Sistema de freno antibloqueo
Un sistema de frenos antibloqueo (ABS) es un sistema de frenado antideslizante de seguridad utilizado en aeronaves y en vehículos terrestres, como automóviles, motocicletas, camiones, y autobuses El ABS funciona evitando que las ruedas se bloqueen durante el frenado, manteniendo así el contacto de tracción con la superficie de la carretera y permitiendo que el conductor mantenga un mayor control sobre el vehículo.
El ABS es un sistema automatizado que utiliza los principios del frenado por umbral y el frenado por cadencia, técnicas que una vez practicaron los conductores hábiles antes de que el ABS se generalizara. El ABS funciona a un ritmo mucho más rápido y más eficaz de lo que la mayoría de los conductores podrían manejar. Aunque el ABS generalmente ofrece un mejor control del vehículo y reduce las distancias de frenado en superficies secas y algunas resbaladizas, en superficies de grava suelta o cubiertas de nieve, el ABS puede aumentar significativamente la distancia de frenado, al mismo tiempo que mejora el control de la dirección. Desde que se introdujo el ABS en los vehículos de producción, estos sistemas se han vuelto cada vez más sofisticados y efectivos. Es posible que las versiones modernas no solo eviten el bloqueo de las ruedas al frenar, sino que también pueden alterar la tendencia del freno de adelante hacia atrás. Esta última función, dependiendo de sus capacidades e implementación específicas, se conoce como distribución electrónica de la fuerza de frenado, sistema de control de tracción, asistencia de frenado de emergencia o control electrónico de estabilidad (ESC).
Historia
Primeros sistemas
El concepto de ABS es anterior a los sistemas modernos que se introdujeron en la década de 1950. En 1908, por ejemplo, J.E. Francis presentó su 'Regulador de prevención de resbalones para vehículos sobre rieles'.
En 1920, el pionero francés de automóviles y aviones Gabriel Voisin experimentó con sistemas que modulaban la presión de frenado hidráulico en los frenos de su avión para reducir el riesgo de deslizamiento de los neumáticos, ya que el frenado de umbral en los aviones es casi imposible. Estos sistemas usaban un volante y una válvula unidos a una línea hidráulica que alimenta los cilindros de freno. El volante está unido a un tambor que corre a la misma velocidad que la rueda. En un frenado normal, el tambor y el volante deben girar a la misma velocidad. Sin embargo, cuando una rueda se ralentiza, el tambor haría lo mismo, dejando el volante girando a un ritmo más rápido. Esto hace que la válvula se abra, lo que permite que una pequeña cantidad de líquido de frenos se desvíe del cilindro maestro hacia un depósito local, lo que reduce la presión en el cilindro y libera los frenos. El uso del tambor y el volante significaba que la válvula solo se abría cuando la rueda giraba. En las pruebas, se observó una mejora del 30 % en el rendimiento de los frenos, porque los pilotos aplicaron inmediatamente los frenos a fondo en lugar de aumentar lentamente la presión para encontrar el punto de derrape. Un beneficio adicional fue la eliminación de neumáticos quemados o reventados.
El primer reconocimiento adecuado del sistema ABS llegó más tarde con el ingeniero alemán Karl Wässel, cuyo sistema para modular la potencia de frenado fue patentado oficialmente en 1928. Sin embargo, Wässel nunca desarrolló un producto que funcionara y tampoco Robert Bosch, quien produjo un producto similar. patente ocho años después.
A principios de la década de 1950, el sistema antideslizante Dunlop Maxaret se usaba ampliamente en la aviación en el Reino Unido, con aviones como Avro Vulcan y Handley Page Victor, Vickers Viscount, Vickers Valiant, English Electric Lightning, de Havilland Comet 2c, de Havilland Sea Vixen, y aviones posteriores, como Vickers VC10, Hawker Siddeley Trident, Hawker Siddeley 125, Hawker Siddeley HS 748 y derivados de British Aerospace ATP, y BAC One-Eleven, y el holandés Fokker F27 Friendship (que inusualmente tenía un sistema neumático Dunlop de alta presión (200 bar) en lugar de un sistema hidráulico para el frenado, la dirección de la rueda delantera y la retracción del tren de aterrizaje), equipado con Maxaret de serie. Maxaret, al tiempo que reducía las distancias de frenado hasta en un 30 % en condiciones de hielo o humedad, también aumentaba la vida útil de los neumáticos y tenía la ventaja adicional de permitir despegues y aterrizajes en condiciones que impedirían volar en aviones no equipados con Maxaret.
En 1958, el Road Research Laboratory utilizó una motocicleta Royal Enfield Super Meteor para probar el freno antibloqueo Maxaret. Los experimentos demostraron que los frenos antibloqueo pueden ser de gran valor para las motocicletas, en las que el derrape está involucrado en una alta proporción de accidentes. Las distancias de frenado se redujeron en la mayoría de las pruebas en comparación con el frenado de las ruedas bloqueadas, particularmente en superficies resbaladizas, en las que la mejora podría llegar al 30 %. Sin embargo, el director técnico de Enfield en ese momento, Tony Wilson-Jones, vio poco futuro en el sistema y la empresa no lo puso en producción.
Un sistema completamente mecánico tuvo un uso limitado en automóviles en la década de 1960 en el auto de carreras Ferguson P99, el Jensen FF y el Ford Zodiac experimental con tracción en las cuatro ruedas, pero no tuvo más uso; el sistema resultó caro y poco fiable.
El primer sistema de frenos antibloqueo completamente electrónico se desarrolló a fines de la década de 1960 para el avión Concorde.
El moderno sistema ABS fue inventado en 1971 por Mario Palazzetti (conocido como 'Mister ABS') en el Centro de Investigación Fiat y ahora es estándar en casi todos los autos. El sistema se llamó Antiskid y la patente se vendió a Bosch, quien lo llamó ABS.
Sistemas modernos
Chrysler, junto con Bendix Corporation, presentó un sistema ABS computarizado de tres canales y cuatro sensores en las cuatro ruedas denominado "Sure Brake" para su Imperial de 1971. Estuvo disponible durante varios años a partir de entonces, funcionó según lo previsto y demostró ser fiable. En 1969, Ford introdujo un sistema de frenos antibloqueo llamado "Sure-Track" a las ruedas traseras del Lincoln Continental Mark III y Ford Thunderbird, como opción; se convirtió en estándar en 1971. El sistema de frenos Sure-Track fue diseñado con la ayuda de Kelsey-Hayes. En 1971, General Motors presentó el "Trackmaster" ABS solo en las ruedas traseras como una opción en sus modelos Cadillac con tracción trasera y el Oldsmobile Toronado. En el mismo año, Nissan ofreció un EAL (Electro Anti-lock System) desarrollado por la empresa japonesa Denso como opción en el Nissan President, que se convirtió en el primer ABS electrónico de Japón.
1971: Imperial Archivado el 4 de febrero de 2020 en la Wayback Machine se convirtió en el primer automóvil de producción con un sistema de frenos antibloqueo en las 4 ruedas operado por computadora. Toyota introdujo frenos antideslizantes controlados electrónicamente en Toyota Crown. En 1972, las Triumph 2500 Estates con tracción en las cuatro ruedas estaban equipadas con sistemas electrónicos Mullard de serie. Sin embargo, tales autos eran muy raros y muy pocos sobreviven hoy.
1971: Primera aplicación de camiones: "Antislittamento" sistema desarrollado por Fiat Veicoli Industriali e instalado en el camión Fiat modelo 691N1.
1976: WABCO comenzó el desarrollo del sistema de frenado antibloqueo en vehículos comerciales para evitar el bloqueo en carreteras resbaladizas, seguido en 1986 por el sistema de frenado electrónico (EBS) para vehículos pesados.
1978: Mercedes-Benz W116 Como uno de los primeros, utilizó un sistema electrónico de frenos antibloqueo (ABS) multicanal en las cuatro ruedas de Bosch como opción a partir de 1978.
1982: Honda introdujo ALB (frenos antibloqueo) multicanal controlados electrónicamente como una opción para la segunda generación de Prelude, lanzada en todo el mundo en 1982. Información adicional: el agente general de Honda en Noruega requería todos los Prelude para el mercado noruego tener el sistema ALB como característica estándar, lo que convierte a Honda Prelude en el primer automóvil entregado en Europa con ABS como característica estándar. El agente general noruego también incluyó un techo corredizo y otras opciones para que sean equipo estándar en Noruega, agregando más lujo a la marca Honda. Sin embargo, el sistema fiscal noruego hizo que el automóvil bien equipado fuera muy costoso y las ventas sufrieron altos costos. A partir de 1984, el sistema ALB, así como otras características opcionales de Honda, ya no era una característica estándar en Noruega.
En 1985, el Ford Scorpio se introdujo en el mercado europeo con un sistema electrónico Teves en toda la gama de serie. Por ello, el modelo fue galardonado con el codiciado Premio al Coche Europeo del Año en 1986, con elogios muy favorables de los periodistas automovilísticos. Después de este éxito, Ford comenzó a investigar los sistemas Anti-Lock para el resto de su gama, lo que animó a otros fabricantes a seguir su ejemplo.
Desde 1987, el ABS ha sido equipo estándar en todos los automóviles Mercedes-Benz. Lincoln hizo lo mismo en 1993.
En 1988, BMW presentó la primera motocicleta con ABS electrohidráulico: la BMW K100. Yamaha presentó el modelo FJ1200 con ABS opcional en 1991. Honda hizo lo mismo en 1992 con el lanzamiento de su primer ABS para motocicleta en la ST1100 Pan European. En 2007, Suzuki lanzó su GSF1200SA (Bandit) con ABS. En 2005, Harley-Davidson comenzó a ofrecer una opción de ABS en las motos de policía.
Operación
El controlador de frenos antibloqueo también se conoce como CAB (controlador de frenos antibloqueo).
Por lo general, el ABS incluye una unidad de control electrónico (ECU) central, sensores de velocidad en las cuatro ruedas y al menos dos válvulas hidráulicas dentro del sistema hidráulico de los frenos. La ECU monitorea constantemente la velocidad de rotación de cada rueda; si detecta que la rueda gira significativamente más lentamente que la velocidad del vehículo, una condición indicativa de bloqueo inminente de la rueda, activa las válvulas para reducir la presión hidráulica al freno en la rueda afectada, reduciendo así la fuerza de frenado en esa rueda; la rueda entonces gira más rápido. Por el contrario, si la ECU detecta que una rueda gira significativamente más rápido que las demás, la presión hidráulica del freno en la rueda aumenta para que se vuelva a aplicar la fuerza de frenado, lo que reduce la velocidad de la rueda. Este proceso se repite continuamente y el conductor puede detectarlo mediante la pulsación del pedal del freno. Algunos sistemas antibloqueo pueden aplicar o liberar presión de frenado 15 veces por segundo. Debido a esto, las ruedas de los automóviles equipados con ABS son prácticamente imposibles de bloquear incluso durante el frenado de pánico en condiciones extremas.
La ECU está programada para ignorar las diferencias en la velocidad de rotación de las ruedas por debajo de un umbral crítico porque cuando el automóvil gira, las dos ruedas hacia el centro de la curva giran más lentamente que las dos exteriores. Por esta misma razón, se utiliza un diferencial en prácticamente todos los vehículos de carretera.
Si se desarrolla una falla en cualquier parte del ABS, generalmente se encenderá una luz de advertencia en el panel de instrumentos del vehículo y el ABS se desactivará hasta que se solucione la falla.
El ABS moderno aplica presión de frenado individual a las cuatro ruedas a través de un sistema de control de sensores montados en el cubo y un microcontrolador dedicado. El ABS se ofrece o viene de serie en la mayoría de los vehículos de carretera producidos en la actualidad y es la base de los sistemas electrónicos de control de estabilidad, cuya popularidad está aumentando rápidamente debido a la gran reducción en el precio de la electrónica del vehículo a lo largo de los años.
Los modernos sistemas de control electrónico de estabilidad (ESC) son una evolución del concepto ABS. Aquí, se agregan un mínimo de dos sensores adicionales para ayudar al funcionamiento del sistema: estos son un sensor de ángulo del volante y un sensor giroscópico. La teoría de funcionamiento es simple: cuando el sensor giroscópico detecta que la dirección que toma el coche no coincide con la que informa el sensor del volante, el software ESC frena la(s) rueda(s) individual(es) necesaria(s) (hasta tres con los más sofisticados). sistemas), para que el vehículo se desplace por el camino previsto por el conductor. El sensor del volante también ayuda en la operación del control de frenado en curvas (CBC), ya que le indicará al ABS que las ruedas en el interior de la curva deben frenar más que las ruedas en el exterior, y en qué medida.
El equipo ABS también se puede utilizar para implementar un sistema de control de tracción (TCS) en la aceleración del vehículo. Si al acelerar el neumático pierde tracción, el controlador ABS puede detectar la situación y tomar las medidas adecuadas para que se recupere la tracción. Las versiones más sofisticadas de esto también pueden controlar los niveles de aceleración y los frenos simultáneamente.
Los sensores de velocidad del ABS a veces se utilizan en el sistema de control indirecto de la presión de los neumáticos (TPMS), que puede detectar el inflado insuficiente de los neumáticos por la diferencia en la velocidad de rotación de las ruedas.
Componentes
Hay cuatro componentes principales del ABS: sensores de velocidad de las ruedas, válvulas, una bomba y un controlador.
- Sensores de velocidad (Encoders)
- Se utiliza un sensor de velocidad para determinar la aceleración o la desaceleración de la rueda. Estos sensores utilizan un imán y un sensor de efecto Hall, o una rueda dentada y una bobina electromagnética para generar una señal. La rotación de la rueda o diferencial induce un campo magnético alrededor del sensor. Las fluctuaciones de este campo magnético generan un voltaje en el sensor. Dado que el voltaje inducido en el sensor es el resultado de la rueda giratoria, este sensor puede ser inexacto a velocidades lentas. La rotación más lenta de la rueda puede causar fluctuaciones inexactas en el campo magnético y así causar lecturas inexactas al controlador.
- Válvulas
- Hay una válvula en la línea de freno de cada freno controlada por el ABS. En algunos sistemas, la válvula tiene tres posiciones:
- En la posición 1, la válvula está abierta; la presión del cilindro maestro se pasa a través del freno.
- En la posición dos, la válvula bloquea la línea, aislando el freno del cilindro maestro. Esto evita que la presión aumente más lejos si el conductor empuja el pedal del freno más fuerte.
- En la posición tres, la válvula libera parte de la presión del freno.
La mayoría de los problemas con el sistema de válvulas ocurren debido a válvulas obstruidas. Cuando una válvula está obstruida, no puede abrirse, cerrarse o cambiar de posición. Una válvula inoperable evitará que el sistema module las válvulas y controle la presión suministrada a los frenos.
- Bomba
- La bomba en el ABS se utiliza para restaurar la presión a los frenos hidráulicos después de que las válvulas lo hayan lanzado. Una señal del controlador liberará la válvula al detectar el deslizamiento de la rueda. Después de que una válvula libera la presión suministrada por el usuario, la bomba se utiliza para restaurar la cantidad deseada de presión al sistema de frenado. El controlador modula el estado de la bomba para proporcionar la cantidad deseada de presión y reducir el deslizamiento.
- Controlador
- El controlador es una unidad tipo ECU en el coche que recibe información de cada sensor de velocidad de la rueda individual. Si una rueda pierde tracción, la señal se envía al controlador. El controlador entonces limitará la fuerza de freno (EBD) y activará el modulador ABS que actúa las válvulas de freno encendido y apagado.
Usar
Hay muchas variaciones y algoritmos de control diferentes para usar en ABS. Uno de los sistemas más simples funciona de la siguiente manera:
- El controlador monitoriza los sensores de velocidad en todo momento. Está buscando desaceleraciones en la rueda que están fuera de lo común. Justo antes de que una rueda se cierre, experimentará una rápida desaceleración. Si se deja sin control, la rueda se detendrá mucho más rápido de lo que cualquier coche podría. Puede tomar un coche de dos a cuatro segundos parar de 60 mph (96.6 km/h) en condiciones ideales, pero una rueda que se cierra podría dejar de girar en menos de un segundo.
- El controlador ABS sabe que tal rápida desaceleración del coche es imposible (y en realidad la rápida desaceleración significa que la rueda está a punto de deslizarse), por lo que reduce la presión a ese freno hasta que ve una aceleración, entonces aumenta la presión hasta que ve la desaceleración de nuevo. Puede hacerlo muy rápidamente antes de que la rueda pueda realmente cambiar significativamente la velocidad. El resultado es que la rueda disminuye al mismo ritmo que el coche, con los frenos manteniendo las ruedas muy cerca del punto en el que empezarán a cerrar. Esto le da al sistema la máxima potencia de frenado.
- Esto sustituye la necesidad de bombear manualmente los frenos mientras se conduce en una superficie resbaladiza o baja de tracción, permitiendo dirigir incluso en la mayoría de las condiciones de frenado de emergencia.
- Cuando el ABS está en operación, el conductor sentirá un pulsante en el pedal de freno; esto viene de la apertura rápida y el cierre de las válvulas. Este pulsar también le dice al conductor que el ABS ha sido disparado.
Tipos de freno
Los sistemas de frenos antibloqueo utilizan diferentes esquemas según el tipo de frenos en uso. Se pueden diferenciar por la cantidad de canales: es decir, cuántas válvulas se controlan individualmente y la cantidad de sensores de velocidad.
- 1) ABS de cuatro canales, cuatro sensores
- Hay un sensor de velocidad en las cuatro ruedas y una válvula separada para las cuatro ruedas. Con esta configuración, el controlador monitoriza cada rueda individualmente para asegurarse de que está alcanzando la máxima fuerza de frenado.
- 2) ABS de tres canales y cuatro sensores
- Hay un sensor de velocidad en las cuatro ruedas y una válvula separada para cada una de las ruedas delanteras, pero sólo una válvula para ambas ruedas traseras. Los vehículos más antiguos con ABS de cuatro ruedas utilizan este tipo.
- 3) ABS de tres canales y tres sensores
- Este esquema, comúnmente encontrado en camionetas con ABS de cuatro ruedas, tiene un sensor de velocidad y una válvula para cada una de las ruedas delanteras, con una válvula y un sensor para ambas ruedas traseras. El sensor de velocidad para las ruedas traseras está situado en el eje trasero. Este sistema proporciona control individual de las ruedas delanteras, por lo que ambos pueden alcanzar la máxima fuerza de frenado. Las ruedas traseras, sin embargo, son monitorizadas juntas; ambas tienen que empezar a cerrar antes de que el ABS se active en la parte trasera. Con este sistema, es posible que una de las ruedas traseras se cierre durante una parada, reduciendo la eficacia del freno. Este sistema es fácil de identificar, ya que no hay sensores de velocidad individuales para las ruedas traseras.
- 4) ABS de dos canales, de cuatro sensores
- Este sistema, comúnmente encontrado en los coches de pasajeros desde finales de los años 80 hasta mediados de los 90, utiliza un sensor de velocidad en cada rueda, con una válvula de control cada una para las ruedas delantera y trasera como par. Si el sensor de velocidad detecta bloqueo en cualquier rueda individual, el módulo de control pulsa la válvula para ambas ruedas en ese extremo del coche.
- 5) ABS de un canal, un sensor
- Este sistema se encuentra comúnmente en camionetas, SUV y furgonetas con ABS de rueda trasera. Tiene una válvula, que controla tanto las ruedas traseras como un sensor de una velocidad, situado en el eje trasero. Este sistema funciona igual que el extremo trasero de un sistema de tres canales. Las ruedas traseras son monitoreadas juntas y ambos tienen que empezar a cerrar antes de que el ABS entre. En este sistema también es posible que una de las ruedas traseras se cierre, reduciendo la eficacia del freno. Este sistema también es fácil de identificar, ya que no hay sensores de velocidad individuales para ninguna de las ruedas.
Eficacia
Un estudio australiano de 2004 realizado por el Centro de Investigación de Accidentes de la Universidad de Monash encontró que ABS:
- Reducción del riesgo de accidentes múltiples del vehículo en un 18 por ciento,
- Aumentó el riesgo de accidentes de tránsito en un 35 por ciento.
En superficies de alta tracción como betún u hormigón, muchos (aunque no todos) los automóviles equipados con ABS pueden lograr mejores distancias de frenado (es decir, más cortas) que las que serían posibles sin el beneficio del ABS. En condiciones del mundo real, incluso a un conductor alerta y experimentado sin ABS le resultaría difícil igualar o mejorar el rendimiento de un conductor típico con un vehículo moderno equipado con ABS. El ABS reduce las posibilidades de choque y/o la gravedad del impacto. La técnica recomendada para los conductores no expertos en un automóvil equipado con ABS, en una emergencia típica de frenado completo, es presionar el pedal del freno con la mayor firmeza posible y, cuando corresponda, esquivar las obstrucciones. En tales situaciones, el ABS reducirá significativamente las posibilidades de patinar y la subsiguiente pérdida de control.
En grava, arena y nieve profunda, el ABS tiende a aumentar las distancias de frenado. En estas superficies, las ruedas bloqueadas se clavan y detienen el vehículo más rápidamente. El ABS evita que esto ocurra. Algunas calibraciones de ABS reducen este problema al disminuir el tiempo de ciclo, lo que permite que las ruedas se bloqueen y desbloqueen repetidamente y brevemente. Algunos fabricantes de vehículos ofrecen un sistema "todoterreno" para desactivar la función ABS. El principal beneficio del ABS en tales superficies es aumentar la capacidad del conductor para mantener el control del automóvil en lugar de patinar, aunque la pérdida de control es más probable en superficies blandas como la grava o en superficies resbaladizas como la nieve. o hielo. En una superficie muy resbaladiza, como una capa de hielo o grava, es posible bloquear varias ruedas a la vez, y esto puede vencer al ABS (que se basa en comparar las cuatro ruedas y detectar el derrape de ruedas individuales). La disponibilidad de ABS evita que la mayoría de los conductores aprendan a frenar en el umbral.
Un estudio de junio de 1999 de la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en Carreteras (NHTSA, por sus siglas en inglés) encontró que el ABS aumentó las distancias de frenado en grava suelta en un promedio de 27,2 por ciento.
Según la NHTSA,
"ABS trabaja con su sistema de frenado regular bombeándolos automáticamente. En vehículos no equipados con ABS, el conductor tiene que bombear manualmente los frenos para evitar el bloqueo de la rueda. En vehículos equipados con ABS, su pie debe permanecer firmemente plantado en el pedal del freno, mientras que ABS bombea los frenos para que pueda concentrarse en la dirección a la seguridad".
Cuando se activaba, algunos ABS anteriores hacían que el pedal del freno pulsara notablemente. Como la mayoría de los conductores rara vez frena o no frena lo suficientemente fuerte como para provocar el bloqueo de los frenos, y los conductores normalmente no leen el manual del propietario del vehículo, es posible que esto no se note hasta que se produzca una emergencia. Por lo tanto, algunos fabricantes han implementado un sistema de asistencia de frenado que determina que el conductor está intentando una "frenada de pánico" (al detectar que el pedal del freno se presionó muy rápidamente, a diferencia de una parada normal donde la presión del pedal generalmente aumentaría gradualmente. Algunos sistemas monitorean adicionalmente la velocidad a la que se soltó el acelerador y/o el tiempo entre la liberación del acelerador y la aplicación del freno) y el sistema aumenta automáticamente la fuerza de frenado cuando no se aplica suficiente presión. El frenado brusco o de pánico en superficies con baches, debido a que los baches hacen que la velocidad de la(s) rueda(s) se vuelva errática, también puede activar el ABS, lo que a veces hace que el sistema entre en su modo de hielo, donde el sistema limita severamente la potencia máxima de frenado disponible. No obstante, el ABS mejora significativamente la seguridad y el control de los conductores en la mayoría de las situaciones en carretera.
Los frenos antibloqueo son objeto de algunos experimentos centrados en la teoría de la compensación de riesgos, que afirma que los conductores se adaptan al beneficio de seguridad del ABS conduciendo de forma más agresiva. En un estudio de Munich, la mitad de una flota de taxis estaba equipada con frenos antibloqueo, mientras que la otra mitad tenía sistemas de frenos convencionales. La tasa de choques fue sustancialmente la misma para ambos tipos de cabina, y Wilde concluye que esto se debió a que los conductores de cabinas equipadas con ABS asumieron más riesgos, asumiendo que el ABS se encargaría de ellos, mientras que los conductores sin ABS manejaron con más cuidado ya que ABS no estaría allí para ayudar en caso de una situación peligrosa.
El Instituto de Seguros para la Seguridad en las Carreteras publicó un estudio en 2010 que encontró que las motocicletas con ABS tienen un 37 % menos de probabilidades de verse involucradas en un accidente fatal que los modelos sin ABS.
ABS en motos
En una motocicleta, un sistema de frenos antibloqueo evita que las ruedas de un vehículo motorizado de dos ruedas se bloqueen durante las situaciones de frenado. Según la información de los sensores de velocidad de las ruedas, la unidad ABS ajusta la presión del líquido de frenos para mantener la tracción durante la desaceleración y evitar accidentes. El ABS de la motocicleta ayuda al conductor a mantener la estabilidad durante el frenado y a reducir la distancia de frenado. Proporciona tracción incluso en superficies de baja fricción. Mientras que los modelos ABS más antiguos se derivan de los automóviles, el ABS reciente es el resultado de una investigación orientada a las características específicas de las motocicletas en cuanto a tamaño, peso y funcionalidad. Organizaciones nacionales e internacionales evalúan el ABS para motocicletas como un factor importante para aumentar la seguridad y reducir el número de accidentes de motocicletas. La Comisión Europea aprobó una legislación en 2012 que hizo obligatorio el equipamiento con ABS para todas las motocicletas nuevas de más de 125 cc a partir del 1 de enero de 2016. Consumer Reports dijo en 2016 que "ABS comúnmente se ofrece en grandes, modelos caros, pero se ha extendido a varias motos deportivas de nivel básico y motos medianas.
Historia del ABS para motocicletas
En 1988, BMW introdujo un ABS electrónico/hidráulico para motocicletas, diez años después de que Daimler Benz y Bosch lanzaran el primer ABS para vehículos de cuatro ruedas para la producción en serie. Las motocicletas de la serie BMW K100 estaban opcionalmente equipadas con ABS, que agregaba 11 kg a la bicicleta. Fue desarrollado junto con FAG Kugelfischer y regulaba la presión en los circuitos de frenado a través de un pistón de émbolo. Los fabricantes japoneses siguieron con una opción ABS en 1992 en la Honda ST1100 y la Yamaha FJ1200.
Continental presentó su primer ABS integral para motocicletas (MIB) en 2006. Ha sido desarrollado en colaboración con BMW y pesa 2,3 kg. Mientras que la primera generación de ABS para moto pesaba alrededor de 11 kg, la generación actual (2011) presentada por Bosch en 2009 pesa 0,7 kg (ABS base) y 1,6 kg (ABS mejorado) con frenado integral.
Principio básico
Los sensores de velocidad de rueda montados en la rueda delantera y trasera miden constantemente la velocidad de rotación de cada rueda y envían esta información a una unidad de control electrónico (ECU). La ECU detecta dos cosas: 1) si la desaceleración de una rueda supera un umbral fijo y 2) si el deslizamiento de los frenos, calculado en base a la información de ambas ruedas, supera un determinado porcentaje y entra en una zona inestable. Estos son indicadores de una alta posibilidad de bloqueo de la rueda. Para contrarrestar estas irregularidades, la ECU indica a la unidad hidráulica que mantenga o libere la presión. Después de que las señales muestren el regreso a la zona estable, la presión se incrementa nuevamente. Los modelos anteriores usaban un pistón para el control de la presión del fluido. Los modelos más recientes regulan la presión abriendo y cerrando rápidamente válvulas de solenoide. Si bien el principio básico y la arquitectura se heredaron del ABS para automóviles de pasajeros, se deben considerar las características típicas de las motocicletas durante los procesos de desarrollo y aplicación. Una característica es el cambio de la carga dinámica de la rueda durante el frenado. En comparación con los automóviles, los cambios en la carga de las ruedas son más drásticos, lo que puede provocar que las ruedas se levanten y se caigan. Esto se puede intensificar con una suspensión suave. Algunos sistemas están equipados con una función de mitigación de despegue de las ruedas traseras. Cuando se detectan los indicadores de un posible despegue trasero, el sistema libera la presión del freno en la rueda delantera para contrarrestar este comportamiento. Otra diferencia es que en el caso de la moto la rueda delantera es mucho más importante para la estabilidad que la rueda trasera. Si la rueda delantera se bloquea entre 0,2 y 0,7 s, pierde fuerzas giroestáticas y la motocicleta comienza a oscilar debido a la mayor influencia de las fuerzas laterales que actúan sobre la línea de contacto de la rueda. La motocicleta se vuelve inestable y se cae.
Sistema de frenos antibloqueo (ABS)
Sistemas de pistón: La liberación de presión en este sistema se realiza a través del movimiento de un pistón tensado por resorte. Cuando se debe liberar la presión, un motor lineal tira hacia atrás del pistón del émbolo y abre más espacio para el fluido. El sistema fue utilizado por ejemplo en el ABS I (1988) y ABS II (1993) de BMW. El ABS II difería en tamaño y se montó un embrague de fricción controlado electrónicamente en el eje en lugar de un émbolo. Otros sensores de desplazamiento registran la distancia de recorrido del pistón para permitir a la unidad de control una regulación más precisa. Honda también utiliza este sistema de modulación de presión para grandes motos deportivas y de turismo.
Sistemas de válvulas y bombas: las partes principales que forman parte del sistema de modulación de presión son las válvulas solenoides de entrada y salida, una bomba, un motor y acumuladores/depósitos. El número de válvulas difiere de un modelo a otro debido a funcionalidades adicionales y al número de canales de freno. Según la entrada de la ECU, las bobinas operan las válvulas de entrada y salida. Durante la liberación de presión, el líquido de frenos se almacena en acumuladores. En este enfoque de sistema abierto, el líquido vuelve al circuito de frenos a través de una bomba operada por un motor que se siente a través de la pulsación en la palanca del freno.
Freno antibloqueo regenerativo para vehículos eléctricos de 2 ruedas (eABS)
Los vehículos eléctricos pueden recuperar la energía del frenado de las ruedas traseras.
Sistema de Frenado Combinado (CBS)
A diferencia de los automóviles o trenes, las ruedas delanteras y traseras de las motocicletas se controlan por separado. Si el ciclista frena solo con una rueda, esta rueda frenada tiende a bloquearse más rápido que si se hubieran aplicado los dos frenos. Por lo tanto, un sistema de frenado combinado distribuye la fuerza de frenado también a la rueda no frenada para reducir la posibilidad de un bloqueo, aumentar la desaceleración y reducir el paso de la suspensión.
Con un solo CBS [trasero], la presión de frenado aplicada en el freno trasero (pedal) se distribuye simultáneamente a la rueda delantera. Una válvula de retardo corta la presión hidráulica para asegurar que solo cuando se aplica un frenado fuerte, la presión también se crea en la rueda delantera. La primera motocicleta de calle de Honda con un sistema de frenado combinado (entonces llamado Unified Braking) fue la GL1100 de 1983. Este sistema se derivó de la bicicleta de carreras de resistencia mundial RCB1000 de la década de 1970.
Los modelos más grandes con dos discos delanteros utilizan un sistema CBS dual. El sistema fue instalado por primera vez por Moto Guzzi en 1975. Aquí, la presión de frenado aplicada en la parte delantera también se aplica a la rueda trasera y viceversa. Si se aplica la palanca delantera, la presión se acumula en 4 de los 6 potenciómetros de los 2 calibradores en la parte delantera. Un cilindro maestro secundario en la rueda delantera distribuye la presión restante a la rueda trasera a través de una válvula de control proporcional y actúa sobre 2 de las 3 pinzas. Si se aplica una fuerte fuerza de frenado en la rueda trasera, la fuerza también se distribuye a 2 de los 6 pistones de la rueda delantera. Los CBS duales más modernos usan pinzas delanteras y traseras (y todos los potenciómetros) de acuerdo con una relación de carga preestablecida de adelante hacia atrás. La dosificación se controlaba originalmente mediante complejos sistemas totalmente hidráulicos que interconectaban la parte delantera y la trasera, con un retraso fijo o detectando cambios en la distribución del peso. Ya en 2001, BMW introdujo un sistema electrohidráulico.
CBS y ABS
CBS ayuda a reducir el peligro de bloqueos de ruedas y caídas, pero en ciertas situaciones, es posible que CBS provoque una caída. Si la presión del freno se distribuye de la rueda trasera a la rueda delantera y la fricción de las superficies cambia repentinamente (charco, hielo en la calle), la rueda delantera podría bloquearse incluso si solo se ha aplicado el freno trasero. Esto conduciría a una pérdida de estabilidad y una caída. Por lo tanto, CBS se combina con ABS para evitar esto en una motocicleta. Son posibles diferentes enfoques para realizar esta combinación: Sin acumulación de presión activa Versión simple: un tercer canal adicional conecta el circuito de la rueda trasera a través de una válvula de retardo con el freno delantero. Una fuerte presión de freno en la rueda trasera (o en ambas ruedas) presuriza ambos circuitos de freno; sin embargo, esta presión se ajusta de acuerdo con la velocidad de la rueda y el deslizamiento del freno.
La versión dual combina Hondas Dual CBS con un cilindro maestro secundario y una válvula de control proporcional [con Piston ABS] Un modulador regula la presión para cada Con acumulación de presión activa En 2009, Honda introdujo el ABS combinado controlado electrónicamente para sus motos deportivas de alto rendimiento que utilizan tecnología de freno por cable. La entrada de freno del ciclista se mide mediante sensores de presión y la información se proporciona a una ECU. Junto con la información de los sensores de velocidad de las ruedas, la ECU calcula la distribución óptima de la presión para evitar bloqueos y proporcionar la mejor desaceleración posible. Con base en esta salida, un motor para cada rueda opera una bomba que genera y regula la presión del freno en la rueda. Este sistema ofrece un tiempo de reacción rápido debido a la función de freno por cable.
El MIB (sistema de frenado integral para motocicletas) de Continental Teves y el eCBS (CBS electrónico) en el ABS mejorado para motocicletas de Bosch son el resultado de otro enfoque. Estos sistemas se basan en el enfoque de bomba y válvula. A través de válvulas adicionales, bombas más potentes y un motor más potente, el sistema puede acumular presión de forma activa. La presión de entrada del ciclista se mide con sensores de presión en la palanca y el pedal. Luego, la bomba acumula presión adicional ajustada a las condiciones de conducción. Un sistema integral parcial está diseñado para trabajar en una sola dirección: delantero→trasero o trasero→delantero. Un sistema totalmente integrado funciona en ambas direcciones.
Debido a que estos sistemas están controlados electrónicamente y pueden acumular presión activamente, ofrecen la oportunidad de ajustar el comportamiento de frenado de la motocicleta al conductor. CBS y ABS pueden ser desactivados por conductores experimentados y también se pueden elegir diferentes modos de regulación con umbrales más altos y más bajos, como el modo lluvia o slick en la BMW S1000RR.
ABS en curvas
ABS que funciona al girar. Designado por varios nombres.
Seguridad y legislación
Seguridad
El Instituto de Seguros para la Seguridad en las Carreteras (IIHS) realizó un estudio sobre la eficacia del ABS para motocicletas y llegó a la conclusión de que las motocicletas de más de 250 cm3 sin ABS tienen un 37 % más de probabilidades de verse involucradas. en accidentes mortales y un estudio de la Administración de Carreteras de Suecia llegó a la conclusión de que el 48 % de todos los accidentes de motocicleta graves y mortales de más de 125 cm3 podrían evitarse gracias al ABS de la motocicleta.
Estos estudios hicieron que la comisión de la UE iniciara un proceso legislativo en 2010 que se aprobó en 2012 y llevó a que el ABS para motocicletas de más de 125 cm3 fuera obligatorio a partir de 2016. Organizaciones como la Fédération Internationale de l'Automobile y el Institute of advanced Motorists (IAM) exigieron la implementación de esta legislación ya para 2015. Por otro lado, algunos motociclistas protestan contra un ABS obligatorio para todas las bicicletas porque piden la posibilidad de apagar el sistema, para uso fuera de la carretera o por otras razones. En 2011, la Organización de las Naciones Unidas (ONU) inició la Década de Acción para la Seguridad Vial. El objetivo principal es salvar 5 millones de vidas hasta 2020 a través de la cooperación global. Una parte de su plan global es: Fomentar el despliegue universal de tecnologías para evitar accidentes con eficacia comprobada, como el control electrónico de estabilidad y los sistemas de frenos antibloqueo en motocicletas.
Leyes y reglamentos
El ABS es obligatorio en todos los turismos nuevos vendidos en la UE desde 2004. En los Estados Unidos, la NHTSA ha exigido el ABS junto con el control electrónico de estabilidad según las disposiciones de FMVSS 126 a partir del 1 de septiembre de 2012.
El Reglamento N° 78 de la ONU, relativo al frenado de vehículos de las categorías L1, L2, L3, L4 y L5 (motos) es aplicado por la Unión Europea, Rusia, Japón, Turquía, Ucrania, Australia y Reino Unido.
Canadá, la Unión Europea, Japón, Rusia y Estados Unidos aplican el reglamento técnico mundial número 3 relacionado con los sistemas de frenos de motocicletas.
Desde 2016, la UE exige ABS en todos los scooters, motocicletas, triciclos y quads nuevos a partir de 125 cc, de lo contrario, CBS (o ABS).
Desde el 1 de abril de 2019, India requiere al menos un sistema ABS de un solo canal en todos los vehículos nuevos de dos ruedas a partir de 125 cc; de lo contrario, CBS (o ABS). El ABS también es obligatorio en todos los automóviles y minibuses nuevos desde la misma fecha.
Desde el 1 de enero de 2019, Brasil requiere ABS en todas las motocicletas nuevas a partir de 300 cc. El ABS es obligatorio en todos los automóviles nuevos desde enero de 2014.
A partir del 1 de enero de 2024, Argentina requerirá ABS en todas las motocicletas nuevas a partir de 250 cc, CBS (o ABS en las ruedas delanteras) para carretera entre 50 y 250 cc. O sus equivalentes eléctricos. El ABS es obligatorio en todos los automóviles normales nuevos desde enero de 2014.
A partir de febrero de 2025, Chile requerirá ABS en todas las motocicletas nuevas de 150 cc o 11 kW; de lo contrario, CBS (o ABS) de 50 cc o 4 kW a partir de febrero de 2026. El ABS es obligatorio en todos los autos nuevos desde octubre de 2020.
A partir de octubre de 2025, Colombia requerirá ABS en todas las motocicletas nuevas de 150 cc o 11 kW, de lo contrario CBS (o ABS) de 50 cc o 4 kW.
A partir de marzo de 2027, Colombia exigirá ABS en todas las motos nuevas a partir de 125 cc, por debajo del CBS (o ABS).
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