Tecnología Automotriz: Funcionamiento y Diagnóstico de Frenos, Suspensión y Dirección

Sistemas de Frenado

Frenos de Tambor: Reparto de Esfuerzos

En los frenos de tambor, una zapata frena más que otra. Esto ocurre porque la zapata primaria se encuentra en el mismo sentido que el giro de la rueda, provocando un enclavamiento y aumentando la presión de frenada.

Sistemas utilizados para repartir equilibradamente los esfuerzos:

• Forros con diferentes coeficientes de rozamiento.
• Superficies de frenado diferentes.
• Bombines de émbolos diferentes.
• Modificación del dispositivo fijo al plato.
• Modificación del dispositivo de mando de zapatas.
• Uso de frenos de tambor Dúplex, Twinplex, Servo y Duoservo.

Cualidades del Líquido de Frenos

• Viscosidad estable a lo largo del rango de la temperatura de funcionamiento.
• Temperatura de ebullición alta y de congelación baja.
• Viscosidad adecuada para garantizar la estanqueidad.
• Lubricar los elementos móviles para evitar su desgaste.
• Transmitir la presión de frenado de manera óptima sin burbujas.
• Higroscópico (capacidad de absorción de humedad).
• Poca compresibilidad a altas y bajas temperaturas para que los tiempos de respuesta sean cortos.
• Compatible con los elementos del circuito.
• Durabilidad de 1 o 2 años o 100.000 km.
• Resistencia a la oxidación y al envejecimiento.

Ventajas de los Frenos de Disco frente a los de Tambor

• Se refrigeran mucho mejor al estar la superficie de frenada en contacto con el exterior.
• Son más progresivos.
• Presiones equilibradas en ambas caras.
• Tienen menor juego debido a la dilatación.
• Menor peso.
• Más facilidad de intervención y mantenimiento.

El Fenómeno del Fading

El fading es la pérdida de eficacia de los frenos ante un uso continuado. Se produce debido a que no se desaloja el calor provocado por la fricción de sus componentes. Está relacionado con el tipo de conducción, la calidad de los materiales y componentes (sobre todo del líquido de frenos) y de la forma y tamaño de la llanta, lo que permite la entrada de más o menos aire para refrigerar.

Verificación de los Frenos de Disco

• Comprobación visual del estado del disco (si está azulado, agrietado o rayado).
• Comprobación del alabeo del disco.
• Comprobación del desgaste del disco.

Averías Comunes del Sistema de Frenos de Disco

• Discos azulados: Se transforma la estructura del material por trabajar a temperaturas por encima del límite, lo que puede producir grietas y vibraciones.
• Discos agrietados: Las grietas aparecen al someter el disco a altas temperaturas, debilitándolo y pudiendo llegar a romperse. Se aprecia por el tamaño del surco en la parte exterior del disco, provocando ruidos y vibraciones.
• Discos desgastados excesivamente: Su desgaste no debe exceder el límite del fabricante, ya que si no, no evacuará el calor de la frenada, provocando grietas, ruidos y vibraciones.
• Discos rayados: Ocasionado porque el soporte roza con el disco cuando la pastilla está muy desgastada. Provoca surcos y se reconoce por la disminución de la fuerza de frenada.
• Discos alabeados: Se produce al sobrecalentar el disco, por defecto de fábrica o por un buje en mal estado. Produce vibraciones durante la frenada.

Sistemas de Control Electrónico y Diferenciales

Esquema de Frenos ABS, ASR y ESP

Sensores de Entrada (S.E.):

• Sensor del servofreno.
• Sensores de rueda.
• Sensor del pedal de freno.
• Sensor del acelerador (que va a la UCE Motor).
• Sensor de viraje, aceleración transversal y guiñada.
• Sensor de giro y velocidad del volante.
• Interruptor desconector ESP.

Señales de Salida (S.S. / Actuadores):

• Electroválvulas.
• Motor bomba de descarga.
• Conector OBD.
• Cuadro de instrumentos.

Tipos de Diferenciales Controlados

• Diferencial Automático (ASD): Cuando detecta que la velocidad entre las dos ruedas motrices es diferente, bloquea el diferencial y reparte la fuerza por igual.
• Embrague Haldex: Controla electrónicamente el reparto del par motor derivado al tren delantero o al trasero en función de las necesidades de conducción y controlando el deslizamiento entre los ejes.
• Acoplamiento X-Drive: Es inteligente, por lo que se acciona de manera independiente, acoplando el eje delantero con el trasero.
• Diferencial Torsen: Envía el par motor a la rueda o eje que mejor adherencia tiene para evitar el deslizamiento, impidiendo que aumente la velocidad en vacío y enviando el par a la rueda más lenta.

Sistemas de Suspensión y Amortiguación

Funciones del Amortiguador

• Control de las oscilaciones de la carrocería.
• Mantiene la maniobrabilidad durante la frenada.
• Controla los movimientos oscilantes en frenada, aceleración, etc.
• Reduce la fatiga del conductor y el desgaste de otros sistemas anexos.
• Previene el desgaste prematuro de ruedas y frenos.
• Asegura el desgaste uniforme de los neumáticos.
• Mantiene la alineación dinámica de las ruedas.
• Mantiene las ruedas en contacto con el suelo, mejorando la adherencia y el guiado del neumático.
• Soporta el peso del vehículo.
• Absorbe las fuerzas longitudinales, transversales y verticales que se producen durante la marcha.
• Mejora la confortabilidad de los pasajeros, evitando que los baches repercutan sobre ellos.

Verificación de Amortiguadores sin Banco de Suspensión

Pruebas a realizar para la correcta verificación de los amortiguadores:

• Observar desgaste irregular del neumático.
• Buscar fugas de aceite, golpes o vástagos dañados.
• Verificar defectos en las fijaciones.
• Prueba del rebote.
• Prueba de conducción.

Esquema y Funcionamiento de un Amortiguador

El amortiguador se encuentra entre la carrocería y la rueda, de tal forma que al subir o bajar la rueda por las irregularidades de la calzada, el amortiguador hace lo mismo, controlando las oscilaciones de la carrocería (energía cinética) y convirtiéndola en energía térmica por la relación de compresión y descompresión.

Características de la Suspensión Mc Pherson

La característica principal de una suspensión Mc Pherson es que proporciona soporte al muelle de la suspensión, convirtiéndose en una parte estructural de la suspensión, además de cumplir la función de amortiguación.

Suspensión de Brazos Articulados

En una suspensión de brazos articulados, los brazos no son iguales. El superior es más corto, y al subir la rueda, la distancia no varía, obteniendo un menor desgaste de los neumáticos en curva. Además, como la rueda se inclina con respecto al piso, resulta favorable para la estabilidad.

Suspensión Hidractiva III+

Elementos y Funcionamiento General:

Posee un tercer conjunto de muelles y amortiguadores para cada eje, que se puede conectar y desconectar. Al conectarse, la flexibilidad de la suspensión es muy grande, de manera que el vehículo consigue gran estabilidad. Si es necesario, por razones de seguridad, este muelle se queda desconectado, de manera que la suspensión se endurece. Sobre un sistema de amortiguación variable normal, tiene la ventaja de cambiar la flexibilidad del muelle, no solo su dureza. Este sistema es el indicado para incluir Xenón, ya que tiene una correcta dinámica gestionada por la UCE de la suspensión.

Función de la esfera central: Sirve para que, cuando la unidad central detecte que hace falta una suspensión más flexible, se comunique esta esfera con las otras esferas, haciendo perder presión y ganar flexibilidad.

Suspensión Pilotada

Actúa sobre la capacidad de suspensión de los amortiguadores. El amortiguador tiene electroválvulas que modifican el paso de aceite entre cámaras, de manera que su acción de frenada sobre las oscilaciones del muelle de suspensión se adapte de la manera más conveniente.

Suspensión de Amortiguación Controlada

Elementos y Estados de Funcionamiento:

• Grupo de alimentación: Formado por compresor, deshidratador, válvulas reguladoras, sensores de temperatura y UCE.
• Resortes neumáticos: Valonas tubulares arrollables.
• Amortiguadores de regulación continua.
• Sensor de nivel.
• Sensor de aceleración.
• Sensor de velocidad.
• Acumulador de presión.

Sistema Activo Anti-Balanceo

Los elementos y su actuación son similares a los descritos en la suspensión de amortiguación controlada, enfocados en reducir el balanceo de la carrocería.

Cuadro Sinóptico de Señales Eléctricas (UCE Suspensión)

Sensores de Entrada (A UCE SUSP):

• Sensor de oscilaciones de la carrocería.
• Sensor de altura delantera.
• Sensor de altura trasera.
• Mando UCE MOTOR (sensor de aceleración).
• UCE ABS/ESP (sensor de velocidad, sensor de giro y velocidad del volante, sensor de guiñada, sensor de freno, sensor de aceleración).

Señales de Salida (S.S. / Actuadores):

• Electroválvulas delanteras y traseras.
• Regulador de altura de luces.
• Cuadro de instrumentos.
• OBD.

Sistemas de Dirección y Alineación

Misión y Cualidades de la Dirección

La misión principal es orientar las ruedas de forma progresiva para seguir la trayectoria marcada por el conductor.

Cualidades requeridas:

• Debe ser precisa.
• Transmitir la sensación de contacto con la carretera.
• No debe necesitar de un gran esfuerzo.
• Las ruedas deben tender a autoalinearse.
• Las irregularidades del terreno no deben interferir en el sistema.

Componentes de la Dirección

Sistemas que se acoplan a la caña de dirección:

• Caja de dirección y Volante.
• Dirección de cremallera.
• Rótulas de la dirección.
• Columna de la dirección.

Componentes de la Dirección de Cremallera Hidráulica:

• Depósito.
• Bomba.
• Cilindro hidráulico.
• Unidad hidráulica.
• Canalizaciones.
• Radiador.
• Fluido hidráulico.

Dirección Asistida Hidráulica Variable

Funcionamiento: Posee una unidad de control y unos sensores situados estratégicamente que le permiten variar el caudal de la bomba en función de la velocidad del vehículo o el giro del volante. Con esto, modifica la dureza de la dirección, aportando un menor consumo, mejor seguridad de marcha y mayor confort.

Dirección Asistida Electromecánica

Ventajas frente a un sistema de asistencia convencional (hidráulico):

• Menor consumo.
• Mayor seguridad de marcha.
• Mayor confort.
• Eliminación de conexiones y fluido hidráulico.
• Eliminación de mantenimientos.
• Menor espacio.
• Menor sonoridad.
• Menor peso.

Además, dispone de una gestión electrónica y una serie de sensores que analizan en todo momento las circunstancias de marcha.

Elementos de una Dirección Electromecánica:

• Barra de torsión: Situada entre la columna de dirección y el piñón de accionamiento. Al girar el volante, la barra de torsión se retuerce, provocando un decalado que detecta el comienzo del giro.
• Motor eléctrico: Cuando el motor eléctrico gira, el tornillo sin fin mueve el engranaje que actúa sobre la cremallera, colaborando en su giro.
• Sistema de accionamiento: Transmite el par proporcionado por el motor eléctrico a la cremallera para disminuir el esfuerzo.
• Sensor transmisor de par: Mide el par aplicado en el volante.
• Sensor de posición de dirección: Informa de los movimientos del volante.
• Unidad de control: Es el soporte del motor eléctrico, por lo que se suprime el cableado.

Diagnóstico de Fallos en la Dirección

Causas de un ruido anormal en una dirección asistida hidráulica:

• Bomba estropeada.
• Falta de fluido en el circuito hidráulico o nivel bajo.
• Pérdidas o tuberías obstruidas.
• Correa de la bomba floja, en sus fijaciones o destensada.
• Cojinetes de la polea de bomba desgastados.
• Válvula de flujo defectuosa.

Causas de una suspensión convencional blanda:

• Holguras en las cámaras de trabajo.
• Pérdida de líquido.
• Defectos en el vástago.
• Válvulas agarrotadas.

Alineación de Dirección: Cotas y Consecuencias

Valores Orientativos de las Cotas de Dirección y Síntomas de Mal Reglaje:

Verificaciones Preliminares para la Alineación de Dirección

1. Leer el manual del vehículo.
2. Verificar el estado de los neumáticos y ajustar las presiones.
3. Comprobar la ausencia de holguras en la dirección, rótulas, caja de dirección, etc.
4. Colocar el volante en su posición central.
5. Verificar la ausencia de holguras de los rodamientos del buje.
6. Determinar la ausencia de holguras o daños en los componentes mecánicos.
7. Comprobar la altura del vehículo.
8. Bachear la suspensión.
9. Frenar el vehículo con un útil específico.

Proceso de una Alineación

1. Reglaje del ángulo del tren trasero.
2. Reglaje del ángulo de avance.
3. Reglaje del ángulo de caída.
4. Reglaje de curva de convergencia.
5. Reglaje de paralelismo delantero.

Definición de Ángulos

Ángulo de Empuje

Hace referencia al eje de simetría. La perpendicular del punto medio del eje trasero debe coincidir con el eje longitudinal del vehículo, pudiéndose producir un margen de tolerancia de 15 minutos (15').

Ángulo de Avance y Efectos que Produce

Es el ángulo que produce el efecto autoalineante. Es el ángulo que se forma por la inclinación hacia delante o hacia atrás del eje de dirección, teniendo como referencia la vertical, visto el vehículo lateralmente.

Efectos: Si es muy grande, la dirección es dura; si es muy bajo, pierde el efecto autoalineante; y si los ángulos son desiguales en las ruedas de un mismo eje, se desviará hacia el lado de menor avance.

Puntos a Revisar en el Control de una Suspensión

• Observar si el capó se balancea cuando el vehículo está en marcha.
• Vigilar el estado de los neumáticos, observando desgastes irregulares.
• Comprobar si el vehículo se balancea en exceso cuando se ejerce presión sobre uno de los amortiguadores.
• Observar si al haber viento lateral le cuesta mantener la trayectoria.

Retirada de Pastillas de Freno

Las pastillas se retiran hacia atrás después de soltar el freno al retirarse la presión del fluido hidráulico.

Calculador Electrónico (Unidad de Control)

El calculador electrónico está formado por cuatro bloques principales:

1. El amplificador de entrada: Elabora las señales de la velocidad de rotación.
2. El ordenador: Tiene dos partes y calcula las señales de regulación.
3. La etapa de potencia: Tiene dos partes y activa las válvulas electromagnéticas.
4. Un circuito de supervisión: Detecta los fallos.
5. Una memoria de defectos codificada: Detecta el elemento causante de fallos.