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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA EQUINOCCIAL

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERIA

CARRERA DE INGENIERIA AUTOMOTRIZ

ANÁLISIS DEL SISTEMA DE FRENOS REGENERATIVOS EN UN

VEHÍCULO HIBRIDO TOYOTA PRIUS

TRABAJO PREVIO A LA OBTENCION DEL TITULO

DE INGENIERO AUTOMOTRIZ

SADDAM JOSÉ ZAPATA HERRERA

DIRECTOR: ING. ALEJANDRO ROJAS

Quito, octubre 2013

© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2014

Reservados todos los derechos de reproducción.

DECLARACIÓN

Yo SADDAM JOSÉ ZAPATA HERRERA, declaro que el trabajo aquí descrito es

de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o

calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se

incluyen en este documento.

La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos

correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad

Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.

_________________________

Saddam José Zapata Herrera

C.I. 1721475554

CERTIFICACIÓN

Certifico que el presente trabajo que lleva por título “ANÁLISIS DEL SISTEMA

DE FRENOS REGENERATIVOS EN UN VEHÍCULO HIBRIDO TOYOTA

PRIUS”, que, para aspirar al título de Ingeniero Automotriz fue desarrollado

por Saddam José Zapata Herrera, bajo mi dirección y supervisión, en la

Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y cumple con las condiciones requeridas

por el reglamento de Trabajos de Titulación artículos 18 y 25.

___________________

Ing. Alejandro Rojas

DIRECTOR DEL TRABAJO

C.I. 1713190898

AGRADECIMIENTO

Mis sinceros agradecimientos a Dios que me dio fuerza y fe para continuar lo que

me parecía imposible de terminar, mis padres, quienes permanentemente me

apoyaron alentándome, apoyándome en todo momento además de formarme con

buenos hábitos y valores, lo cual me ayudaron a salir adelante guiándome siempre

por el mejor camino.

Gracias a mi familia, profesores, mi novia, amigos, y todas las personas que

siempre estuvieron a mi lado, apoyándome y motivándome para que siga

adelante.

DEDICATORIA

Este trabajo de titulación va dedicado a mis padres José y Adriana y a mi hermana

Ana Paula, quienes me dieron su apoyo y consejos incondicionales, que sin ellos

nunca hubiera podido culminar esta etapa de mi vida.

Saddam José Zapata

i

ÍNDICE DE CONTENIDOS

¡Error! Marcador no definido.PÁGINA

DECLARACIÓNv

CERTIFICACIÓNv

AGRADECIMIENTO

DEDICATORIA¡Error! Marcador no definido.

RESUMEN ........................................................................................................ viii

ABSTRACT ........................................................................................................ ix

1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................... 1

2. MARCO TEORICO ......................................................................................... 1

2.1 FRENOS HIDRAULICOS ...................................................................... 4

2.1.1 COMPONENTES DEL SISTEMA DE FRENOS HIDRÁULICOS ....... 4

2.1.1.1 CILINDRO MAESTRO O BOMBA DE FRENOS .......................... 4

2.1.1.2 VÁLVULA REPARTIDORA .......................................................... 5

2.1.1.3 BOOSTER (reforzador de frenos por vacío) ................................ 6

2.1.1.4 CILINDRO DE RUEDA ................................................................. 8

2.2 FRENOS DE DISCO.............................................................................. 9

2.2.1. FRENOS DE DISCO SOLIDOS ......................................................... 9

2.2.2. FRENOS DE DISCO VENTILADOS ................................................ 10

2.2.3. PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LOS FRENOS DE DISCO12

2.2.4. MECANISMO Y COMPONENTES ................................................... 12

2.2.4.1. Mordazas (Calipers) o pinzas ................................................. 12

2.2.4.2. Pistones y cilindros ................................................................. 14

2.2.4.3. Pastillas de freno .................................................................... 15

ii

2.3. FRENOS DE TAMBOR ........................................................................ 16

2.3.1 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL FRENO DE TAMBOR ............. 18

2.4. DIAGRAMA FRENO HIDRÁULICO ..................................................... 18

2.5. FADING ............................................................................................... 19

2.6. PRINCIPALES ANOMALÍAS EN EL SISTEMA DE FRENOS ............. 20

2.7. SISTEMA ABS ..................................................................................... 23

2.7.1. PARTES ........................................................................................... 24

2.7.2 FUNCIONAMIENTO ........................................................................ 30

2.7.3. DIAGRAMA HIDRÁULICO DE UN SISTEMA ABS. ........................ 34

2.7.4. DIAGRAMA ELÉCTRICO ................................................................ 35

2.8. SISTEMA DE DIRECCION .................................................................. 37

2.8.1 HISTORIA ......................................................................................... 37

2.8.2 CLASIFICACION .............................................................................. 38

2.8.2.1 Dirección Asistida Hidráulica ...................................................... 38

2.8.2.2 Dirección asistida electrónica ..................................................... 38

2.8.2.3. Dirección asistida electro hidráulica .......................................... 39

2.9. FRENO REGENERATIVO ................................................................... 41

2.9.1. FUNCIONAMIENTO ........................................................................ 41

2.9.2. PARTES ........................................................................................... 42

2.9.3. DIAGRAMA DEL FLUJO ELÉCTRICO SISTEMA FRENO

REGENERATIVO ...................................................................................... 44

3. METODOLOGIA ........................................................................................... 45

3.1 VEHICULO DE PRUEBA ..................................................................... 45

3.2 FRENOS DELANTEROS ..................................................................... 45

iii

3.3 FRENOS POSTERIORES ...................................................................... 48

3.4 FRENO DE ESTACIONAMIENTO INCORPORADO ........................... 50

3.5 SENSOR DE VELOCIDAD DE RUEDA ................................................. 52

3.6 ACUMULADOR DEL FRENO ................................................................ 56

3.6.1 SEÑAL DE LOS SOLENOIDES DEL ACUMULADOR ..................... 57

3.6.2 PRUEBAS DE LOS SELENOIDES DEL ACUMULADOR ................ 61

3.7 UNIDAD DE CONTOL DEL ABS ......................................................... 61

3.9 FUNCIONAMIENTO HIDRÁULICO NORMAL DE LOS FRENOS ......... 67

3.10 SISTEMA DE DIRECCIÓN ASISTIDA ................................................. 73

2.7.3 PARTES ........................................................................................... 74

3.10.2 MEDIDAS Y CABLES DEL SOCKET DE LA SERVODIRECCIÓN.75

3.11 FRENO REGENERATIVO ................................................................... 76

3.11.1 FUNCIONAMIENTO .................................................................. 76

3.11.2 PARTES .................................................................................... 76

3.11.3 PARTES DEL CONJUNTO MOTRIZ .......................................... 78

3.11.4 FUNCIONAMIENTO DEL CONJUNTO MOTRIZ ....................... 80

3.11.5 FUNCIONAMIENTO DEL INVERSOR EN ESTRATEGIA DE

FRENO REGENERATIVO. ........................................................................ 84

4 ANALISIS DE RESULTADOS. ................................................................... 877

5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................... 130

5.1 CONCLUSIONES ................................................................................... 92

5.2 RECOMENDACIONES ......................................................................... 944

GlLOSARIO .................................................................................................... 945

BIBLIOGRAFIA .............................................................................................. 956

iv

ÍNDICE DE TABLAS

PÁGINA

Tabla 1. Principales anomalías del sistema de freno ....................................... 20

Tabla 2. Información General ........................................................................... 45

Tabla 3. Especificaciones freno delantero ........................................................ 45

Tabla 4. Especificaciones frenos posteriores ................................................... 48

Tabla 5. Valores de la escala de la figura 44 .................................................... 55



Tabla 8. Prueba de distancias y tiempos de frenado ........................................ 61

Tabla 9. Colores y medidas de los cables del socket dela ecu de control de

derrape ............................................................................................................. 65

Tabla 10. Posición de válvulas para el aumento del frenado. .......................... 69

Tabla 11. Posición de las válvulas en retención de frenado. ............................ 70

Tabla 12. Posición de válvulas en reducción del frenado. ................................ 72

Tabla 13. Datos de cables de señal ................................................................. 75

v

ÍNDICE DE FIGURAS

PÁGINA

Figura 1. Vista esquemática Cilindro maestro .................................................... 5

Figura 2. Válvula dosificadora ............................................................................ 6

Figura 3. Vista esquemática de la unidad de potencia (Booster) ....................... 7

Figura 4. Despiece y sección transversal de un Cilindro de rueda..................... 8

Figura 5. Componentes de los frenos disco ....................................................... 9

Figura 6. Disco Solido ...................................................................................... 10

Figura 7. Aletas interiores de refrigeración ...................................................... 10

Figura 8. Ranura en forma de canal entre la campana y la banda frenante. ... 11

Figura 9. Despiece de la mordaza ................................................................... 12

Figura 10. Esquema de un freno de disco con mordaza fija ............................ 13

Figura 11. Esquema de un freno de disco con mordaza flotante ..................... 14

Figura 12. Pastillas de freno ............................................................................ 15

Figura 13. Elementos que forman un freno de tambor ..................................... 17

Figura 14. Sistema de Frenos hidráulicos ........................................................ 19

Figura 15. Hidrogrupo o unidad de regulación hidráulica ................................. 25

Figura 16. Esquema de una electroválvula de un sistema ABS ....................... 26

Figura 17. Rueda fónica con captador ............................................................. 28

Figura 18. Señal emitida por el captador de la rueda fónica ............................ 28

Figura 19. Fase de mantenimiento de presión en un sistema ABS.................. 32

Figura 20. Fase de disminución de la presión en un sistema ABS .................. 33

Figura 21. Fase de aumento de la presión en un sistema ABS ....................... 34

Figura 22. Esquema hidráulico del circuito ABS de 4 canales y 4 sensores. ... 35

Figura 23. Esquema eléctrico del sistema de frenos ABS ............................... 36

Figura 24. Partes sistema dirección ................................................................. 37

Figura 25. Sistema dirección hidráulica ........................................................... 39

Figura 26. Sistema dirección electrónico ......................................................... 40

Figura 27. Sistema dirección Electro-hidráulico ............................................... 41

vi

Figura 28. Partes del freno regenerativo .......................................................... 42

Figura 29. Motor-Generador 2 .......................................................................... 43

Figura 30. Batería hibrida ................................................................................. 43

Figura 31. Esquema del flujo eléctrico del freno regenerativo ......................... 44

Figura 32. Partes del freno de disco ventilado ................................................. 46

Figura 33. Disco ventilado vista superior ......................................................... 46

Figura 34. Conjunto de mordaza y porta mordaza ........................................... 47

Figura 35. Elementos de la mordaza ............................................................... 47

Figura 36. Vista frontal de la pastilla de freno .................................................. 48

Figura 37. Vista superior de la pastilla de freno ............................................... 48

Figura 38. Freno de disco solido posterior ....................................................... 49

Figura 39. Partes del conjunto mordaza y porta mordaza ................................ 50

Figura 40. Partes del freno de estacionamiento incorporado ........................... 51

Figura 41. Accionamiento del freno de estacionamiento .................................. 52

Figura 42. Sensor de velocidad de rueda ........................................................ 53

Figura 43. Cables del sensor de velocidad de rueda ....................................... 53

Figura 44. Sensor de velocidad de rueda posterior .......................................... 54

Figura 45. Partes del sensor de velocidad de rueda posterior ......................... 55

Figura 46. Señal del sensor de velocidad de rueda ......................................... 55

Figura 47. Acumulador ..................................................................................... 56

Figura 48. Conexión del osciloscopio al selenoide ........................................... 57

Figura 49. Señal del selenoide ......................................................................... 58

Figura 50. Conexión del osciloscopio a los dos selenoides ............................. 59

Figura 51. Señales de los solenoides .............................................................. 60

Figura 52. Ubicación de tuercas #14 de sujeción de limpiaparabrisas ............. 62

Figura 53. Rejilla .............................................................................................. 62

Figura 54. Sistema y soporte limpia parabrisas ............................................... 63

Figura 55. Ubicación del reservorio del líquido de frenos ................................ 63

Figura 56. Sistema de mando de los frenos ..................................................... 64

Figura 57. Socket de la ECU de control de derrape. ........................................ 65

vii

Figura 58. Diagrama de aumento de presión. .................................................. 68

Figura 59. Esquema aumento de presión ........................................................ 69

Figura 60. Diagrama retención de la presión ................................................... 70

Figura 61. Esquema retención de presión. ...................................................... 71

Figura 62. Diagrama de reducción de presión. ................................................ 72

Figura 63. Esquema de retención de la presión. .............................................. 73

Figura 64. Partes de la servodirección ............................................................. 74

Figura 65. Motor-Generador 2 .......................................................................... 77

Figura 66. Vista lateral izquierda de la transmisión .......................................... 78

Figura 67. Vista lateral derecha de la Transmisión. ......................................... 79

Figura 68, Conexión trifásica de MG1 .............................................................. 79

Figura 69. Vista frontal de la transmisión ......................................................... 80

Figura 70. Vista posterior de la transmisión ..................................................... 81

Figura 71. Transmisión del vehículo Toyota Prius. .......................................... 82

Figura 72. Sensores de velocidad y temperatura de MG1 ............................... 83

Figura 73. Esquema eléctrico de la conexión del inversor a los moto-

generadores ...................................................................................................... 84

Figura 74. Esquema eléctrico de recarga (etapa 2 del inversor). ..................... 85

Figura 75. Esquema eléctrico de operación del transistor 2 ............................ 86

viii

RESUMEN

La mayor ventaja de utilizar un automóvil hibrido es el ahorro de combustible, si

sustituimos este tipo de automóvil con los convencionales, los recursos

naturales como el petróleo serian menos explotados. En el campo de la

industria automotriz los avances tecnológicos son innumerables y los frenos en

cualquier automóvil son un punto fundamental en su funcionamiento, es por

esta razón que en esta oportunidad se enfocara en los frenos regenerativos del

vehículo hibrido Toyota Prius. Dado que un freno regenerativo es un dispositivo

que permite reducir la velocidad de un vehículo transformando parte de su

energía cinética en energía eléctrica. (Energía eléctrica almacenada para un

uso futuro), el objetivo de este proyecto es analizar el sistema de frenos

regenerativos del vehículo hibrido Toyota Prius e identificar las fortalezas así

como las amenazas y mediante un estudio de funcionamiento, establecer las

causas y eficaces soluciones a los diversos problemas existentes. Esta

investigación comienza a desarrollarse con la sistematización de la

información básica sobre el funcionamiento del sistema de frenos tanto

hidráulicos como regenerativos desde el punto de vista mecánico y electrónico,

en esta fase se incluye el análisis de características físicas y constructivas de

los elementos que componen el sistema de frenos regenerativos del vehículo.

Seguidamente se presenta las respectivas pruebas que se realizó a las partes

que se encuentran en el sistema de frenos regenerativos en un vehículo Toyota

Prius en base a la simulación de daños del sistema de frenos regenerativos,

para finalmente presentar las conclusiones y recomendaciones que fueron fruto

de la investigación, así como la bibliografía consultada y algunos anexos que se

consideraron de vital importancia.

ix

ABSTRACT

The major advantage of using an hybrid car is the saving of fuel, if we decide to substitute this car from the common ones, natural resources like petroleum won’t be exploit. Inside the automotive industry, the technological progress are growing quickly and brakes are very important for operation, that is why we will study about “regenerative braking of Toyota Prius”. The regenerative brakes can reduce speed and transform part of its kinetic power in electric power (Electric power will be used in the future). The objective of this project is to analyze the regenerative braking system of Toyota Prius automobile to determine the straights and threats in order to find solutions for any issue it may has. The following research will start with the systematization of hybrid and regenerative braking information including the analysis of physical features. After it will continue with some function tests and finally give the conclusions and recommendations, bibliography and annexes.

1. INTRODUCCIÓN

1

Los vehículos híbridos son una evolución del automóvil para el futuro. Debido a

la demanda de autos que dependan menos de combustibles derivados del

petróleo, y además no contribuyan a la contaminación del aire y los problemas

de salud derivados, pero aunque no parezca, su historia es tan antigua como la

del auto convencional, de gasolina. En realidad, el primer vehículo híbrido es

tan antiguo como el auto con motor de combustión, pues en el año 1900,

Ferdinand Porsche presenta el primer vehículo mixto, impulsado por gasolina y

electricidad y con tracción a las cuatro ruedas, llamado: Lohner Porsche Mixte,

el vehiculo estaba impulsado por cuatro motores eléctricos, ubicados en el cubo

de las ruedas, que transmitía directamente su fuerza de 2,5 CV, obtenida a 120

rpm, a cada uno de los neumáticos. A su vez, a través de ellos y de una correa

mecánica, colocada en el eje trasero, permitía frenar las cuatro ruedas a la vez,

siendo el primer automóvil en equipar un sistema de frenado integral. Sólo se

fabricó una unidad que utilizaba una batería recargable de 80 voltios con

autonomía para 50 km. Pesaba 1 205 kg y alcanzaba una velocidad máxima de

50 km/h. Los especialistas de la época citan, entre sus virtudes, su extremada

eficiencia y su insonorización, gracias a la transmisión casi directa de la

potencia a las ruedas. Desde ese entonces se hicieron muy pocos esfuerzos

por popularizar a los vehículos híbridos, hasta que en 1969, GM presenta un

prototipo con tecnología híbrida, un biplaza llamado XP-883.El XP-883 tenía

una carrocería de fibra de vidrio para reducir peso, un motor de 574 cm3 y otro

motor eléctrico propulsado por seis baterías de ácido sulfúrico, como las de

cualquier otro vehículo de la época, que proporcionaba una velocidad de unos

16 km/h. La disposición de los elementos era casi igual a la de los híbridos

actuales. Las baterías justo detrás de los asientos traseros, y unos alternadores

situados en las ruedas mantenían las baterías cargadas. Además, el modelo

XP-883 se podía enchufar directamente a un conector de pared en casa, de

este modo, el vehículo se convirtió en el primer híbrido de la marca americana.

Si entonces no se hubiera descartado el prototipo, por los dueños de petroleras

transnacionales ya que esta nueva tecnología significaba una amenaza para la

2

industria petrolera, quizá actualmente las baterías, el mayor problema de los

híbridos, darían para más. Los más recientes, entre finales de los 70 y

mediados de los 80, algunas empresas como Mercedes Benz, Audi, VW y

Toyota hacen estudios sobre tecnologías híbridas. VW y Audi construyen

algunos prototipos a finales de los 80. De hecho, VW construye una pequeña

flota de 20 autos híbridos con el objetivo de probar la tecnología. Para ello se

requirió que un grupo de personas conduzca los autos durante tres años. Sin

embargo, no hubo fabricantes de automóviles importantes que hayan invertido

en el concepto del auto híbrido y su producción en serie hasta finales del siglo

XX. (Silva, 2010). En 1997 Toyota introduce el Prius. El primer auto híbrido

producido en serie, uno de los vehículos que marcó un hito en la historia de la

automoción, desde su aparición como la combinación de un motor eléctrico y

otro de gasolina, y que en su siguiente versión fue cuando se convertiría como

un auténtico híbrido de verdad, ya que permitía la selección de uno u otro motor

indistintamente o trabajando los dos de forma conjunta, gracias al sistema

Energy Hybrid System. Solo cuenta con 4 generaciones en su haber y ha sido

el que ha popularizado el concepto del vehículo híbrido en el mundo. Desde su

origen, fueron muchos los que trataron de opacar este proyecto tachándolo de

absurdo y también fueron muchos los que no comprendieron una filosofía, que

está revolucionando el mundo de la automoción. Aunque en estos momentos

los híbridos representan una minúscula fracción del mercado, muchos

fabricantes están trabajando en su desarrollo para generar los resultados de los

vehículos convencionales y al mismo tiempo reducir el consumo de

combustibles fósiles y las emisiones que se generan. Por esto se enfocara en el

estudio de los frenos regenerativos del vehículo hibrido Toyota Prius mismos

que forman parte del sistema de carga de la batería para aumentar la

autonomía del vehículo. El sistema de frenado regenerativo funciona desde el

momento que se suelta el pedal del acelerador y cuando se quiere disminuir la

velocidad del vehículo, utilizando el pedal de freno; En esta situación el motor

eléctrico puede hacer las veces de un generador, convirtiendo la energía

3

cinética del vehículo en energía eléctrica, la cual se usa para cargar las

baterías, el mismo que consigue recuperar un 65% de la energía que las carga.

Los objetivos de la energía recuperada es buscar el ahorro en consumo y

prolongar la autonomía del vehículo sin perder por ello prestaciones o confort.

Solamente se aprovecha una energía que en un vehículo convencional sin este

sistema se desperdiciaría como calor, siendo además una fuente de energía

limpia y gratuita. Al ser este un sistema importante por su funcionalidad, pues

es el encargado de detener al vehículo y a la vez de recuperar energía para las

baterías, razón por la cual debe ser revisado y tener un mantenimiento continúo

para evitar cualquier tipo de falla. En la última década muchos vehículos

híbridos llegaron a nuestro país viendo como principal inconveniente en el caso

de averías la falta de técnicos especializados, y teniendo que recurrir a los

concesionarios ya que estos son los únicos que cuentan con información

especializada, es por la escasa información técnica que la investigación se

realizó tomando en cuenta la oportunidad de generar un instrumento técnico

sobre el sistema de frenos regenerativos, por ello el objetivo de este proyecto

es analizar el sistema de frenos regenerativos del vehículo hibrido Toyota Prius

para tener el conocimiento necesario y así determinar los daños para encontrar

las causas que los generaron y que pueden afectar al sistema, sistematizando

la información básica sobre el funcionamiento del sistema de frenos tanto

hidráulicos como regenerativo, analizando las características físicas y

constructivas de los elementos mecánicos, hidráulicos y electrónicas que lo

componen, realizando las pruebas a cada uno de ellos.

2. MARCO TEORICO

4

2.1 FRENOS HIDRAULICOS

La base del fundamento del sistema de frenos es la transmisión de fuerza a

través de un fluido que amplía la presión ejercida por el conductor, para

conseguir detener el vehículo con el mínimo esfuerzo posible.

El pedal del freno empuja un fluido en el cilindro de mando, del que parten las

tuberías hacia cada rueda. En los platos de freno hay un cilindro con dos

pistones que, separados por la presión del fluido, aplican las zapatas contra la

parte móvil.

El funcionamiento del circuito hidráulico está basado en el principio de Pascal,

según el cual: “La presión ejercida sobre un punto de un fluido que llena un

recipiente hermético se transmite en su seno con la misma intensidad en todos

los sentidos”.

Haciendo uso de este principio, para una presión determinada de la bomba se

puede modificar las fuerzas transmitidas por los émbolos receptores con sólo

una adecuación de la relación de diámetros. (Martinez, 2010)

2.1.1 COMPONENTES DEL SISTEMA DE FRENOS HIDRÁULICOS

2.1.1.1 CILINDRO MAESTRO O BOMBA DE FRENOS La bomba de frenos o cilindro maestro es la encargada de generar la presión

hidráulica en el circuito de freno y controlar el proceso de frenado.

Es un elemento, que lleva incorporado en la parte superior un depósito para

almacenar fluido. En su parte interna tiene diseñado un cilindro donde están

alojados dos pistones, estos pistones sellan los contornos con retenedores y su

5

movimiento obedece al empuje que se le da al pedal de freno, y al resorte que

lo impulsa para regresarlo. (En la figura 1 se puede observar las partes que lo

componen.)

El movimiento, que hace el piston, dentro de la estructura del cilindro maestro,

genera presión hidráulica. Esta presión es conducida por medio de tuberías y

mangueras, hacia los cilindros de las ruedas del vehículo. (Heitner, 1989)

Figura 1. Vista esquemática Cilindro maestro

(Heitner, 1989)

2.1.1.2 VÁLVULA REPARTIDORA

El cilindro maestro tiene dos circuitos, y tiene tres líneas de salida. Una línea

lleva la presión del fluido hacia las ruedas traseras, y las otras dos lo hacen,

hacia las ruedas delanteras (Como se muestra en la figura 2). La válvula

repartidora, recibe la presión de las dos líneas y la deriva en dos circuitos, de tal

manera, que un circuito, activa los frenos delanteros independientemente y el

otro circuito activa los frenos posteriores. Algunos modelos de cilindro maestro,

traen esta función incorporada, mostrando 4 líneas de salida, controlando el

frenado en forma diagonal, una rueda de adelante y una de atrás, y el otro

6

circuito activa las otras dos ruedas. La idea es que al frenar, la acción no

desestabilice el vehículo, acentuando el frenado en cualquier rueda.

Forma parte del dispositivo de transmisión y permite dividir las líneas de

transmisión del fluido en dos circuitos independientes para lograr la disposición

diagonal. Los vehículos con tracción delantera, traen esta válvula.

1. Salida hacia la rueda delantera derecha. 2. Salida hacia la rueda delantera izquierda. 3. Entradas desde el cilindro maestro. 4. Luz del freno. 5. Salida hacia las ruedas posteriores.

Figura 2. Válvula repartidora

(Remling, 1991)

2.1.1.3 BOOSTER (reforzador de frenos por vacío)

La función del booster, o reforzador de frenos, es minimizar la fuerza requerida,

para presionar el pedal, y obtener respuesta de frenado. Es un amplificador de

fuerza de frenado que aprovecha el vacío generado en el cuerpo de la mariposa

de aceleración para incrementar la fuerza del pie del conductor del vehículo.

1

2

3 3

4

5

7

Puede amplificar la fuerza del pedal de freno hasta 5 veces en la figura 3

encontramos las partes principales. (Bosch, 2009)

1. Válvula de retención residual. 2. Entrada de compensación. 3. Deposito del fluido. 4. Cilindro maestro. 5. Atmosfera. 6. Cilindro de vacío. 7. Plato de reacción del pistón

del cilindro maestro 8. Purificador de aire. 9. Palanca de reacción. 10. Válvula flotadora de control. 11. Vacío. 12. Válvula de aire. 13. Guardapolvo.

14. Varilla accionadora. 15. Manguera de vacío. 16. Entrada de vacío. 17. Pistón de vacío. 18. Resorte del diafragma de la

válvula. 19. Placa de reacción de la

válvula. 20. Resorte de regreso del

pistón. 21. Resorte de regreso de la

válvula. 22. Pistón de cilindro maestro. 23. Copas primarias.

Figura 3. Vista esquemática de la unidad de potencia (Booster)

(Heitner, 1989)

1

2

3

4

5

6

7 8

9 10 11

12 13

14

15

16

17

18 19

20

21 22

23

8

2.1.1.4 CILINDRO DE RUEDA Este elemento se encuentra ubicado en la estructura, o plato de la rueda

posterior, tiene la función de recibir la presión hidráulica que viene del cilindro

maestro, y como respuesta genera fuerza mecánica. Esta fuerza presiona las

zapatas hacia los tambores creando una fricción que obligará al vehículo a

reducir la velocidad hasta frenarlo en la figura 4 se observa el despiece de un

cilindro de rueda con sus principales partes además de la sección transversal.

(Cartek Autopartes, 2014)

1. Cilindro. 2. Pistón. 3. Tornillos. 4. Retenedores.

5. Muelle. 6. Purgador. 7. Guardapolvo. 8. Orificios de sujeción

Figura 4. Despiece y sección transversal de un Cilindro de rueda

(Heitner, 1989)

9

2.2 FRENOS DE DISCO

Consiste (en la figura 5 se observa los componentes principales) en un disco

metálico sujeto a la rueda, en cada una de sus caras están las pastillas, que

son planas y, puestas en funcionamiento, aferran el disco con una acción de

pinzas. La presión hidráulica ejercida desde el cilindro maestro causa que un

pistón presione las pastillas por ambos lados del disco, esto crea suficiente

fricción entre ambas superficies para producir un descenso de la velocidad o la

detención total del vehículo.

Figura 5. Componentes de los frenos disco

(Mecanica de autos, 2012)

En los frenos de discos, el disco puede ser frenado por medio de unas pastillas,

que son accionadas por un émbolo y pinza de freno, que se aplican

lateralmente contra él, deteniendo su giro. Suelen ir convenientemente

protegidos y refrigerados, para evitar un calentamiento excesivo de los mismos.

(Sram, 2013)

2.2.1. FRENOS DE DISCO SOLIDOS Estos discos poseen una superficie de fricción sólida y lisa como se observa en

la figura 6, no poseen ningún tipo de ventilación y son muy propensos a

acumular calor, suciedad y tienden a cristalizar las pastillas. Tienen la ventaja

10

de ser económicos de fabricar y como desventaja es que tienden a recalentarse

impidiendo una frenada efectiva y a cristalizar las pastillas. Se doblan bajo el

uso continuo. (Ingemecanica, 2010)

Figura 6. Disco Solido

(Aficionados a la mecanica, 2013)

2.2.2. FRENOS DE DISCO VENTILADOS

Figura 7. Aletas interiores de refrigeración

(Ingemecanica, 2010)

El disco ventilado es la composición de dos discos separados por aletas en su

interior (Figura 7) mismas que garantizan la cohesión del disco permitiendo el

11

paso de aire por su interior. Gracias a estas aletas, el enfriamiento del disco no

solo se produce en la superficie exterior del disco sino que además se produce

su enfriamiento por el interior.

Generalmente son radiales y por lo tanto la colocación de los discos en la rueda

izquierda o derecha, no afectan a las propiedades autoventilantes.

Figura 8. Ranura en forma de canal entre la campana y la banda frenante.


Una de las mejoras más significativas encaminada a la reducción de la

temperatura que alcanza la campana del disco, se consigue mediante una

ranura en forma de canal entre la campana y la banda frenante del disco (figura

8), lo que antes se ha denominado filtro térmico. La diferencia de temperatura

entre un lado del canal y el otro se hace mayor, lo cual hace que la temperatura

de la campana sea menor. Esto es importante porque el calor que se transfiere

a la llanta y por siguiente al neumático es menor, consiguiendo así que no sufra

en exceso la banda de rodamiento del neumático , por consiguiente también se

reduce la deformación del disco al reducirse la temperatura de la campana y

sus consiguientes tensiones térmicas. (Usiel, 2012)

12

2.2.3. PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LOS FRENOS DE DISCO:

Se calientan menos que los de tambor, puesto que el disco va expuesto al

aire estando mejor refrigerado.

Logran una frenada mucho más eficiente.

Carece de resortes separadores de las zapatas y aunque se rocen un poco

no es perjudicial.

Cuando se calienta el disco mejora la frenada.

2.2.4. MECANISMO Y COMPONENTES

2.2.4.1. Mordazas (Calipers) o pinzas

1. Pasador guía. 2. Cuerpo de la mordaza. 3. Protector del pasador. 4. Protector del pistón. 5. Arandela de ajuste. 6. Calce. 7. Pastillas de freno. 8. Tornillo de purga.

9. Perno. 10. Pasador de bloqueo. 11. Arandela de goma. 12. Junta de pistón. 13. Pistón. 14. Soporte de apoyo. 15. Clip de la pastilla de freno. 16. Indicador de desgaste.

Figura 9. Despiece de la mordaza

(Taringa, 2010)

13

Es la parte que se encuentra instalada en el disco de freno y tiene la función de

recibir la presión hidráulica, que viene del cilindro maestro, como respuesta,

mueve el pistón que tiene instalado dentro de él, para presionar las pastillas

contra el disco, cumpliéndose de esta forma la acción de frenado.

La mordaza es el soporte de las pastillas y los pistones de freno. Los pistones

están generalmente hechos de Hierro dulce y luego son recubiertos por un

cromado.(Celis, 2013). En la figura 9, podemos observar el despiece de la

mordaza detallando cada una de sus partes.

Mordazas Fijas.

Figura 10. Esquema de un freno de disco con mordaza fija


Las fijas o también llamada de doble acción, no se mueven, en relación al disco

de freno, y utilizan uno o más pares de pistones de doble acción. De este modo,

al accionarse, presionan las pastillas a ambos lados del disco, la mordaza va

sujeta de forma que permanece fija en el frenado. (Bosch, 2005)

Los frenos de pinza fija son muy sólidos, por lo que se emplea en vehículos

rápidos y pesados. En la figura 10 se observa las principales partes de una

mordaza fija además de la vista superior de la misma.

14

Mordazas Flotantes

Figura 11. Esquema de un freno de disco con mordaza flotante


Las mordazas flotantes, también denominadas "mordazas deslizantes", se

mueven en relación al disco; un pistón a uno de los lados empuja la pastilla

hasta que esta hace contacto con la superficie del disco, haciendo que la

mordaza y con ella la pastilla de freno interior se desplacen. De este modo la

presión es aplicada a ambos lados del disco y se logra la acción de frenado.

(GouCov, 2010) En la figura 11 se observa las principales partes de una

mordaza fija además de la vista superior de la misma.

2.2.4.2. Pistones y cilindros

Los pistones cuentan con una fijación que va alrededor y sellos que impiden el

escape de la presión ejercida por el líquido de frenos, a través del cual son

accionados. La mordaza lleva un conducto por el cual entra el líquido de frenos

y eso hace que la mordaza empuje la pastilla contra el disco y, a la vez, que se

corra la mordaza para frenar con ambas y se logre uniformizar el frenado y el

desgaste. (GouCov, 2010)

15

2.2.4.3. Pastillas de freno

Las pastillas van colocadas dentro de la mordaza (figura 12) dotada de un

pistón como mínimo, que transforma la presión en fuerza. Las pastillas están

diseñadas para producir una alta fricción con el disco. El coeficiente de

rozamiento varía entre 0.35 y 0.45.

Figura 12. Pastillas de freno


Se debe revisar regularmente cada 20000 Km el estado de desgaste midiendo

el espesor, porque no se puede dar un valor exacto ya que depende de varios

factores como el tipo de conducción, peso del vehículo, material de la pastilla,

etc., por esto muchas están equipadas con un sensor que alerta al conductor

cuando es necesario hacerlo.

Algunas tienen una pieza de metal que provoca un chirrido cuando están en su

espesor mínimo, indicando que ya es momento de sustituirlas.

La potencia de frenado la determina la estabilidad del factor de fricción de las

pastillas. El factor de fricción tiende a disminuir con el aumento de temperatura

16

y velocidad. Al bajar el factor de fricción se prolonga la distancia de frenado.

(GouCov, 2010)

2.3. FRENOS DE TAMBOR

El freno de tambor es utilizado más que cualquier otro diseño de frenos, mismos

que se los utiliza principalmente para las ruedas posteriores de vehículos de

pasajeros y camiones. La potencia de frenado es obtenida cuando las zapatas

de freno son empujadas y entran en contacto con la superficie interior del

tambor que gira junto con el eje.

Constan de un tambor de acero o de fundición gris perlitica con grafito

esferoidal, sujeto a la rueda de forma tal que gira simultáneamente, en su

interior, junto al semieje, están las dos zapatas, separadas en su parte inferior

por un tornillo de ajuste, y en su parte superior por un cilindro de rueda. La

presión hidráulica ejercida desde el cilindro maestro, causa que el cilindro de

rueda presione las zapatas contra las paredes interiores del tambor,

produciendo el descenso de velocidad correspondiente. (Celis, 2013) En la

figura 13 encontramos los componentes de un freno de tambor.

En el interior de un freno de tambor van alojadas las zapatas, que son una

placa de acero estampado, atornillado a la carcasa del eje trasero provistas de

forros de un material muy resistente al calor que pueden ser aplicadas contra la

periferia interna del tambor por la acción del bombín, produciéndose en este

caso el rozamiento de ambas partes. (e-auto, 2012)

Como las zapatas van montadas en el plato, sujeto al chasis por el sistema de

suspensión y que no gira, es el tambor el que queda frenado en su giro por el

frotamiento con las zapatas.

17

El Desgaste (perdida de superficie de un material por acción mecánica) que se

produce en las frenadas debido al rozamiento de las zapata contra el tambor,

hace que aquellas queden cada vez más separadas de éste en posición de

reposo, lo que supone un mayor recorrido muerto en la acción de frenado y el

envío de mayor cantidad de líquido desde la bomba.

1. Tambor 2. Zapata principal 3. Zapata secundaria 4. Dispositivo de retención

lateral de la zapata

5. Soporte de articulaciones 6. Cilindro de doble pistón 7. Muelles de retorno.

Figura 13. Elementos que forman un freno de tambor


Para corregir esto se debe de realizar un reglaje periódico de los frenos, que

consiste en aproximar las zapatas al tambor lo máximo posible, pero sin que

llegue a producirse el rozamiento entre ambos. Para realizar esta función se

colocan en este tipo de freno unas excéntricas que limitan el recorrido tope de

las zapatas hacia su posición de reposo. Mediante ellas se aproximan las

zapatas al tambor cuanto sea necesario. La eficiencia de frenado depende de la

calidad y condiciones del tambor. (Jesus Calvo Martin, 1997)

18

2.3.1 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL FRENO DE TAMBOR

Las zapatas son un elemento que había que ajustar regularmente hasta que en

los años cincuenta se introdujo un sistema de auto adaptación que hacía

innecesario el ajuste manual. En los años sesenta y setenta se empezaron a

dejar de fabricar coches con frenos de tambor en el eje delantero. En su lugar

se fue introduciendo el freno de disco al igual que en las motos y actualmente

todos los vehículos los incorporan al menos en el eje delantero. Esto es debido

a que los frenos de tambor con zapatas internas tienen poca capacidad de

disipar el calor generado por la fricción, lo que hace que se sobrecalienten

fácilmente. En esos casos el tambor se deforma lo que hace necesario

presionar con más fuerza para obtener una frenada aceptable.

Los frenos de tambor presentan la ventaja de proteger el sistema contra

proyecciones de agua, barro, etc., haciéndoles más idóneos para condiciones

climatológicas de nieve o lluvia en caminos o carreteras secundarias.

Actualmente los frenos de tambor se siguen utilizando en los vehículos de gama

baja, sobre todo en las ruedas traseras, debido a su menor coste sobre los

frenos de disco. En los vehículos pesados, con sistemas de frenado por aire a

presión, siguen empleándose por la gran superficie de fricción que presentan,

mucho mayor que la de una pastilla de disco.

2.4. DIAGRAMA FRENO HIDRÁULICO

En la figura 14 se puede ver los componentes básicos del circuito de frenos

hidráulico.

19

1. Frenos de disco. 2. Bomba de frenos. 3. Freno de tambor.

4. Freno de estacionamiento. 5. Compensador de frenada. 6. circuito de freno (tuberias)

Figura 14. Sistema de Frenos hidráulicos


2.5. FADING

El fading es la pérdida de eficacia de los frenos ante una utilización excesiva de

ellos. Suele aparecer tras someter a los frenos a un uso prolongado y se

produce porque el sistema de frenado no es capaz de desalojar el calor

provocado por la fricción de los componentes del freno.

El fading también puede deberse a un inapropiado estilo de conducción, a una

excesiva carga del vehículo o a la degradación de ciertos materiales como el

líquido de frenos o al desgaste de la llanta. Si la llanta no permite la entrada de

suficiente aire, por ejemplo, el refrigerado del sistema de frenos no se realiza

convenientemente y los componentes pueden llegar a alcanzar los 500 grados

centígrados de temperatura.

20

A la hora de evitar el fading, el freno de disco presenta dos ventajas cruciales

sobre el freno de tambor: la superficie de fricción con la pastilla de frenado

queda al aire, refrigerándose de forma continua por convección y, en caso de

sobrecalentamiento, la dilatación del disco no lo aleja de la pastilla, sino que

lo acerca. (Martinez H. G., 2000)

2.6. PRINCIPALES ANOMALÍAS EN EL SISTEMA DE FRENOS

Tabla 1. Principales anomalías del sistema de freno

(Toyota, Motor pasion, 2014)

EL PEDAL DE FRENO SE VA HASTA EL FONDO

Posibles causas Solución más probable

1 Fuga de líquido en el circuito Reponer tuberías dañadas

2 Presencia de aire en el circuito Purgar el circuito y llenarlo a nivel

3 Líquido de freno en mal estado

Vaciar el circuito, limpiarlo con

alcohol metílico y volverlo a llenar

con líquido de freno nuevo

4 Nivel del líquido de freno bajo Llenarlo hasta el nivel adecuado y

purgar el circuito

PEDAL DE FRENO DURO PARA ACCIONARLO


1 Pastillas de freno sucias de grasa

o líquido de freno

Sustituir pastillas y revisar el

circuito para localizar pérdidas

2 Pistón en el interior del caliper

bloqueado

Extraer pistón, limpiar el cilindro y

reemplazar el retén y guardapolvos

del pistón

21

3 Líquido de frenos en mal estado o

poco nivel del mismo

Vaciar el circuito, lavarlo con

alcohol metílico y llenar de nuevo

con líquido de freno nuevo.

Finalmente purgar el sistema

4 Fallo de la bomba de freno Sustituirla

5 Pastillas de freno quemadas Sustituirla

6 Discos de frenos dañados Sustituirlos

7 Fallo en el servofreno Verificar su funcionamiento y

repararlo

PEDAL DE FRENO CON LA CARRERA MUY CORTA


1 Fallo de la bomba de freno

Verificar el cilindro, reemplazar

retenes y guardapolvos, lavar el

sistema con alcohol metílico,

llenarlo con líquido de freno nuevo

y purgarlo

2 Resortes del pedal en mal estado Sustituir resortes

3 Pistón del caliper pegado Limpiar la cámara del pistón,

lubricarlo y sustituir retén

BLOQUEO DE UNA RUEDA


1 Rodamientos de la rueda en mal

estado Sustituir rodamientos

2 Fallo en el pistón del caliper Reparar los cilindros del caliper y

reemplazar los pistones

22

3 Pastilla defectuosa Sustituirla

4 Fallo en el cable del freno de

estacionamiento Lubricar el cable

PULSACIONES EN EL PEDAL DE FRENO


1 Discos de freno alabeados Sustituirlos

2 Fallos en los rodamientos de la

rueda Sustituirlos

3 Vibraciones en el pedal

(efecto judder)

Sustituir el conjunto pastillas y

verificar especificaciones de discos

LOS FRENOS HACEN RUIDO AL ACCIONARLOS


1 Lámina antirruido de la pastilla rota

o fuera de su sitio Sustituir pastillas del eje completo

2 Partículas de polvo incrustadas en

las pastillas Sustituir pastillas del eje completo

3 Pastillas de baja calidad Sustituirlas por otras de mejor

calidad

4 Las pastillas rozan contra el caliper Lubricar los apoyos de las pastillas

con el caliper

5 Rodamientos de las ruedas en mal

estado Sustituirlos

6 El pistón del caliper no retrocede

del todo Reparar el caliper

23

7 Discos en mal estado Sustituir los discos del eje

completo

8 Pastillas desgastadas Sustituirlas

2.7. 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 óptimo del proceso de frenado. Es un dispositivo

que evita el bloqueo de las ruedas al frenar. Un sensor electrónico de

revoluciones, instalado en la rueda, detecta en cada instante de la frenada si

una rueda está a punto de bloquearse.

En caso afirmativo, envía una orden a una de las dos electroválvulas 2/2

(válvula de escape) que se encuentran entre el cilindro maestro y el cilindro de

rueda misma que se abre al momento que aumenta la deceleración y así

reduce la presión del líquido en el sistema y evita el bloqueo. (Bosch, 2005)

El ABS (Antilock Brake Sistem ) mejora notablemente la seguridad dinámica de

los coches, ya que reduce la posibilidad de pérdida de control del vehículo en

situaciones extremas, permite mantener el control sobre la dirección (con las

ruedas delanteras bloqueadas, los coches no obedecen a las indicaciones del

volante) y además permite detener el vehículo en menos metros. 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 líquido de freno en cada 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

http://www.monografias.com/trabajos34/cinematica-dinamica/cinematica-dinamica.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/control/control.shtml

http://www.monografias.com/trabajos15/direccion/direccion.shtml

24

aumenta lentamente hasta el límite de bloqueo como cuando lo hace

bruscamente, es decir, frenando en situación límite.

- 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 funcionar rápido y exacto (en

décimas de segundo) lo cual es posible con una electrónica de respuesta

rápida.

2.7.1. PARTES

Hidrogrupo o unidad hidráulica.

Este elemento se encuentra ubicado entre la bomba de frenos y los cilindros de

ruedas, en su interior se encuentra unas válvulas que son capaces, de regular

el paso y a la vez ajustan la presión del líquido de frenos en cada rueda bajo la

gestión de la unidad de control electrónica para impedir el bloqueo total en

situaciones de emergencia, aunque el conductor mantenga constante la presión

sobre el freno. (Astudillo, 2010)

El hidrogrupo está formado por un conjunto de motor-bomba, ocho electro

válvulas cuatro de admisión y cuatro de escape, y un acumulador de baja

presión como se observa en la figura 15.

http://www.monografias.com/trabajos5/electro/electro.shtml

25

1. Electroválvulas. 2. Relé de motor eléctrico. 3. Relés de electroválvula. 4. Conector.

5. Motor eléctrico. 6. Elementos de bombeo. 7. Acumulador.

Figura 15. Hidrogrupo o unidad de regulación hidráulica


Electroválvulas: En la figura 16 se puede ver un esquema de este tipo

de electroválvulas.

Un solenoide y un inducido móvil que asegura las funciones de apertura y

cierre. La posición de reposo es asegurada por la acción de un muelle

incorporado. Todas las entradas y salidas de las electroválvulas van protegidas

por unos filtros.

A fin de poder reducir en todo momento la presión de los frenos, independiente

del estado eléctrico de la electroválvula, se ha incorporado una válvula anti-

retorno a la electroválvula de admisión. La válvula se abre cuando la presión de

la "bomba de frenos" es inferior a la presión del estribo. Ejemplo: al dejar de

frenar cuando el ABS está funcionando. (Ingemecanica, 2013)

26

1. Bobina 2. Inducido 3. Muelle principal 4. Muelle secundario 5. Válvula de admisión 6. Válvula de salida

7. Válvula de retención 8. Retorno 9. Paso al cilindro de freno 10. Paso al cilindro principal al

freno

Figura 16. Esquema de una electroválvula de un sistema ABS

(Heitner, 1989)

Conjunto motor-bomba

Esta constituido de un motor eléctrico y de una bomba hidráulica de doble

circuito, controlados eléctricamente por el calculador. La función del conjunto es

rechazar el líquido de frenos en el curso de la fase de regulación desde los

bombines a la bomba de frenos. Este rechazo es perceptible por el conductor

por el movimiento del pedal de freno.

El modo de funcionamiento se basa en transformar el giro del motor eléctrico en

un movimiento de carrera alternativa de dos pistones por medio de una pieza

excéntrica que arrastra el eje del motor. (e-auto, 2007)

27

Acumulador de baja presión

Se llena del líquido del freno que transita por la electroválvula de escape, si hay

una variación importante de adherencia en el suelo.

El nivel de presión necesario para el llenado del acumulador de baja presión

debe ser lo suficientemente bajo para no contrariar la caída de presión en fase

de regulación, pero lo suficientemente importante como para vencer en

cualquier circunstancia el tarado de la válvula de entrada de la bomba.

El caudal medio evacuado por la bomba es inferior al volumen máximo

suministrado en situación de baja presión.

Señal del switch de luces de freno

La información del contacto luces de stop tiene como misión permitir abandonar

el modo ABS lo más rápidamente posible cuando sea necesario. En efecto si el

ABS está funcionando y el conductor suelta el pedal de freno con el fin de

interrumpir la frenada, la señal transmitida por el contacto de stop permitirá

cesar la regulación más rápidamente.

Sensores de velocidad

Los detectores de rueda o de régimen (Figura 17), también llamados

captadores de rueda miden la velocidad instantánea en cada rueda. El conjunto

está compuesto por un captador y un generador de impulsos o rueda fónica

fijado sobre un órgano giratorio.

La disposición puede ser axial, radial o tangencial (axial ruedas delanteras,

tangencial ruedas traseras). Para obtener una señal correcta, conviene

mantener un entrehierro entre el captador y el generador de impulsos. El

captador va unido al calculador mediante cableado.(Ingemecanica, 2013)

28

1. Captador 2. Entrehierro (espacio entre el captador y la rueda fónica) 3. Rueda fónica

Figura 17. Rueda fónica con captador


El captador funciona según el principio de la inducción (figura 18); en la cabeza

del captador se encuentran dos imanes permanentes y una bobina. El flujo

magnético es modificado por el desfile de los dientes del generador de

impulsos. La variación del campo magnético que atraviesa la bobina genera una

tensión alternativa casi sinusoidal cuya frecuencia es proporcional a la

velocidad de la rueda. La amplitud de la tensión en el captador es función de la

distancia (entre-hierro) entre diente y captador y de la frecuencia.


Figura 18. Señal emitida por el captador de la rueda fónica


29

Módulo de control del sistema de frenos antiblocantes

(ABSCM):

• Calcula y determina las condiciones de las ruedas y de la carrocería en

función de las velocidades de las ruedas, y efectúa una decisión acorde a la

situación actual para controlar la unidad hidráulica.

• En el modo de operación de ABS, el módulo envía una señal de control

cooperativa al módulo de control de la transmisión automática. (Sólo vehículos

con A/T).

• Al girar el interruptor de encendido a la posición ON, el módulo efectúa un

autodiagnóstico, si detecta alguna condición anormal, desconecta el sistema.

• Comunica con el monitor selector. (e-auto, 2007)

Rueda fónica:

El cambio en la densidad del flujo magnético es detectado por los dientes

provistos alrededor de la rueda fónica para que el sensor de ABS genere una

señal eléctrica. (Aficionados a la mecanica, 2013)

Relé de la válvula:

Actúa como interruptor de alimentación de la válvula de solenoide y de la

bobina del relé del motor, como respuesta a una instrucción recibida del

ABSCM. El relé de la válvula también constituye uno de los circuitos de mando

duplicados del piloto de ABS.

Interruptor de la luz de parada:

Informa al ABSCM si se está pisando o no el pedal del freno como condición

para determinar la operación del ABS. (Ingemecanica, 2013)

30

Piloto de ABS:

Alerta al conductor que hay una anomalía en el ABS. Estando conectados el

conector de diagnóstico y el terminal de diagnóstico, la luz destella para indicar

los códigos de averías como respuesta a una instrucción recibida del ABSCM.


2.7.2 FUNCIONAMIENTO

Los sensores ubicados en las ruedas controlan permanentemente la velocidad

de giro de las mismas. A partir de los datos que suministra cada uno de los

sensores, la unidad de control electrónica calcula la velocidad media, que

corresponde aproximadamente a la velocidad del vehículo. Comparando la

velocidad específica de una rueda con la media global se puede saber si una

rueda amenaza con bloquearse.

Si es así, el sistema reduce automáticamente la presión de frenado en la rueda

en cuestión hasta alcanzar un valor fijado por debajo del límite de bloqueo.

Cuando la rueda gira libremente se vuelve a aumentar al máximo la presión de

frenado. Solo una gira que rueda puede generar fuerzas laterales y,

consecuentemente, cumplir funciones de guiado. 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.

(eltb.com, 2009)

Funcionamiento hidráulico del sistema ABS.

Si la fuerza de frenado es menor que la fuerza de adherencia entonces no hay

frenado con regulación, el sistema ABS no se activa.

31

Si la fuerza de frenado es mayor que la fuerza de adherencia (las ruedas

tienden a bloquearse) entonces si hay frenado con regulación, el sistema ABS

se activa.

Cuando tenemos un frenado con regulación distinguiremos tres estados:

- El mantenimiento de presión.

- La disminución de presión.

- El aumento de presión. (Ingemecanica, 2013)

El mantenimiento de presión

Conforme se detecta que una de las ruedas tiende a bloquearse, la

electroválvula es activada mediante una intensidad de corriente entre 1.9 y 2.3

A. el inducido sube y cierra la válvula de admisión y la de salida de forma que

no circula líquido de frenos desde el cilindro maestro hasta el cilindro de rueda y

por lo tanto se mantiene la presión del circuito. En esta fase aunque el

conductor accione más a fondo el pedal la presión sigue constante al estar la

electroválvula del sensor de velocidad y manda una corriente a la electroválvula

para excitar la bobina, como se ve en la figura 19. (Jesus Calvo Martin,

1997)

La disminución de presión

Cuando la unidad de control calcula a partir de la información de los sensores

que se va a producir un bloqueo, manda una corriente entre 4.5 y 6 A. a la

electroválvula moviendo el inducido hasta su posición máxima. De esta forma

queda cortada la comunicación entre el cilindro maestro y el cilindro de rueda y

abierta la comunicación entre el cilindro de rueda y la bomba de retorno. El

calculador electrónico manda una corriente a la bomba de retorno y de esta

forma se extrae el líquido del cilindro de rueda a través de este circuito

secundario hasta el propio cilindro maestro. La presión opuesta del pedal de

32

freno frente a la de retorno de la bomba hace que el conductor sienta

pulsaciones en el pedal. La función del acumulador es la de amortiguar parte de

estas vibraciones y proporcionar a la bomba un caudal medio económico. A

partir de este momento la velocidad y la aceleración de la rueda vuelven a

aumentar, como se observa en la figura 20. (Jesus Calvo Martin, 1997)

1. Electroválvula 2. Cilindro maestro 3. Pedal

4. Cilindro de rueda 5. Sensor de velocidad 6. Unidad de control electrónica

Figura 19. Fase de mantenimiento de presión en un sistema ABS

(Jesus Calvo Martin, 1997)

El aumento de presión

En esta fase la electroválvula del grupo hidráulico no está activada por lo que el

líquido de frenos pasa a través de la válvula desde el cilindro maestro hasta el

cilindro de rueda. La fuerza de frenado será la obtenida por el esfuerzo

realizado sobre el pedal de frenos de forma que la rueda ira desacelerando

33

progresivamente y reduciendo su propia velocidad respecto a la del vehículo

por lo que ira aumentando el deslizamiento. La unidad de control electrónica

solo recibe información del sensor de velocidad de rueda.como se muestra en

la figura 21. (Jesus Calvo Martin, 1997)

1. Electroválvula

2. Cilindro maestro

3. Pedal

4. Cilindro de rueda

5. Sensor de rueda

6. Unidad de control electrónica

7. Retorno a la bomba

8. acumulador

Figura 20. Fase de disminución de la presión en un sistema ABS


34

1. Electroválvula

2. Cilindro maestro

3. Pedal


5. Sensor de rueda

6. Unidad de control electrónica

Figura 21. Fase de aumento de la presión en un sistema ABS


2.7.3. DIAGRAMA HIDRÁULICO DE UN SISTEMA ABS.

En la figura 22 se encuentra el esquema del sistema ABS de cuatro canales,

cuatro sensores y distribución diagonal mismo que se muestra y detalla los

elementos principales:

35

1. Cilindro maestro

2. Grupo hidráulico

3. Acumulador de presión

4. Electroválvulas

5. Cámara de amortiguación


7. Sensor de rueda

Figura 22. Esquema hidráulico del circuito ABS de 4 canales y 4 sensores.


2.7.4. DIAGRAMA ELÉCTRICO

36

1 Unidad hidráulica 2 Válvula de solenoide de entrada DI 3 Válvula de solenoide de salida DI 4 Válvula de solenoide de entrada DD 5 Válvula de solenoide de salida DD 6 Válvula de solenoide de entrada TI 7 Válvula de solenoide de salida TI 8 Válvula de solenoide de entrada TD 9 Válvula de solenoide de salida TD 10 Motor 11 TCM (Solo con A/T)

12 Piloto ABS 13 Relé del motor 14 Relé de la válvula 15 Caja de relés 16 Conector enlace de datos 17 Conector de diagnostico 18 Switch de freno 19 Luz de freno 20Sensor G (solo AWD) 21Sensor de rueda DI 22 Sensor de rueda DD 23 Sensor de rueda TI 24 Sensor de rueda TD 25 Modulo de control

Figura 23. Esquema eléctrico del sistema de frenos ABS

(Ecotronica, 2009)

37

2.8. SISTEMA DE DIRECCION

1. Volante 2. Soporte de

dirección 3. Árbol de dirección

4. Juntas universales del árbol de la dirección

5. Mecanismo de dirección

6. Guardapolvos

7. Eje de dirección 8. Brazo de dirección 9. Ruedas 10. Soporte de

dirección

Figura 24. Partes sistema dirección

(Cise Electronics, 2013)

El conjunto de mecanismos que componen el sistema de dirección tienen la

misión de orientar las ruedas delanteras para que el vehículo tome la trayectoria

deseada por el conductor. La dirección asistida se trata de una ayuda al

conductor que le permite girar la dirección sin esfuerzo, algo que en ocasiones

puede requerir fuerza hercúlea sin esta asistencia. (Aficionados a la Mecánica,

2014)

2.8.1 HISTORIA

En los primeros vehículos el accionamiento de la dirección se hacía mediante

una palanca o manubrio. Posteriormente por razones prácticas se adoptó el

volante redondo que se conoce actualmente, adicionalmente el mover el volante

38

debía ser una maniobra sencilla, y suave de ejecutar por lo cual se montaron

los primeros sistemas de desmultiplicación, que aumentaban la suavidad de

operación del sistema. La mezcla de estas dos características necesarias,

produjo a lo largo de su evolución hasta nuestros días, sistemas más suaves,

precisos y sensibles para el conductor, que debe percibir a través de él, el

camino por el que transita. (MECANICA DEL AUTOMOVIL, 2014)

2.8.2 CLASIFICACION

Los principales sistemas de dirección asistida son el hidráulico, el

electrohidráulico y el eléctrico. Son los más generalizados y los que mejor

consiguen reducir el esfuerzo del conductor a la hora de mover la dirección.

(CIRCULA SEGURO, 2012)

2.8.2.1 Dirección Asistida Hidráulica

Las direcciones hidráulicas fueron de los primeros modelos de dirección asistida

que se utilizaron junto con las de vacío. La dirección hidráulica utiliza energía

hidráulica para generar la asistencia. Para ello utiliza una bomba hidráulica

conectada al motor. Lo habitual es que esté acoplada directamente mediante

una correa. En la figura 25 podemos observar las partes que integran un

sistema de dirección asistida hidráulica, (Cise Electronics, 2013)

2.8.2.2 Dirección asistida electrónica

En estas direcciones se eliminan todo el circuito hidráulico es decir la bomba de

alta presión, depósito, válvula de distribución y tuberías no existen, todo es

sustituido por un motor eléctrico que acciona un mecanismo conocido como

reductora y que se compone de una corona más un tornillo sinfín, que se

encarga de mover la cremallera de la dirección. El sistema está limitado en su

aplicación a todos los vehículos ya que depende de varios aspectos como el

39

peso del vehículo y del tamaño de las ruedas. Cuando el auto pesa más las

ruedas son mucho más grandes tanto en la altura como en ancho, por lo que es

mucho mayor el esfuerzo que tiene que desarrollar el sistema de dirección,

teniendo en cuenta que en las direcciones eléctricas toda la fuerza de

asistencia la genera un motor eléctrico, cuanto mayor sea la asistencia a

generar por la dirección, el motor deberá ser mucho más grande, por lo que

también será el consumo de la corriente eléctrica del mismo.

1. Mecanismo de dirección 2. Bomba hidráulica. 3. Deposito 4. Tubería de alimentación 5. Tubería de retorno 6. Tubería de presión

Figura 25. Sistema dirección hidráulica


2.8.2.3. Dirección asistida electro hidráulica La dirección asistida electro hidráulica se basa en el conocido sistema de

dirección asistida hidráulica.

La principal diferencia entre ambos reside en el accionamiento de la bomba

hidráulica que genera la presión necesaria para la dirección asistida. En el caso

40

de la dirección asistida electrohidráulica, esta bomba es accionada por un motor

eléctrico cuyo funcionamiento es adaptado al nivel de dirección asistida

requerido. Cuando el vehículo está parado o circulando a velocidades muy

bajas, se incrementa el ritmo de bombeo de la bomba hidráulica para

proporcionar un alto grado de dirección asistida. Circulando a velocidades

elevadas, se reduce la velocidad de la bomba dado que no se requiere

asistencia.

1. Columna de la dirección 2. Regulación de altura del volante 3. Eje de dirección. 4. Sensor de par de la dirección 5. Motor eléctrico 6. Unidad de control asistida 7. Caja de dirección 8. Volante

Figura 26. Sistema dirección electrónico


41

Las ventajas de la dirección asistida electro hidráulica radican en el plus de

comodidad que ofrecen en la forma de la dirección suave al maniobrar y mucho

más firme al circular a gran velocidad.

Además ahorra combustible dado que sólo consume energía cuando es

necesario.

1. Fluido de la Dirección asistida.

2. Volante y columna de la

dirección.

3. Eje de la dirección.

4. Caja y Articulaciones de la

Dirección.

5. Bomba de Aceite de la Dirección

Asistida Eléctrica.

6. Sensor de ángulo de la Dirección

Asistida.

7. Módulo de Control EHPAS.

Figura 27. Sistema dirección Electro-hidráulico


2.9. FRENO REGENERATIVO

2.9.1. FUNCIONAMIENTO

El sistema de frenado regenerativo funciona cuando se convierte la energía

cinética del vehículo en energía eléctrica, la cual se usa para cargar las

baterías. Este sistema es particularmente efectivo en recobrar energía cuando

42

se circula por ciudad, donde se producen aceleraciones y deceleraciones

frecuentes.

Cuando se pisa el pedal de freno, el sistema controla la coordinación entre el

freno hidráulico del ECB (Electronic Control Braking) y el freno regenerativo y

preferentemente usa el freno regenerativo, por consiguiente recobrando energía

aun en las velocidades inferiores del vehículo. Con este sistema se consigue

una regeneración de energía muy eficiente.

Las pérdidas por rozamiento en la transmisión son mínimas ya que el

movimiento de las ruedas se transmite a través del diferencial y los engranajes

intermedios al motor eléctrico MG2 que se convierte en este caso en generador.

El sistema de frenado regenerativo consigue recuperar un 65% de la energía

eléctrica que carga las baterías.

Figura 28. Partes del freno regenerativo


2.9.2. PARTES Motor-Generador 2 (MG2). Es el encargado de funcionar como generador

para realizar la recarga en las baterías durante la marcha del motor térmico o

durante una frenada o reducción de velocidad.

43

MG2 actúa en las frenadas como freno regenerativo y también se emplea para

cargar las baterías en este caso. Al pisar el pedal de freno, si no se pisa con

mucha intensidad, los frenos hidráulicos de disco no actúan, realizando la

frenada el motor eléctrico en esta situación MG2 actúa como generador,

empleando los frenos hidráulicos para realizar la detención final.

Figura 29. Motor-Generador 2

(Cise, 2010)

Batería. La batería del Toyota Prius es de níquel e hidruro metálico, es

fabricada por Panasonic. Proporciona 202 V, tiene 6,5 Ah de capacidad (3

horas), pesa 42 kg y tiene la densidad de energía más alta del mundo entre las

baterías de su tamaño, se encuentra ubicada bajo el asiento posterior en la

figura 30 la podemos observar.

Figura 30. Batería hibrida

(Cise, 2010)

44

ECU Hibrida. El sistema controla la coordinación entre el freno hidráulico del

ECB (Electronic Control Braking) y el freno regenerativo y preferentemente usa

el freno regenerativo, por consiguiente recobrando energía aun en las

velocidades inferiores del vehículo.

2.9.3. DIAGRAMA DEL FLUJO ELÉCTRICO SISTEMA FRENO REGENERATIVO

Figura 31. Esquema del flujo eléctrico del freno regenerativo

(Toyota, 2009)

45

3 METODOLOGIA

45

3.1 VEHICULO DE PRUEBA

El vehículo con el que se dispone es un Toyota Prius de tercera generación

modelo 2010 que cuenta con las siguientes características en el sistema de

frenos.

Frenos delanteros de disco ventilado, con mordazas flotantes.

Frenos posteriores de disco solido integrado.

Se utiliza un freno de estacionamiento accionado con el pie, para un

funcionamiento más sencillo.

ABS.

INFORMACION GENERAL

Tabla 2. Información General

Cilindro maestro Tipo Único (válvula central)

Diámetro 22.22 mm (0.87 pulg.)

Servofreno Hidráulico

Pedal de Freno Relación de pedal 4.0

3.2 FRENOS DELANTEROS

Tabla 3. Especificaciones freno delantero

Tipo de frenos Disco ventilado

Tipo de pinza PEAL57 (25V)

Zona de pastilla 38.6 cm2 (5.98 pulg2)

Diámetro del cilindro de la rueda 57.22 mm (2.25 pulg)

Tamaño del rotor (diámetro x grosor) 255 mm x 25 mm (10.04 pulg x 0.98

pulg)

Material de relleno PV565H

Los frenos de disco ventilados se encuentran ubicados en la parte delantera del

vehículo, y están acoplados a la punta del eje como se observa en la figura 32 y

hace un solo cuerpo con la llanta.

46

1. Mordaza. 2. Disco de freno ventilado.

3. Punta de eje.

Figura 32. Partes del freno de disco ventilado

Disco Ventilado

1. Álabes de ventilación.

Figura 33. Disco ventilado vista superior

1

47

Mordaza

1. Porta mordaza 2. Mordaza

Figura 34. Conjunto de mordaza y porta mordaza

1. Mordaza 2. Cilindro.

3. Puntos de sujeción.

Figura 35. Elementos de la mordaza

1 2

48

Pastilla de Freno.

Figura 36. Vista frontal de la pastilla de freno

Figura 37. Vista superior de la pastilla de freno

3.3 FRENOS POSTERIORES

Tabla 4. Especificaciones frenos posteriores

Tipo de frenos Disco solido

Tipo de pinza CLA11H (9S)

Zona de pastilla 24.9 cm2 (3.86 pulg2)

Diámetro del cilindro de la rueda 38.18 mm (1.50 pulg)

Tamaño del rotor (diámetro x grosor) 259 mm x 9 mm (10.20 pulg x 0.35 pulg)

Material de relleno PV565H

49

Los frenos de disco solidos se encuentran en la parte posterior del vehículo y se

encuentra acoplado al soporte de la suspensión posterior. En la figura 38 se

puede observar partes que componen el freno de disco solido posterior.

1. Mordaza. 2. Disco Solido. 3. Plato protector del disco.

Figura 38. Freno de disco solido posterior

Mordaza

La mordaza de los discos de los frenos posteriores es de marca TOKICO, en

relación a las mordazas delanteras esta es de menor dimensión.

50

1. Porta mordaza 2. Mordaza 3. Perno de sujeción

Figura 39. Partes del conjunto mordaza y porta mordaza

3.4 FRENO DE ESTACIONAMIENTO INCORPORADO El conjunto de pinza de freno integrado se compone de un cilindro, conjunto de

pistón y conjunto de actuador, y posee un mecanismo integrado de freno de

estacionamiento

1

2

3

3

51

1. Pistón 2. Mordaza 3. Cilindro 4. Cañería del fluido de frenos. 5. Entrada del líquido de frenos

Figura 40. Partes del freno de estacionamiento incorporado

Accionamiento del freno de estacionamiento.

52

1. Cable de accionamiento 2. Resorte de desaccionamiento 3. Mordaza

Figura 41. Accionamiento del freno de estacionamiento

3.5 SENSOR DE VELOCIDAD DE RUEDA

Rueda delantera

El sensor de velocidad de rueda delantera se encuentra ubicado en la parte

posterior del plato protector del disco de freno como se muestra en la figura 42.

Este sensor es inductivo ya que tiene 2 cables, uno de color negro y uno

blanco mismos que generan la señal al momento que el sensor se encuentra

expuesto con la rueda dentada (rueda fónica) como se observa en la figura 43.

53

1. Plato protector del disco de freno. 2. Disco de freno ventilado

Figura 42. Sensor de velocidad de rueda

1. Cable blanco 2. Cable negro

Figura 43. Cables del sensor de velocidad de rueda Rueda posterior

54

El sensor de velocidad de la rueda posterior se encuentra ubicado en la parte

posterior del plato protector del disco de freno como se ve en la figura 44, el

socket de este sensor cuenta con un protector plástico para evitar el ingreso de

polvo o agua.

1. Protector plástico del socket 2. Protector de cables del sensor

Figura 44. Sensor de velocidad de rueda posterior

1. Socket del sensor de velocidad de la rueda posterior. 2. Protector de los cables del sensor. 3. Cable blanco del sensor 4. Cable negro del sensor

55

Figura 45. Partes del sensor de velocidad de rueda posterior

Señal del sensor de velocidad de la rueda.

Figura 46. Señal del sensor de velocidad de rueda

Tabla 5. Valores de la escala de la figura 44

Voltaje (V)

tiempo (ms)

Valor por división

0,2 10

Valor máximo

0,5

Valor mínimo

-0,5

En la figura 46 podemos observar que en los 10ms de la escala obtenemos una

oscilación y media, además los picos van desde 0.5V a -0.5V.

56

3.6 ACUMULADOR DEL FRENO El acumulador del freno se encuentra ubicado en la parte inferior del cuerpo

hidráulico del ABS, como se observa en la figura 47.

El acumulador del freno contiene dos solenoides que actúan para el

funcionamiento de los motores, mismos que se complementan para un frenado

efectivo y con suavidad.

1. Acumulador

2. Motor de la bomba

3. Socket selenoide 1

4. Socket selenoide 2

Figura 47. Acumulador

1

2

4

3

57

3.6.1 SEÑAL DE LOS SOLENOIDES DEL ACUMULADOR

Para obtener la señal del primer solenoide del acumulador se conectó el

osciloscopio al terminal derecho del socket gris como se indica en la figura 48.

En osciloscopio se generó la gráfica de la señal producida por el solenoide al

momento de presionar el pedal del freno que se observa en la figura 49.

1. Socket gris selenoide 1

2. Socket negro selenoide 2

Figura 48. Conexión del osciloscopio al selenoide

1 2

58

En la figura 49 se puede observar la señal que se produce al momento de

presionar el pedal de freno es de 14.27 voltios continuamente durante 1.1

segundos, independientemente del tiempo que se mantenga presionado el

pedal del freno.

Figura 49. Señal del selenoide


Voltaje (V) tiempo (s)

10 0.5

Para observar el trabajo de ambos selenoides al momento de frenar, se

configuro el osciloscopio en dos canales para obtener las señales de los

mismos.

59

Para esto la punta de color rojo estará conectada al socket gris y será el canal A

mientras la punta de color amarillo estará conectada al socket negro y será el

canal B, como se observa en la figura 50.

Se conectó la punta de color rojo al terminal derecho del socket gris mientras

que la punta amarilla al terminal izquierdo del socket negro.

En el osciloscopio se obtuvo las señales que se observan en la figura 51.

El canal A se encuentra en la parte superior del osciloscopio mientras que el

canal B en la parte inferior.

Figura 50. Conexión del osciloscopio a los dos selenoides

60

Figura 51. Señales de los solenoides


Voltaje (V) tiempo (s)

10 0.5

En la figura 51 se puede observar La señal que se produce al momento de

presionar el pedal de freno es de 14 voltios continuamente durante 0.6

segundos.

61

3.6.2 PRUEBAS DE LOS SELENOIDES DEL ACUMULADOR

La prueba se la realizo con los dos solenoides conectados, con un solenoide y

finalmente sin ningún solenoide conectado, a diferentes velocidades en una vía

asfaltada, se realizó una marca de referencia donde se aplicó el freno y se

empezó a tomar el tiempo, una vez el vehículo se detuvo por completo con un

flexómetro se realizó la medición. El vehículo se encontraba equipado con

llantas 195/70/15, con un desgaste del 45%, con los parámetros antes

mencionados se obtiene las siguientes distancias y tiempos de frenado que se

detallan en la tabla 8.

Tabla 8. Prueba de distancias y tiempos de frenado

La prueba se la hizo con el vehículo embancado y con los sockets de los

solenoides desconectados, para obtener una evaluación de la suavidad al

accionar el pedal del freno a diferentes velocidades.

A medida que se aumenta la velocidad la suavidad del pedal del freno bajaba

en un número de accionamientos del pedal del freno, con esto se obtuvo que en

cinco veces que se acciono el pedal a 30Km/h la suavidad se mantuvo y al

realizarlo a 90Km/h se mantuvo en una sola activación.

3.7 UNIDAD DE CONTOL DEL ABS

Para llegar a la unidad hidráulica se debió retirar los limpia-parabrisas que se

muestra en la figura 52.

62

1. Limpia parabrisas

Figura 52. Ubicación de tuercas de sujeción de limpiaparabrisas

Después se retiro las rejillas halando con cuidado, retirar la esquina izquierda y

continuar con la parte restante. Como se describe en la figura 53.

1. Esquina desprendible 2. Rejilla.

Figura 53. Rejilla

63

Se continua con el soporte de los limpiaparabrisas para lo que desconectamos

el socket del motor limpia parabrisas ya que este se va con el soporte al

momento de extraer los pernos de sujeción. Que se describe en la figura 54.

1. Motor limpiaparabrisas 2. Soporte motor limpiaparabrisas

3. Pernos 4. Socket del motor limpiaparabrisas

Figura 54. Sistema y soporte limpia parabrisas

Después se desconecta el socket del nivel de líquido de frenos para retirar el

soporte y así poder mover el reservorio del líquido de frenos que se describe en

la figura 55.

1 Reservorio del líquido de frenos

2 Tuercas del soporte del reservorio

3 Pernos de sujeción del reservorio

4 Socket de nivel de líquido de frenos

Figura 55. Ubicación del reservorio del líquido de frenos

64

Al final se encuentra en un solo cuerpo la ECU de control de derrape, el

Servofreno hidráulico, la unidad hidráulica y Simulador de carrera como se

indica en la figura 55.

1. Ecu de control anti derrapé. 2. Unidad hidráulica. 3. Servofreno. 4. Simulador de carrera. 5. Socket de la Ecu de control antiderrape.

Figura 56. Sistema de mando de los frenos

65

En la tabla 9, se presentan los datos obtenidos de las mediciones en los cables

del módulo de control de derrape así como la descripción de color.

Figura 57. Socket de la ECU de control de derrape.

Tabla 9. Colores y medidas de los cables del socket dela ecu de control de

derrape

# Color KOEO Socket

desconectado

Encendido sin

frenar

Encendido con

freno

1 Rojo 0.1 mV 1.02 V 1.7 V

2 Blanco 0.1 mV 0.1 mV 0.1 mV

3 Verde oscuro 0.1 mV 3.9 V 3.2 V

4 Negro 0.1 mV 5.02 V 5.04 V

5 Turquesa 2.43 V 2.36 V 2.37 V

6 Verde Claro 2.58 V 2.66 V 2.67 V

7 Rosado -1.1 mV 6.11 V 6.11 V

1 2

24 34

A B

13 23

C D

E F

66

8 Rosado 2.58 V 2.64 V 2.65 V

9 Morado 2.37 V 2.33 V 2.33 V

10 Turquesa -1.1 mV 0.03m 14.38 V

11 Verde Oscuro 0.2 mV S/D S/D

12 Rojo 0.4 mV S/D S/D

13 Blanco/Negro -1.1 mV S/D S/D





18 Blanco 0.2 mV S/D S/D

19 Marrón -1.1 mV S/D S/D

20 Blanco 0.2 mV S/D S/D

21 Morado 0.62 V S/D S/D

22 Rosado 0.1 mV S/D S/D

23 Negro 12.02 V S/D S/D

24 Blanco 12.01 V 14.44 V S/D

25 Marrón Oscuro 11.67 V 13.92 V S/D

26 Marrón 11.47 V 14.38 V S/D

27 Morado 6.47 V 7.81 V S/D

28 Celeste 12.01 V 14.43 V S/D

29 Negro 0.1 mV 1.44 V S/D

30 Negro 0.1 mV 1.43 V S/D

31 Marrón -1.7 mV 2.8 V 14.28 V

32 Turquesa 0.1 mV 1.45 V 1.49V

33 Negro 0.2 mV 13.11 V 13.08 V

34 Amarillo 12.01 V 14.41 V 14.33 V

A Blanco 2 mV S/D S/D

B Negro 12.07 V S/D S/D

67

C Negro -0.9 mV S/D S/D

D Negro -0.9mV S/D S/D

E Rojo 12.07 V S/D S/D

F Negro 12.07 V S/D S/D

S/D. Los datos no pudieron ser obtenidos por razones técnicas.

3.9 FUNCIONAMIENTO HIDRÁULICO NORMAL DE LOS FRENOS

Durante el frenado normal, las válvulas solenoide de conmutación SCC y SSC

se abren y las válvulas solenoides de conmutación SMC y SRC se cierran, por

lo que el circuito de presión del líquido desde el servofreno hidráulico a cada

rueda esta por separado. Las presiones del cilindro de cada rueda pueden

aumentarse, reducirse y mantenerse a través del control de las válvulas

solenoides lineales SLA y SLR.

La ECU de control de derrape calcula la fuerza de frenado solicitada por el

conductor, basada en las señales que recibe desde el sensor de presión del

cilindro maestro y el sensor de carrera del pedal del freno. A continuación, la

ECU de control de derrape calcula el valor de la fuerza regenerativa de frenado

a partir de la fuerza de frenado necesaria y transmite el valor calculado a la

ECU de control de gestión de la energía. Al recibir la señal, la ECU de control

de gestión de la energía transmite el valor real de la fuerza regenerativa de

frenado a la ECU de control de derrape, la ECU de control de derrape controla

las válvulas solenoides para hacer que el sistema de frenos hidráulico genere

un valor de fuerza de frenado (que se obtiene sustrayendo la fuerza de frenado

regenerativo del valor de fuerza de frenado que requiere el conductor).

La ECU de control de derrape calcula la presión deseada en el cilindro de la

rueda (equivalente a la fuerza de frenado que requiere el conductor) según las

señales procedentes del sensor de presión del cilindro maestro y del sensor de

carrera del pedal de freno. La ECU de control de derrape compara la presión

del cilindro de la rueda con la presión deseada. Si la presión del cilindro de la

68

rueda es inferior a la presión deseada, la ECU de control de derrape eleva la

presión en el actuador del freno consecuentemente, la presión de fluidos del

acumulador se bombea del cilindro de la rueda. Por otra parte, esta operación

es la misma que la que se lleva a cabo cuando la fuerza del frenado hidráulico

debe incrementarse (como se observa en la figura 58) para ejercer un control

cooperativo de acuerdo a los cambios de la fuerza de frenado regenerativo.

Figura 58. Diagrama de aumento de presión.

(Toyota, 2009)

69

Figura 59. Esquema aumento de presión

Tabla 10. Posición de válvulas para el aumento del frenado.

La válvula solenoide regula constantemente el grado de apertura de la válvula

de acuerdo con las condiciones de uso para controlar la presión de líquidos.


rueda (equivalente a la a la fuerza de frenado que requiere el conductor) según

las señales procedentes del sensor la presión del cilindro maestro y del sensor

de carrera del pedal del freno. La ECU de control de derrape compara la

70

presión del cilindro de la rueda con la presión deseada. Si son iguales, la ECU

de control de derrape mantiene el actuador del freno en el estado de retención

como se observa en la figura 60.

En consecuencia, el cilindro de la rueda se mantendrá a una presión constante.

Tabla 11. Posición de las válvulas en retención de frenado.

Figura 60. Diagrama retención de la presión

. (Toyota, 2009)

71

Figura 61. Esquema retención de presión.


rueda (equivalente a la fuerza de frenado que requiere el conductor) según las

señales procedentes del sensor de presión del cilindro maestro y del sensor de

carrera del pedal de freno. La ECU de control de derrape compara la presión

del cilindro de la rueda con la presión deseada. Si la presión del cilindro de la

rueda es superior a la presión deseada, la ECU de control de derrape reduce la

presión en el actuador del freno.

Por consiguiente, disminuyen la presión en el cilindro de la rueda como se

puede observar en la figura 62. Por otra parte, esta operación es la misma que

la que se lleva a cabo cuando la fuerza del frenado hidráulico debe reducirse

para ejercer un control cooperativo de acuerdo a los cambios de la fuerza de

frenado regenerativo.

72

Figura 62. Diagrama de reducción de presión.

(Toyota, 2009)

Tabla 12. Posición de válvulas en reducción del frenado.

73

Figura 63. Esquema de retención de la presión.

3.10 SISTEMA DE DIRECCIÓN ASISTIDA El sistema de dirección asistida genera un par a través del funcionamiento del

motor y el engranaje reductor instalado en el eje de la columna con el fin de

ayudar al esfuerzo de la dirección.

La ECU de la servodirección determina la dirección y el esfuerzo de

servodirección necesario de acuerdo con las señales de velocidad del vehículo

y las señales procedentes del sensor de par de apriete incorporado en el

conjunto de la columna de dirección. Como resultado, el esfuerzo de dirección

se controla para que resulte suave durante la conducción a velocidades bajas y

moderadamente duro durante la conducción a gran velocidad.

74

2.7.3 PARTES

-ECU de la servodirección.

La ECU de la servodirección calcula la servodirección necesaria basándose en

las señales de par de apriete de la dirección procedentes del sensor de par

apriete y de las señales de velocidad del vehículo procedentes de la ECU de

control de derrape.

1. Sensor de par de apriete. 2. Columna de la dirección. 3. Motor de la servodirección.

Figura 64. Partes de la servodirección

1

2

3

75

-Sensor de par de apriete.

El sensor de par de apriete detecta el esfuerzo de la dirección generado cuando

se gira el volante y lo convierte en una señal eléctrica. Se puede observar en la

figura 58.

-Motor de servodirección.

El motor de servodirección se activa con la corriente de la ECU de la

servodirección y genera un par de apriete para facilitar el esfuerzo de dirección.

Se puede observar en la figura 64.

3.10.2 MEDIDAS Y CABLES DEL SOCKET DE LA SERVODIRECCIÓN.

El socket se encuentra compuesto por cuatro cables, dos de señal, una

alimentación y una masa.

Rojo= Alimentación

Blanco= Señal

Negro= Masa

Amarillo=Señal

Los cables de señal varían opuestamente entre ellos es decir al curvar

totalmente a la derecha el cable amarillo está en el rango mínimo, mientras que

el cable rojo está en el rango máximo.

Tabla 13. Datos de cables de señal

Sentido Giro

Derecha Centro Izquierda Cables

Amarillo 1.2v 2.3v 3.8v

Blanco 3.7v 2.3v 1.19v

76

3.11 FRENO REGENERATIVO

3.11.1 FUNCIONAMIENTO

Al momento de desacelerar o bien al momento de frenar la energía cinética de

las ruedas pasa al eje de salida de la transmisión planetaria que gira solidaria al

rotor del motor-generador 2 (MG2) mismo que se encuentra en generador y con

la corriente que envía la computadora se produce un campo magnético que

genera energía eléctrica que posteriormente pasa al inversor para ser

transformada de los 600 voltios que producen los generadores a 220 voltios que

almacena la batería y además de corriente alterna a corriente continua para así

esta energía ser almacenada en la batería de alto voltaje.

3.11.2 PARTES

-Motor-Generador 2.

Es un motor generador trifásico de corriente alterna se encuentra bajo el

inversor y acoplada a la corona de la transmisión planetaria. En la figura 65 se

puede observar los principales componentes de MG2.

-Inversor.

Dentro de las principales funciones se tiene:

Permite controlar los moto-generadores con un circuito en su interior que toma

la tensión de la batería de alto voltaje la cual se encuentra en 220 VDC y

mediante un circuito de potencia genera una corriente alterna en tres fases que

permita el movimiento de los motores eléctricos.

Permitir mediante la tensión de la batería de alto voltaje generar una corriente

alterna en tres fases que se utiliza para mover un motor eléctrico de frecuencia

variable que acciona el mecanismo del aire acondicionado.

77

1. Rotor 2. Bobinado.

Figura 65. Motor-Generador 2

- Permite mediante la tensión de la batería de alto voltaje convertirla en tensión

de 12V, para mantener la carga a la batería de 12V.

- Permitir la carga de la batería de alta tensión mediante los moto-generadores

MG1 y MG2, esto con una electrónica basada en transistores IGBT y

controlada por la unidad de control del sistema hibrido ECU HV.

- Permite el movimiento del moto-generador MG1 en condición de arranque

para el motor de combustión interna.

1

2

78

-Batería HV.

- Batería que almacena 220 voltios de corriente continua.

- Está compuesta por 14 pequeños paquetes de batería de aproximadamente

14 a 15 Voltios cada uno colocados en serie.

- El conjunto está constituido a base de níquel-metal.

- Cada uno de los pequeños paquetes son un par de baterías de 7V

aproximadamente colocadas en serie.

- Se encuentra ubicada bajo el asiento posterior.

3.11.3 PARTES DEL CONJUNTO MOTRIZ

1. Eje de salida al volante de inercia

2. Salida a los ejes Figura 66. Vista lateral izquierda de la transmisión

1

2

79

1. MG1 2. Conjunto motriz 3. MG2

4. Entrada de corriente MG1

5. Entrada de corriente MG2

6. Bomba de aceite Figura 67. Vista lateral derecha de la Transmisión.

7. Figura 68, Conexión trifásica de MG1

1

2

3

4

5

6

80

1. MG1 2. Conjunto motriz 3. MG2

4. Selector electrónico de marchas

Figura 69. Vista frontal de la transmisión

3.11.4 FUNCIONAMIENTO DEL CONJUNTO MOTRIZ

MG2 va directo a la corona de la transmisión planetaria (1 de la figura 71) y por

consiguiente al movimiento de las ruedas, si el eje de salida no está bloqueado

y MG2 se mueve el auto se moverá, de esta forma comienza a moverse el

vehículo, si MG2 gira de forma contraria, el auto procede a moverse en marcha

4

1

2 3

81

atrás. En caso de que el vehículo se lo coloque en neutro y alguien lo mueve de

forma externa, MG2 se tiene que mover de forma obligada porque esta directo a

la salida (1 de la figura 70).

Si el vehículo está en movimiento, MG2 está en movimiento y MG1 coloca

resistencia, se moverá todo el conjunto planetario (1, 2, 3, 4 de la figura 71)

como un solo elemento para así aportar potencia MG2 y el motor de

combustión, MG1 seria arrastrado generando energía al sistema.

1. Salida a los ejes 2. Conector corriente de MG2

Figura 70. Vista posterior de la transmisión

1

2

82

1. Corona (MG2) 2. Porta satélites (MCI) 3. Solar (MG1) 4. Eje motriz 5. Conjunto des multiplicador 6. Corona del diferencial

7. Conjunto diferencial 8. Salida al eje 9. Palanca de enclavamiento 10. Filtro de aceite.

(1, 2, 3, 4 = Conjunto transmisión planetaria)

Figura 71. Transmisión del vehículo Toyota Prius.

Desaceleración y frenado. La estrategia comienza cuando el conductor levanta el pedal del acelerador y el

vehículo está en velocidad, en ese momento MG2 se convierte en generador y

con el movimiento del vehículo comienza a cargarla batería HV, de esta forma a

medida que toma energía cinética disminuye la velocidad del vehículo, aunque

en todo momento los frenos están en paralelo controlando la situación de forma

hidráulica.

1

5

2

4

6

8

7 9

10

83

En este momento el motor de combustión interna se apaga, y MG1 gira al

contrario para crear el radio de giro, toda la carga es gestionada por la unidad

HV pero permitida en potencia a travez del inversor para la posterior carga a las

baterías.

En accion de freno regenerativo no se requiere que el motor termico este

prendido para cargar la bateria pues para ello se esta utilizando el movimiento

del mismo auto, por lo que MG1 estara con valor de rpm negativo para no

encender al motor termico (velocidad sensada con un sensor de velocidad

como el que se observa en la figura 72) y MG2 con un valor de rpm positivo del

moviento que esta vez servira de carga a la bateria así como de freno eléctrico.

1. Sensor de velocidad.

2. Sensor de temperatura.

3. Conector de Corriente de MG

Figura 72. Sensores de velocidad y temperatura de MG1

1

2

3

84

3.11.5 FUNCIONAMIENTO DEL INVERSOR EN ESTRATEGIA DE FRENO

REGENERATIVO.

Existe una estrategia cuando el sistema necesita recibir energía. Si se analiza el

circuito completo del inversor en la figura 72 se puede apreciar la conexión de

los moto-generadores MG1 y MG2.

Figura 73. Esquema eléctrico de la conexión del inversor a los moto-generadores

(CISE, 2010)

Cada una de las fases de los moto-generadores operan corriente alterna, esta

es generada por el inversor en la etapa 2 y va hacia uno delo moto-generadores

MG cuando trabaje como motor eléctrico, pero por momentos este va a generar

energía eléctrica usando el movimiento del vehículo, en este momento

funcionara como generador y en este caso será MG2 quien genere corriente

85

alterna. Esta corriente debe entrar a la batería como corriente directa, para eso

debe pasar por la etapa 2 y el conjunto IPM.

Para empezar la corriente alterna se debe convertir en directa, para este fin

cada fase utiliza el puente rectificador, conformado por el conjunto de diodos

mostrado en la gráfica superior como parte 2.

En el esquema que se encuentra en la figura 73 se puede apreciar

eléctricamente como opera este mecanismo, el cual es similar al de un

alternador convencional.

Figura 74. Esquema eléctrico de recarga (etapa 2 del inversor).

(CISE, 2010)

Una vez que pasa por este circuito se tiene una salida positiva y una negativa

de corriente directa, que también se estabiliza gracias al paquete de

condensadores.

86

La tensión para que ingrese ser mayor que la de la batería HV, luego cuando

llegue al IPM esta tensión no podría pasar directamente puesto que el diodo 2

no está correctamente polarizado. Es en este momento que la unidad de control

del sistema hibrido deja de operar a T1 que es el encargado de controlar la

fuente conmutada y permite la activación de T2 creando así un paso para la

tensión que se encuentra en el punto 3 que se muestra en la imagen inferior.

Se debe recordar que la tensión en el punto 3 es el producto de la generación

de corriente del MG2.

En este momento iniciara a ingresar carga a la batería, pasando por el reactor,

que por su baja resistencia, no genera gran caída de tensión. En la figura 74 se

puede observar el paso de la tensión a través de T2 sombreado en rojo.

El conjunto de los diodos se encuentra en el mismo cuerpo de los transistores

de potencia que conmutan los motogeneradores eléctricos MG.

Figura 75. Esquema eléctrico de operación del transistor 2

(CISE, 2010)

4 ANALISIS DE RESULTADOS.

87

SENSOR DE VELOCIDAD DE RUEDA.

El sensor de velocidad es de tipo inductivo ya que presenta dos cables los

mismos que se observan en la figura 43, además en la señal que emite a pesar

de no ser sinodal perfecta y más bien ser cuadrada presenta parte positiva y

negativa como se observa en la figura 46 y la tabla 5, lo que nos indica que es

una onda alterna.

Solenoides del acumulador.

La señal del solenoide del acumulador en la figura 49 nos indica que el

funcionamiento es periódico al momento de presionar el pedal del freno. Ya que

solo funciona al momento que necesita cargar al acumulador.

Con los datos de la tabla 6 de la figura 49 podemos ver que el voltaje que recibe

el solenoide es de 14V continuos durante la carga del acumulador.

El acumulador está compuesto por dos solenoides, en la figura 51 se puede

observar las señales de los mismos, dando como resultado un funcionamiento

en paralelo para así generar una mayor comodidad y eficiencia al momento de

frenar.

Con los valores de la tabla 7 de la figura 51 podemos ver que los solenoides

reciben 14V continuamente durante el tiempo de su funcionamiento.

PRUEBAS DE LOS SOLENOIDES DEL ACUMULADOR

A partir de la tabla 8 de prueba de distancias y tiempos de frenado se deduce lo

siguiente.

88

A 30Km/h mientras el vehículo se encuentra en condiciones normales (dos

solenoides conectados) este frena en una distancia de 4.56m y en un tiempo de

1.23s, mientras que al desconectar un solenoide la distancia aumenta en un

10.96% y el tiempo en 54.47% llegando a una distancia de 5m y un tiempo de

1.9s. Pero al momento de desconectar ambos solenoides la distancia aumenta

un 85% y el tiempo en 104%.

A 50Km/h mientras el vehículo se encuentra en condiciones normales este

frena en una distancia de 10.30m y en un tiempo de 1.86s, mientras que al

desconectar un solenoide la distancia aumenta en un 13.69% y el tiempo en

20.43%. Pero al momento de desconectar ambos solenoides la distancia

aumenta un 88.5% y el tiempo en 104.3%.

A 70Km/h mientras el vehículo se encuentra en condiciones normales este

frena en una distancia de 19.35m y en un tiempo de 2.10s, mientras que al

desconectar un solenoide la distancia aumenta en un 13.7% y el tiempo en

29.04%. Pero al momento de desconectar ambos solenoides la distancia

aumenta un 132.14% y el tiempo en 186.19%.

Cuando los solenoides se encuentran desconectados, la suavidad del pedal es

inversamente proporcional a la velocidad ya que a mayor velocidad se

descarga más rápido la reserva del acumulador.

UNIDAD DE CONTROL DE FRENADO

El sistema de mando de los frenos que se observa en la figura 56, se encuentra

compuesto en un solo cuerpo por: la ecu de control de derrape, la unidad

hidráulica, el servofreno, simulador de carrera y el socket de la ecu de control

de derrape.

89

SOCKET DE LA ECU DE CONTROL DE DERRAPE

En la figura 57, del socket de la ECU de control de derrape se puede observar

seis entradas más grandes y diferenciadas de color blanco, estas entradas son

de mayor tamaño ya que por estos pasa mayor corriente. Ya que por estos

pasa la corriente de entrada de la fuente de alimentación del motor 1, motor 2, y

el solenoide además de la conexión a masa de la ECU de control de derrape, y

las salidas de la fuente de alimentación del motor 1 y del motor 2.

CIRCUITO HIDRAULICO

En la figura 59, las válvulas SRC y SMC son normalmente abiertas, para que si

el vehículo no está encendido o se apaga en movimiento este no se quede sin

frenos, esta es una estrategia netamente hidráulica de seguridad que toma el

sistema.

En las tablas 10,11 y 12 se observa que las válvulas lineales SLA y SLR con

diferentes estrategias son las encargadas de controlar la presión del líquido en

cada uno de los cilindros de rueda, en las diferentes condiciones de

funcionamiento del sistema como son en reducción, retención y aumento de la

presión del frenado.

En la tabla 10 el sistema se encuentra en modo de aumento del frenado, para

llegar a esto la ECU de control de derrape comparo la presión del sensor del

cilindro maestro con la presión del sensor del cilindro de rueda, y esta con la

presión requerida notando así que la presión del cilindro de rueda es menor a la

presión requerida, y así toma control de las válvulas lineales con la siguiente

estrategia, la válvula SLA activada y abierta en un 50% mientras que SLR está

desactivada cerrada para aumentar así la presión en el actuador del freno.

90

En la tabla 11 el sistema se encuentra en modo de retención del frenado, para

llegar a esto la ECU de control de derrape comparo las presiones del cilindro de

rueda, el cilindro maestro, y la presión requerida, si son iguales, coloco las

válvulas lineales SLA y SLR en modo desactivadas cerradas para así mantener

la presión requerida en el actuador de freno dando como resultado mantener la

presión en el cilindro de rueda.

En la tabla 12 el sistema se encuentra en modo de reducción del frenado, para

esto la ECU de control de derrape luego del análisis de las presiones coloca las

válvulas lineales con la siguiente estrategia, la válvula SLA se encuentra

desactivada cerrada mientras que SLR está activada y abierta en un 50%

reduciendo la presión en el actuador de freno y por consiguiente en el cilindro

de rueda.

Al momento que se enciende el vehículo la ECU de control de derrape cierra las

válvulas de conmutación SMC y SRC y así el circuito de mecánico de

emergencia, ya que empieza el funcionamiento electrónico del sistema.

TRANSMISIÓN

MG2 tiene un bobinado y un rotor que es el imán permanente (que se observan

en la figura 65), que al momento que ingresa corriente al bobinado produce el

giro del rotor y así el movimiento de las ruedas, pero cuando se encuentra en

freno regenerativo al momento que ya se tiene el giro del rotor en el bobinado

por la inercia del movimiento de las ruedas, se empieza a producir corriente a

través de cada fase del bobinado para posteriormente cargar las baterías.

El MG2 se encuentra conectado a los ejes y por consiguiente a las ruedas a

travez de un conjunto de desmultiplicación, una corona y un diferencial que son

los encargados de transmitir el movimiento.

91

Cada fase de MG2 consume corriente cada 120 grados, así consume menos

corriente y produce más torque.

Cuando el vehículo se encuentra funcionando netamente en eléctrico MG2

recibe corriente trifásica proveniente del inversor, y MG1 también se encuentra

en funcionamiento cargando las baterías a bajas revoluciones, por lo que es

necesario encender el motor de combustión interna cuando la carga de las

baterías es demasiado baja.

Cuando el vehículo está en funcionamiento y se necesita cargar la batería, La

ECU HV manda corriente a MG1 para trabar el solar, consiguiendo girar al porta

satélites y por medio del eje del tren epicíclico que va al volante de inercia

encender al motor de combustión interna.

La resistencia entre las fases 1-2, 1-3, 2-3 de MG1 son de 1.1 ohmios.

La resistencia entre las fases 1-2, 1-3, 2-3 de MG2 son de 1.6 ohmios.

Cuando el vehículo está apagado o se presionó el botón de parking se traba el

sistema del bloqueo de la transmisión que se observa en la figura 71.

En la figura 72 se puede observar un termistor que es el encargado de censar la

temperatura de MG1.

La transmisión tiene una bomba de aceite de engranaje interno (figura 67)

porque la una se mueve dentro de la otra y un filtro de aceite (figura 71).

FRENO REGENERATIVO

En la figura 74 podemos ver la etapa 2 del inversor, que es el esquema de

como MG2 recarga las baterías.

5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

92

5.1 CONCLUSIONES

Al momento de conducir en condiciones normales y se siente una

perdida de suavidad y confort al momento de presionar el pedal del freno esta

puede deberse a un mal funcionamiento en uno o dos solenoides.

Si hay un mal funcionamiento en los solenoides del sistema electrónico

de control de frenado, este puede notarse por una mayor distancia acompañada

de un mayor tiempo de frenado.

Los solenoides del acumulador actúan solo cuando necesitan volver a

cargar al acumulador, más no porque el pedal este presionado por mayor

tiempo los solenoides van a funcionar todo ese momento.

Los dos solenoides trabajan en paralelo para así brindar una mayor

eficiencia al momento de pisar el pedal del freno, ya que al momento que uno

de estos no trabaja bien, está en mal estado o se encuentra desconectado no

logran cargar totalmente al acumulador que por momentos este demorara en

cargarse.

Si existe un daño en alguna de las válvulas solenoide ya sean lineales o

de conmutación de la unidad hidráulica, estas no se pueden cambiar o arreglar

ya que la unidad hidráulica es un solo cuerpo.

Se concluye que el freno regenerativo no tiene la fuerza necesaria para

detener por completo al vehículo, para ello se cuenta con un freno hidráulico

que detiene realmente al vehículo, y freno hidráulico y regenerativo trabajan de

forma solidaria brindando un mejor desempeño, así como mayor seguridad para

sus ocupantes.

93

El sensor de presión de rueda es un elemento importante en nuestro

sistema ya que este siempre va a estar siendo evaluado por la ECU de control

de derrape para un eficiente frenado, o en su defecto corregir en caso de

bloqueos.

Un fallo en la unidad de control del sistema de frenado puede generar

violencia o brusquedad en el frenado, siendo esto de alto riesgo en cuanto a

seguridad.

El sistema ABS está en relación directa al sistema de dirección asistida

electrónicamente, sus módulos envían información para las correcciones

requeridas.

Si el vehículo se encuentra en neutro, y recibe movimiento externo, MG2

va a girar obligatoriamente ya que se encuentra conectado directamente a los

ejes de salida.

Los moto-generadores son trifásicos para consumir poca corriente y

generar gran torque.

MG1 y MG2 se encuentran inmersos en aceite de la transmisión, mismo

que sirve para evitar desgastes de los engranajes.

La temperatura de MG1 y MG2 es evaluada a través de dos termistores

que están sujetados a la carcasa de la transmisión cerca de los moto-

generadores.

94

RECOMENDACIONES

Se recomienda hacer el estudio de la unidad de control de freno ya que este es

un elemento compacto en cuyo interior se encuentran los actuadores y

sensores del sistema hidráulico de frenado por lo que al momento cuando se

presenta un fallo en la misma se procede al remplazo de esta unidad.

Contar con la seguridad necesaria al momento de manipular el vehículo ya que

este cuenta con un mando electrónico, y el menor corto circuito este puede

verse afectado en las computadoras de mando.

Se recomienda para manipular y retirar los airbags es necesario desconectar la

batería de accesorios de 12V para evitar activaciones accidentales.

Se recomienda tomar la unidad hidráulica como un tema de estudio, ya que en

este se encuentra todo el sistema de control hidráulico del sistema de frenos.

Se recomienda no remolcar (halar) el vehículo en caso de existir fallos, si se

encuentra apagado o en estrategia de emergencia ya que el vehículo cuenta

con un enclavamiento para bloquear el movimiento del sistema, y este se puede

ver afectado al momento de forzarlo.

Se recomienda por seguridad en caso de presentar fallos acudir a un

especialista en vehículos híbridos, o si el vehículo ya no se mueve evitar

moverlo hasta que el especialista llegue.

Se recomienda no mover el vehículo si este presenta advertencias por

problemas mecánicos por posibles fugas y no se tenga la presión necesaria.

95

GLOSARIO

A/T Automatic Transmission - Transmisión automática.

ABS Antilock Braking Sistem – Sistema de Frenos

Antibloqueo.

ABSCM Antilock Braking Sistem Control Module

AWD All Well Drive - Tracción en todas las ruedas

ECU HV Computadora de alto voltaje

ECB Electronically Controlled Braking – Control

Electrónico de Frenado

IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor – Transistor

Bipolar de Puerta Aislada

IPM Módulo de alimentación integrada

MG1 MOTO GENERADOR 1

MG2 MOTO GENERADOR 2

mV milivoltios

SCC Solenoide de separación del circuito delantero del

posterior de alta

SSC Solenoide de paso al simulador de recorrido

SMC Solenoide de conmutación de freno asistido

electrónicamente/hidráulico circuito delantero

SRC Solenoide de conmutación de freno asistido/

electrónicamente/hidráulico circuito posterior

SLA Solenoide lineal de aumento

SLR Solenoide lineal de retorno

VDC Volt Direct Current – Voltaje de corriente directa.

96

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