FRENADO DE VEHÍCULOS AUTOMÓVILES

22/07/2019 1

TEORÍA DE LOS VEHÍCULOS AUTOMÓVILES

Prof. Dr. Francisco APARICIO IZQUIERDO

Catedrático de la Universidad Politécnica de Madrid

FRENADO DE VEHÍCULOS AUTOMÓVILES

22/07/2019 2

CONTENIDO

TEORÍA DE VEHÍCULOS

5. FRENADO DE VEHÍCULOS AUTOMÓVILES

FRENADO. INTRODUCCIÓN5.1.

FUERZAS Y MOMENTOS QUE ACTÚAN EN EL

PROCESO DE FRENADO

5.2.

CONDICIONES IMPUESTAS POR LA ADHERENCIA,

REPARTO ÓPTIMO DE FUERZAS DE FRENADO.

5.3.

EL PROCESO DE FRENADO.5.4.

SISTEMAS ANTIBLOQUEO DE FRENADO (ABS).5.5.

22/07/2019 3

CONTENIDO



FUERZAS Y MOMENTOS QUE ACTÚAN EN EL

PROCESO DE FRENADO

5.2.

5.2.1. FUERZA DE FRENADO.

5.2.2. EFECTO DE UN DESNIVEL LONGITUDINAL.

5.2.3. RESISTENCIA A LA RODADURA.

5.2.4. ACCIONES AERODINÁMICAS.

5.2.5. RESISTENCIA DEL MOTOR Y TRANSMISIÓN.

c

jeifJ

fj r

IMF

ct

jc

m r

MR

0 PsenR g

PfrRr

2

2

1VACR fxa

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FRENADO Y SEGURIDAD

FRENOS DINÁMICOS

FRENOS DE ROZAMIENTO

SECUENCIA

BLOQUEO

COMPENSADOR

DE FRENADA

ABS

REPARTO

ÓPTIMO

FRENADA

NO BLOQUEO

DE RUEDAS

DELANTERAS

TRASERAS

MZ<MZl

DISIPACIÓN ENERGÍA

MÁXIMO

APROVECHAMIENTO

DE µ

MÍNIMA

DISTANCIA

FRENADO

CONTROL

DIRECCIONAL

ESTABILIDAD

LATERAL

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FRENADO. PROBLEMAS FUNDAMENTALES I

Ff2

Ff1

Ff3

4

3

1

2

Ff4FZ4

FZ3

FZ1

FZ2

aMF fJ CONDICIONES LÍMITE

DE LAS FUERZAS DE

FRENADO

S

fJfJ

Zjfj

FF

FF

1

2

LÍMITE

IMPUESTO POR

LA ADHERENCIA

1

LÍMITE

PROPORCIONADO

POR EL SISTEMA

DE FRENOS

2

APROVECHAMIENTO ÓPTIMO DE LA ADHERENCIA

CONTROL

INDEPENDIENTE

DE CADA RUEDA 4

4

3

3

2

2

1

1

Z

S

f

Z

S

f

Z

S

f

Z

S

f

F

F

F

F

F

F

F

F

CONTROL

POR EJESZt

S

ft

Zd

S

fd

F

F

F

F

BLOQUEO INICIAL EJE DELANTERO PÉRDIDA DE CONTROL DIRECCIONAL

Zt

S

ft

Zd

S

fd

F

F

F

F

BLOQUEO INICIAL EJE TRASERO PÉRDIDA DE ESTABILIDAD

Zt

S

Zt

Zd

S

Zd

F

F

F

F

22/07/2019 6

INSIAASFALTO HIELO

y1 y2

y3 y4

x1

x2

x4x3

MZL

MZf

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CONTENIDO



CONDICIONES IMPUESTAS POR LA ADHERENCIA.

REPARTO ÓPTIMO DE FUERZAS DE FRENADO.

5.3.

5.3.1. FRENADO DE VEHÍCULOS DE DOS EJES.

REPARTO ÓPTIMO DE FUERZAS DE FRENADO.5.3.1.1.

CURVAS DE EQUIADHERENCIA. MODIFICACIÓN

DEL REPARTO DE FUERZAS DE FRENADO.5.3.1.2.

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MODELO DE CUERPO LIBRE DE UN VEHÍCULO DE DOS EJES

PARA EL ESTUDIO DEL FRENADO

REPARTO ÓPTIMOADHERENCIA SISTE. FRENADO

ZtZd FF ;S

ft

S

fd

Zt

Zd

F

F

FF

S

ft

S

fd FF ;

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CARGAS DINÁMICAS POR EJE

L

hFPsenag

PPl

F

xa

Zd

cos2

L

hFPsenag

PPl

F

xa

Zt

cos1

frPRFFPsenag

Prfxa

frL

hP

L

PlFZd

2 frhP

L

Pl

LFZt

10

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REPARTO ÓPTIMO DE FRENADA

S

f

S

fd

fdF

FK

S

f

S

ft

ftF

FK

1 ftfd KK

frhl

frhl

K

K

ft

fd

1

2

0

0

Zt

Zd

Zt

Zd

S

ft

S

fd

ft

fd

F

F

F

F

F

F

K

K

0

0

22/07/2019 11

CURVAS DE EQUIADHERENCIA

L

ha

g

P

L

PlF fd

2

L

ha

g

P

L

PlF ft

1

g

a

22 gL

Ph

L

PlF fd

21 gL

Ph

L

PlF ft

012

2 lFlF

h

PFF fdftftfdE. EQUIADHERENCIA

P

FF

g

a ftfd

Pg

aFF fdft E. ISOACELERACION

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DIAGRAMA DE FRENADO DE UN VEHÍCULO DE DOS EJES

S

fd

S

ftdt KFFpKp '

SISTEMA DE

FRENOS

EQUIADHERENCIA

Fft

Ffd

012

2 lFlF

h

PFF fdftftfd

1

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CURVAS DE EQUIADHERENCIA Y DE ACTUACIÓN DEL

SISTEMA DE FRENOS CON COMPENSADOR DE FRENADA

Mfd= rc Ffd

Mft= rc Fft

PLENA CARGA

VACÍO (O. MARCHA)

PC

V

Mft

daN.m

Mfd

daN.m

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CONTENIDO



EL PROCESO DE FRENADO5.4.

5.4.1. RENDIMIENTO DE FRENADO

5.4.2. DISTANCIA DE FRENADO

5.4.3. TIEMPO DE FRENADO

5.4.4. POTENCIA DISIPADA DURANTE EL FRENADO

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RENDIMIENTO DE FRENADO

gaf

max

fga max

ηf (≃ )

ABS:

CONV:

ITV:

0,8 ÷ 0,9 Hom.

> 0,58 Hom.

> 0,55 ITV

a

amax~ 0,8g.

CONFORT:

COLISIÓN MEDIA:

< 0,3 g.

~ 4 g.

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DISTANCIA DE FRENADO

gP

RFa

f

f

a

VdVds

2

121

V

V 2f

f

VVCVPfrPsenF

VdV

g

PS

2

2

2

1

221 CVPfrPsenF

CVPfrPsenFl

Cg

PS

f

f

n

f

VV

PfrPsenP

CVL

Cg

PS

f

n

f

P

2

112

rsrcPPT ttVSS 1

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DISTANCIA DE FRENADO EN FUNCIÓN DE LA ADHERENCIA DISPONIBLE. RENDIMIENTO DE FRENADA 0,9.

PENDIENTE 0%

1000

100

150

150

100

100

50

50

50

50

150

150

200

200

250

250

300

300

350

350

400

400

500

500

550

550

120 120

110 110

160 160

150 150

140 140

130 130

0

100 100

90 90

80 80

70 70

60 60

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

VE

LO

CID

AD

IN

ICIA

L (

km

./h

.)

DISTANCIA RECORRIDA DURANTE

EL TIEMPO DE REACCIÓN (m.)

DISTANCIA RECORRIDA DURANTE EL FRENADO (m.)

µ = 0,8µ = 0,4

µ = 0,8 REND. 0,55. PEN. -10%

µ = 0,1

219 m.η1 = 0,9

µ = 0,1÷0,8

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TIEMPO DE FRENADO

a

dVdt

2

121 2

V

Vf

f

VVCVPfrPsenF

dV

g

PT

2

1

1

1

21BVtBVt

gA

PT gg

f

VV

21PfrPsenFCA f

PfrPsenF

CB

f

22/07/2019 19

Hm

V

POTENCIA MEDIA DISIPADA EN EL FRENADO. (_____) MOVIMIENTO VARIADO.

(-----------) DESCENSO A VELOCIDAD CONSTANTE.

DESCENSO A VELOCIDAD CONSTANTE

ACELERACIÓN - FRENADA

POTENCIA A DISIPAR

VPsenag

PH f

fa

f

m tt

V

g

PH

2

2

11

E.C.

VPsenH m 2E.P.

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CONTENIDO



SISTEMAS ANTIBLOQUEO DE FRENADO (ABS)5.5.

5.5.1. INTRODUCCIÓN

5.5.2. OBJETIVOS DE LOS SISTEMAS ABS

5.5.3. PRINCIPIOS FÍSICOS DE UN SISTEMA ANTIBLOQUEO

5.5.4. ELEMENTOS FUNDAMENTALES DE UN SISTEMA ANTIBLOQUEO

5.5.5. CRITERIOS Y CILOS DE CONTROL

5.5.6. TÉCNICAS DE CONTROL Y SISTEMAS ABS

22/07/2019 21

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

020 40 60 80 100%

µx

i

µx

µy

µx HIELO

ANTI LOCK BRAKING SYSTEMABS

VARIACIÓN DEL COEFICIENTE DE FUERZA DE FRENADO µx CON EL DESLIZAMIENTO

ABS

PRIMERAS PATENTES1920

AVIACIÓN1950

SALÓN AUTOMÓVIL FRANCKFOURT1962

DESARROLLO1970

ASFALTO

22/07/2019 22

µx

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

020 40 60 80 100%

µ

i

µy

OBJETIVOSABS

VARIACIÓN DE LOS COEFICIENTES DE FUERZA DE FRENADO µx Y DE FUERZA LATERAL µyY CON EL DESLIZAMIENTO PARA UN CIERTO VALOR DEL ÁNGULO DE DERIVA

ABS: OBJETIVOS

ESTABILIDAD

CONTROL DIRECCIONAL

DISTANCIA DE FRENADO

SEGURIDAD

ACTIVA

NO BLOQUEO

MAX. APROVECHAMIENTO DE µ

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22/07/2019 24

RESUMEN DEL SISTEMA

SISTEMA DE FRENOS

SISTEMA HIDRÁULICO DEL ABS

SISTEMA ELECTRÓNICO DEL ABS

SENSOR DEL NÚMERO DE REVOLUCIONES1CILINDRO DE FRENO DE RUEDA2GRUPO HIDRÁULICO3ELECTROVÁLVULA MAGNÉTICA3a

ACUMULADOR3b

BOMBA DE RETORNO3c

CILINDRO PRINCIPAL DE FRENO4DISPOSITIVO DE MANDO ELECTRÓNICO5SEÑAL DE AVISO6

22/07/2019 25

BRAKE SYSTEM AND ABS HYDRAULIC

ABS ELECTRONIC

22/07/2019 26

PRESSURE BUILD UP

22/07/2019 27

PRESSURE MAINTAINED

22/07/2019 28

PRESSURE DECREASE

22/07/2019 29

t(s)

P654321

321

ASFALTO

HIELO

RUEDA IZQUIERDA CI

RUEDA DERECHA CSI

t(s)

P

1

2

321

CSI

t(s)

P

321

3

2

1

CIM

CSI

δ30

t(s)321

6090

120

CIM/CI

CI

CSI/CI

CONTROL INDEPENDIENTE

CI

76m. Distancia de parada

CONTROL POR SELECCIÓN INFERIOR

CSI/CI


CONTROL INDEPENDIENTE

MODIFICADO

CIM/CI


AUTOBÚS0 303/R 15 V0=80Km/h.

COMPARACIÓN DE TRES SISTEMAS ABS

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