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Sistema ABS de BOSCH


El ABS de Bosch cumple 30 años
La producción en serie del sistema de frenos antibloqueo controlado electrónicamente de Bosch comenzó en 1978

- El ABS previene que las ruedas se bloqueen al frenar ante una emergencia
- El ABS constituye la base de todos los sistemas activos de seguridad
- Es equipo original en automóviles de pasajeros en la Unión Europea, USA y Japón
- En 2007, el 76% de los vehículos nuevos en todo el mundo fueron equipados con ABS

Hace treinta años, en 1978, Bosch comenzó la producción en serie de los Sistemas de Frenos Antibloqueo (ABS), estableciendo la base de todos los sistemas activos de seguridad de los vehículos. El sistema previene que las ruedas se bloqueen, manteniendo el vehículo estabilizado aún con las frenadas más bruscas, permitiendo al conductor un margen de maniobra para evitar accidentes. Este desarrollo de Bosch fue la primera solución eficiente y confiable para su utilización en automóviles.

La función del ABS se amplió en 1986 con el Sistema de Control de Tracción (TCS) y en 1995 con el Programa Electrónico de Estabilidad (ESP). Todos estos desarrollos fueron también innovaciones de Bosch. En 2007, más del 75% de los vehículos nuevos de todo el mundo fueron equipados con ABS. Líder mundial de este mercado, Bosch tenia previsto fabricar cerca de 21 millones de ABS en 2008.


Desde principios del siglo veinte, la prevención del bloqueo de las ruedas ha sido objeto de investigación –no sólo en automóviles, sino también en trenes, e incluso en aviones-. El propio Robert Bosch registró una primera patente en 1936. Los primeros diseños para automotores compartían los mismos defectos: eran demasiado complejos y trabajaban de manera muy lenta. En 1964, Teldix comenzó un trabajo de desarrollo en el primer sistema totalmente controlado electrónicamente, y sus ingenieros registraron sus primeros resultados exitosos dos años más tarde. Mediante diversas pruebas, los vehículos equipados con ABS alcanzaron una distancia de frenado menor, y el dominio y la estabilidad de manejo se mantenían al tomar las curvas.
La estructura básica de este diseño –conocido como ABS 1- se puede encontrar todavía en casi todos los ABS.
Pero los aproximadamente 1000 componentes análogos y los switches de seguridad hacían que la confiabilidad y durabilidad de la unidad de control electrónico de este sistema todavía no fueran lo suficientemente buenas para su producción masiva –ambas propiedades debían ser mejoradas-.
En 1975, Bosch finalmente adquirió el desarrollo del ABS de Teldix, y el knowhow de todos los ingenieros con grandes avances en tecnología digital, incluyendo circuitos integrados, logró que el número de componentes electrónicos pueda ser reducido a 140. Después de 14 años de desarrollo, en 1978 el sistema conocido como ABS inició su producción en serie en Bosch. Al principio fue equipo opcional en el Clase S de Mercedes Benz, y poco más tarde en las limusinas Serie 7 de BMW.

ABS – Mejoras en el sistema y funciones adicionales

Durante los años sucesivos, los ingenieros trabajaron en la simplificación del sistema. En 1989, una unidad híbrida de control entró en producción en serie. Su diseño compacto hacía que pueda ser montada directamente sobre el modulador hidráulico, reduciendo significativamente el peso total del ABS generación 2E.
Aplicando nuevas válvulas solenoides, los ingenieros de Bosch crearon la "generación 5.0" en 1993, y en los años siguientes las versiones 5.3 y 5.7. Las principales innovaciones fueron nuevamente la reducción significativa del peso y funciones adicionales como la distribución electrónica de la presión de frenado, que reemplazó a la válvula mecánica situada en el eje trasero. En paralelo a este desarrollo, la producción de
ABS para motos comenzó en 1994, en Japón. En las motocicletas, cualquier bloqueo en la rueda delantera causa casi inevitablemente la caída del conductor.
En el año 2001, Bosch comenzó la producción del actual ABS 8° Generación, el cual fue modificado y mejorado en varias oportunidades desde entonces. En su última versión, más compacta, pesa sólo 1.4 Kg (con apenas 14 componentes integrados en la unidad de control y 256kb de memoria). La 8° generación es modular, lo cual permite varios grados de complejidad del ABS, TCS y ESP. Esto hace posible optimizar sinergias, ya que todos los sistemas producidos por Bosch se producen con idénticos estándares de calidad en una red internacional de desarrollo y producción.
Con el crecimiento de los procesos técnicos, el rango y número de funciones también aumentaron. En 1986, por ejemplo, Bosch comenzó la producción del ABS basado en el TCS, lo cual previene que las ruedas patinen y permite un mejor dominio del auto en superficies lisas. Y si las curvas se toman demasiado rápido, el sistema incrementa la estabilidad reduciendo la potencia del motor.
En 1995, Bosch lanzó el primer ESP (Programa Electrónico de Estabilidad). Esto mejoró la estabilidad no sólo al frenar o acelerar, sino en todas las situaciones de manejo. Si existe el riesgo de que el auto derrape, el ESP reduce la potencia del motor y simultáneamente provee presión de frenado individualmente a cada rueda. De acuerdo con los estudios, entre el 30% y el 50% de todos los accidentes fatales que involucran a un solo vehículo pueden ser prevenidos con el ESP. En los próximos años, los ingenieros trabajarán para hacer este sistema de control de frenado más compacto y eficiente. En mayor medida, las nuevas funciones incluirán la interacción con otros sistemas de a bordo, como el control de consumo y sistemas de vídeo.


30 años del ABS Bosch – Hitos en su desarrollo
1936 - Se le otorga a Bosch una patente por un mecanismo para prevenir el bloqueo de las ruedas de un automotor.
1970 - Los prototipos del ABS 1 desempeñan todas las funciones requeridas; No obstante, la seguridad funcional de la unidad de control todavía no es la suficiente.
1978 - Comienza la producción en serie del primer Sistema de Freno Antibloqueo, ABS 2, instalado en autos de Mercedes-Benz y BMW.
1981 - Distribución de 100.000 ABS. El ABS ahora estaba disponible en vehículos comerciales.
1985 - El ABS de Bosch se instala por primera vez en vehículos en USA.
1986 - Bosch distribuye la unidad número 1.000.000 de ABS.
1987 - TCS, el Sistema de Control de Tracción para autos de pasajeros entra en producción de serie.
1989 - El ABS 2E es el primero en contar con una unidad de control montada directamente en el modulador hidráulico.
1992 - 10 millones de sistemas ABS de Bosch
1993 - Producción en serie del ABS 5.0 de Bosch
1995 - Producción en serie del ABS 5.3 (con unidad de control micro-híbrida).


Introducción del ESP (Programa Electrónico de Estabilidad).
1998 - Bosch comienza la producción del ABS 5.7
1999 - 50 millones de sistemas ABS de Bosch
2001 - Producción en serie del ABS 8
2003 - 100 millones de sistemas ABS de Bosch
2004 - El ABS se convierte en equipo original en los 15 países miembros de la Unión Europea
2008 - 30° Aniversario de la producción en serie del ABS

Sistema BOSCH ABS 5.3

Esta versión utiliza dos electroválvulas para cada uno de los circuitos de rueda, interconexionadas entre sí. La ventaja principal de utilizar dos electroválvulas por rueda es que el pilotaje de las mismas es mas sencillo ya que son activadas por tensión y no por intensidad como si lo eran las electroválvulas de los primeros sistemas ABS.



Funcionamiento

Durante una frenada sin tendencia al bloqueo, las dos electroválvulas de cada rueda están en reposo, posición en la cual, la de admisión se encuentra abierta y la de escape cerrada. En esta situación existe comunicación entre la bomba de frenos (servofreno) y cada uno de los cilindros de rueda a los que puede aplicar toda la presión generada en el liquido. Cada una de las electroválvulas de admisión incorpora una válvula de desfrenado que permite el desahogo rápido de presión de los cilindros de rueda en la acción del desfrenado.

Si la frenada es suficientemente fuerte, capaz de bloquear alguna rueda, es posible entonces modificar la presión en ese cilindro de rueda excitando una de las dos electroválvulas, como ya se ha explicado. Así, en la fase de mantenimiento de la presión se activa la electroválvula de admisión, que se cierra, quedando aislado el cilindro de rueda afectado.


En la fase de descarga de presión se activan las dos electroválvulas, permaneciendo la de admisión cerrada y abierta la de escape, lo que permite la comunicación del cilindro de rueda con el cilindro maestro, al que en ese instante envía a la bomba eléctrica el exceso de presión. El liquido de los cilindros de rueda llega a los dos acumuladores a través de las correspondientes válvulas de escape y, de allí, a través de las correspondientes válvulas unidireccionales, es desahogado hacia el cilindro maestro por la bomba eléctrica de exceso de presión, pasando por unos amortiguadores que limitan los impulsos de presión generados por la bomba eléctrica. Los acumuladores permiten un descenso rápido de la presión en los cilindros de rueda.

En este sistema, las dos ruedas traseras son reguladas conforme al principio "select low", según el cual se tiene en cuenta la rueda que gira a menor velocidad. pero el frenado se regula de igual forma en las dos ruedas, con el fin de evitar un desequilibrio en la frenada que de lugar a un par de giro del vehículo.


Unidad hidráulica (hidrogrupo)

En esta versión de ABS, la unidad hidráulica integra el hidrogrupo y la unidad de control (ECU). Dentro de la unidad hidráulica están integradas las electroválvulas, dos por cada rueda, los acumuladores, los amortiguadores de presión y la bomba con su motor eléctrico.


La bomba de exceso de presión está movida por un motor eléctrico de alto consumo (del orden de 50A) y su velocidad de rotación es de 3000 r.p.m. aproximadamente en fase de trabajo. El rotor del motor eléctrico da movimiento a una excéntrica, que produce el movimiento alternativo de un pistón en el interior del cilindro, en cuya cámara de presión se instalan dos válvulas de bola en oposición, de manera que el descenso del pistón provoca la apertura de una, aspirando el liquido de la cámara de acumulación, mientras que en el ascenso se cierra esta válvula y se abre la contraria para permitir la salida del líquido hacia la canalización del cilindro principal.

En la fase de reducción de presión, una parte del liquido de frenos del cilindro receptor debe ser retirada, para hacer caer la presión en el cilindro de rueda. Esta cantidad de liquido de frenos es recogida por un acumulador hidráulico en una primera fase, pero a continuación, entra en funcionamiento la bomba y transfiere el liquido desde acumulador hacia la canalización procedente del cilindro maestro.

La presión desarrollada por este tipo de bomba es superior a la procedente del cilindro maestro, por lo cual, cuando entra en funcionamiento,el conductor recibe pulsaciones fuertes y vibraciones en el pedal de freno.

Sensor de rueda

El sensor de rueda es del tipo inductivo, esta instalado frente a una corona dentada (6) que gira con la rueda. El sensor esta formado por imán permanente (2) y una bobina (4) conectada con la unidad hidráulica. El imán crea un flujo magnético que se ve afectado por el paso de los dientes de la corona frente al imán, de manera que genera una tensión eléctrica en la bobina en forma de onda cuadrada, cuya frecuencia es proporcional al giro de la rueda.
El sensor de rueda se instala en el buje de rueda, donde queda posicionado frente a la corona dentada que forma parte del propio eje de transmisión, dejando un entrehierro de un milímetro entre ambos.


Esquema eléctrico