo.

En la figura se representa un ciclo de regulación simplificado, en el que puede comprobarse que la velocidad de la rueda sigue, en lo esencial, a la velocidad de referencia.

Esta disminuye con el tiempo, de modo proporcional hasta alcanzar la velocidad de la rueda, con lo que se determinan, a continuación, los valores de deslizamiento.

Tipos de sistemas ABS

Se pueden encontrar diferentes sistemas ABS, clasificandolos principalmente por el numero de "canales" y de "sensores" que controlan los frenos de cada una de las ruedas del vehículo.

El numero de canales viene determinado por el número de electroválvulas que regulan la presión de frenado de las ruedas pudiendo regularlas independientemente una por una o bien las dos del mismo eje a la vez. Existen tres tipos básicos de regulación de las ruedas:

• Regulación individual en la que cada rueda se controla de forma independiente por una o varias electroválvulas

• Regulación "Select-low": las dos ruedas de un mismo eje se controlan con los valores obtenidos por el captador de la rueda que tiene indicios de bloquear en primer lugar. Una o varias electroválvulas comunes a las dos ruedas regulan la misma presión hidráulica para ambas.

• Regulación "Select-higt": las dos ruedas se controlan en este caso con los valores de la rueda que mayor adherencia tenga. También dispone de una o varias electroválvulas comunes a las dos ruedas que regulan la misma presión hidráulica para ambas.

Los sensores se colocan normalmente junto a las ruedas y sirven para detectar la velocidad, aceleración y deceleración de éstas.

En función del tipo de circuito de frenos, número de canales y número de sensores, se pueden clasificar los sistemas ABS:

• Cuatro canales y cuatro sensores: este sistema cuenta con una o varias electroválvulas para cada rueda a su vez dispone de un sensor para cada rueda

• Tres canales y cuatro sensores: este sistema cuenta con una o varias electroválvulas para las ruedas delanteras, pero en las ruedas del eje trasero se cuenta con una o varias electroválvulas que

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