Freno de estacionamiento: Sistema eléctrico

Sistema eléctrico

Freno de estacionamiento eléctrico

El accionamiento eléctrico del freno de estacionamiento es cada vez más común, ya que supone una mejora en el confort durante su manejo y un mayor espacio libre en el interior del vehículo al sustituir la palanca o el pedal por un interruptor de reducido volumen. Además, la aplicación de la gestión electrónica aumenta las posibilidades del sistema, por ejemplo: asistencia para el arranque en pendiente, activación automática al apagar el motor y retirar la llave del contacto o como frenada de emergencia en caso de avería del circuito hidráulico.

Se utilizan principalmente dos tipos:

  • Freno de estacionamiento eléctrico por cable
  • Freno de estacionamiento electromecánico
Freno de estacionamiento eléctrico por cable y electromecánico
Freno de estacionamiento eléctrico por cable y electromecánico

Freno de estacionamiento eléctrico con cable

El sistema original consiste en el empleo de un actuador eléctrico para tensar los cables Bowden del freno de estacionamiento clásico. Su activación se puede llevar a cabo de forma automática por la gestión de la unidad de control o de forma manual mediante un pulsador situado en la consola central del habitáculo.

Interruptor y actuador del freno de estacionamiento eléctrico
Pulsador y actuador del freno de estacionamiento eléctrico
Actuador eléctrico

El elemento principal del sistema es el actuador, habitualmente situado en la ... (No disponible para la versión "Demo")















Actuador de freno eléctrico
Actuador eléctrico y sus componentes

Para la gestión y control del sistema, la unidad de control del freno de estacionamiento recibe las señales del pulsador del freno de estacionamiento y del sensor de par por vía directa, mientras que las señales secundarias como la pendiente de la calzada o la velocidad del vehículo, las adquiere a través de la red multiplexada. Esta información es necesaria para cumplir los requisitos de activación del motor (ya sea por orden del conductor o por gestión del mismo sistema) y conocer la fuerza que hay que aplicar en los cables para inmovilizar el vehículo.

Cuando se cumplen los requisitos necesarios, la unidad electrónica alimenta el motor eléctrico de corriente continua con tensión de batería, poniéndolo en movimiento. El motor transmite su giro a través de un engranaje reductor que multiplica el par de accionamiento ...(No disponible para la versión "Demo") 
















....por el eje estriado provoca el desplazamiento lineal del eje retráctil por su interior de modo que la distancia entre sus respectivos extremos se reduce, repartiendo por igual la fuerza de tensado entre ambos ejes y cables.

El sensor de par informa de la fuerza de tracción aplicada sobre el eje estriado. Esta señal identifica el final de carrera del émbolo que presiona las pastillas contra el disco cuando el par de tracción supera un valor preestablecido durante su accionamiento. En caso de que uno de los cables del freno de estacionamiento esté dañado o roto, la distribución de par no será efectiva, bloqueándose el sistema por la señal de dicho sensor.

Para la desactivación del freno de estacionamiento, la unidad alimenta al motor eléctrico con polaridad inversa, invirtiendo su sentido de giro y destensando los cables Bowden.

Mantenimiento

Puesto que el sistema interviene únicamente sobre los cables del freno de estacionamiento, el conjunto de pinzas y pastillas o tambor y zapatas son convencionales, por lo cual no es necesario ningún mantenimiento adicional. La únicas precauciones que se deben tener son ...(No disponible para la versión "Demo") 



















... a través de un tirador que separa el eje estriado del piñón de ataque del motor, asegurando así la distensión de los cables del freno de estacionamiento.

Ejemplo del tirador de emergencia del freno de estacionamiento
Ejemplo del tirador de emergencia del freno de estacionamiento de un Renault

En caso de avería, se requiere máquina de diagnosis para la comprobación y reparación del sistema.

Freno de estacionamiento electromecánico

Es el sistema más empleado en la actualidad y realiza la función de freno de estacionamiento sin necesidad de cables Bowden, ya que emplea unos actuadores situados directamente en las pinzas de freno traseras. Al igual que el sistema anterior, su activación puede ser manual, a través de pulsador, o realizar funciones automáticas; entre las que existe la función de compensación de desgaste de las pastillas de freno traseras.

Diagrama del freno de estacionamiento electromecánico
Diagrama del freno de estacionamiento electromecánico
Unidad del freno de estacionamiento

El sistema es gestionado por la unidad del freno de estacionamiento conjuntamente con la unidad del ABS. La unidad de freno de estacionamiento recibe las señales de diversos sensores entre los que se encuentran: el pulsador de freno de estacionamiento y la tecla de la función de ayuda en el arranque en cuesta. Además, puede incorporar en su interior diversos sensores de aceleración utilizados para la gestión del ABS. También es la encargada de alimentar los actuadores de la pinzas de freno en función de las señales analizadas.

Para la gestión del freno de estacionamiento se tienen también en cuenta multitud de señales, tales como la velocidad de las ruedas, la aceleración del vehículo, la marcha insertada... suministradas por diferentes unidades del vehículo. La comunicación de estas unidades se realiza a través de la red multiplexada.

Actuador

En cada pinza de freno trasera está integrado un actuador de freno compuesto principalmente por: un motor eléctrico de corriente continua, un conjunto de engranajes que funcionan a modo de reductor y un husillo encargado de desplazar el émbolo de freno para bloquear las ruedas traseras.

Despiece del actuador de freno electromecánico
Despiece del actuador de freno electromecánico

Cuando el conductor activa el freno de estacionamiento, la unidad  ...(No disponible para la versión "Demo") 

















...está alojada en el émbolo de freno de manera que sólo puede avanzar o retroceder, en función del sentido de giro del husillo.

Movimiento del husillo
Movimiento del husillo y de la tuerca de presión durante el bloqueo y desbloqueo del freno de estacionamiento

Para determinar el final de carrera del émbolo al aplicarse el freno de estacionamiento, la unidad mide el consumo de corriente del motor eléctrico durante todo el proceso, cortando la alimentación cuando supera un nivel predeterminado. El consumo de corriente por parte del motor eléctrico aumenta proporcionalmente a la resistencia mecánica que tiene que vencer para realizar el movimiento. La función de compensación de desgaste de las pastillas funciona de modo parecido. La unidad de control calcula el recorrido del émbolo por el tiempo de activación y la corriente eléctrica consumida, corrigiendo el desgaste al acortar cada cierto tiempo el recorrido de desactivación.

Gráfica de funcionamiento del actuador de freno
Gráfica de funcionamiento del actuador de freno

Al desactivar el freno de estacionamiento, la unidad invierte la polaridad del motor eléctrico, invirtiendo el sentido de giro del husillo y liberando la presión sobre el émbolo. Éste retorna a su posición inicial por efecto del retén, al recuperarse de la deformación a la que es sometido cuando el émbolo se desplaza para presionar las pastillas.

El funcionamiento hidráulico de la pinza de freno no difiere de una pinza convencional.

Mantenimiento

Para la sustitución de las pastillas de freno ...(No disponible para la versión "Demo") 
















...la llave de contacto con las pinzas o pastillas de freno desmontadas, ya que la activación automática del freno podría llevar el husillo a final de carrera.

A continuación un vídeo que expone detalladamente el proceso de sustitución de las pastillas con freno electromecánico:

El sistema no dispone de desbloqueo de emergencia, aunque el freno de estacionamiento se puede desbloquear ...(No disponible para la versión "Demo") 

















... tiene integrada una función para realizar la comprobación de eficacia del freno de estacionamiento cuando el vehículo se encuentra en un banco de rodillos (ITV - frenómetro). Esta puede ser automática, al reconocer ciertas condiciones mediante los sensores del sistema, o manual, a través de una secuencia de activación del interruptor de freno.