Pedal acelerador, de freno o de embrague electrónico: ventajas

26-08-2020

Todo el mundo conoce el clásico cable Bowden. Guiado en un tubo de deslizamiento flexible y resistente a la presión o en un tubo de alambre plano y protegido por una capa de plástico impermeable, utiliza un cordón de acero para transmitir la fuerza mecánica. Los cables Bowden suelen utilizarse para controlar la válvula de mariposa a través del pedal acelerador o para accionar el mecanismo desembragador a través del pedal del embrague.

El cable Bowden transfiere fuerzas de tracción y es devuelto mecánicamente a su posición original por un mecanismo recuperador por resorte. Un sistema simple pero vulnerable. Los componentes mecánicos siempre están sujetos a un cierto desgaste, deben ser lubricados y protegidos de las influencias ambientales.

Además, la precisión del posicionamiento no es exacta, el cable Bowden (pero también un varillaje) puede torcerse o rozar al contacto con los componentes del vehículo, y el núcleo se alarga con el tiempo. Los sistemas hidráulicos son comunes en los sistemas de frenos, por ejemplo, para generar la presión de frenado directamente a través del pedal de freno y distribuirla a través del servofreno. Sin embargo, las soluciones con cable Bowden todavía se utilizan para sistemas de freno auxiliares manuales, como el freno de estacionamiento.

X-by-Wire

En los automóviles modernos, la industria automovilística prescinde ya parcialmente del cable Bowden, de un varillaje o de la transmisión de fuerza hidráulica en el accionamiento del pedal acelerador, de freno y de embrague. Las palabras mágicas son "X-by-Wire", que en nuestros ejemplos no significan otra cosa que la transmisión del deseo del conductor mediante un control electrónico o electrohidráulico a través de los pedales.

 

El mecanismo de pedales está así mecánicamente desacoplado del resto de la periferia del sistema. Un sensor de recorrido (sensor de posición del pedal) determina la posición exacta del pedal y transmite la información a la unidad de control correspondiente. Una serie de actuadores especiales se encargan de implementar la información del pedal a través de los correspondientes componentes del sistema.

 

Además, el enfoque X-by-Wire posibilita la integración de numerosos elementos de información adicionales de otras unidades de control, por ejemplo, para reducir el régimen del motor en determinadas situaciones de conducción, iniciar la frenada o desembragar o embragar según sea necesario. Se pueden implementar numerosos sistemas de asistencia, como el asistente de frenada de emergencia o el control de crucero adaptativo, o diferentes distribuciones de carga para vehículos híbridos.

Cable Bowden clásico: El núcleo de acero (1) es guiado en un tubo de deslizamiento (2) realizado en plástico (aquí en la foto) o en alambre plano. Además, un revestimiento plástico (3) lo protege contra las influencias ambientales. Imagen: Georg Blenk, Krafthand Medien.

El pedal acelerador electrónico (Gas-by-Wire)

La posición del pedal acelerador electrónico varía según la preferencia del conductor. Por decirlo de forma coloquial, el conductor acelera. El sensor del pedal acelerador es el corazón del pedal acelerador electrónico. Transmite la información de la carga a la unidad de control del motor. Sirve al sistema de gestión del motor diésel como la principal variable de control para calcular la cantidad básica de inyección, la presión necesaria del sistema de combustible y, en combinación con el régimen del motor, el inicio de la inyección.

 

En los sistemas de gestión de motores de gasolina, el sensor del pedal acelerador también se utiliza para detectar la posición del pedal acelerador. Dependiendo de la posición, la unidad de control del motor acciona el servomotor de la válvula de mariposa y lo ajusta al ángulo de apertura de la válvula de mariposa en función del régimen del motor y de la carga del mismo.

 

El sensor del pedal acelerador puede ser un sensor inductivo sin contacto, un sensor Hall o un potenciómetro. Los sensores inductivos disponen de un circuito de evaluación interno y pueden transmitir tensiones de señales tanto analógicas como digitales. Los sensores de posición inductivos de HELLA (CIPOS®) son muy precisos, robustos y extremadamente compactos. El pedal acelerador electrónico es una unidad compuesta por el propio pedal, la electrónica, el sensor de recorrido, la unidad háptica y el conector de la red de a bordo.

 

Dependiendo del vehículo, el pedal acelerador electrónico se puede montar de pie o suspendido. El sensor del pedal acelerador es un componente relevante para la seguridad. Por esta razón, los datos de posición del sensor del pedal acelerador se comprueban constantemente para ver si son plausibles. Esto se hace ya sea por medio de interruptores instalados adicionalmente (interruptores de reposo y de carga completa) o mediante uno o varios potenciómetros adicionales.

El sistema de sensores del transmisor del acelerador (APS) transmite el deseo del conductor de acelerar o de frenar a la electrónica del motor midiendo con precisión la posición del pedal.

Función de retroalimentación

La interfaz entre el vehículo y el conductor también se está volviendo cada vez más interactiva. Por ejemplo, las cámaras delanteras utilizan la función Lane Assist para detectar si el coche abandona el centro de la calzada. Como consecuencia, por ejemplo, el volante vibra y se advierte al conductor antes de que se produzca ninguna intervención en los frenos o en la dirección.

 

El pedal acelerador sirve ahora también como un componente de retroalimentación y proporciona retroalimentación dependiendo de la situación de conducción. El pedal de retroalimentación no solo puede ajustar la háptica (pedal acelerador más duro o más suave), sino que la función de retroalimentación también permite, por ejemplo, detectar el punto de conmutación óptimo mediante una señal de golpeteo o retroalimentación cuando se arranca el motor de combustión en vehículos híbridos.

 

La tecnología de medición de la posición es la parte esencial de un sensor de pedal de retroalimentación, que requiere un alto grado de precisión. HELLA también es líder en este campo con su tecnología CIPOS®.

El pedal de freno electrónico (Brake-by-Wire)

En los sistemas de frenado electrónicos, el pedal de freno también está desacoplado de los propios frenos. Mientras que en los sistemas de freno convencionales la presión de frenado se genera directamente de forma hidráulica a través del líquido de frenos, en los sistemas Brake-by-Wire esto se hace, por ejemplo, mediante una unidad electrohidráulica. La demanda de frenado se envía a las respectivas pinzas de freno a través de un sensor de recorrido del pedal o de presión en forma de señal que se calcula en la unidad de control de los frenos bien en los correspondientes actuadores o en una unidad generadora de presión independiente con válvulas de control. Como consecuencia se suprime, por ejemplo, el servofreno o la unidad ABS/ESP. La sensación del pedal puede ser regulada dinámicamente mediante válvulas hidráulicas o unidades de amortiguación (simuladores). Los sistemas de control de los frenos incluyen todos los componentes necesarios para realizar las funciones de frenado clásicas, así como las funciones para el ABS, ESP, ASR y otras funciones de asistencia.

 

En los vehículos eléctricos, dependiendo de la situación de frenado, la función de generador (recuperación) y la función clásica de freno de pedal se complementan entre sí. Si la unidad central (electrohidráulica) falla, se establece una conexión hidráulica directa del pedal de freno a los frenos de las ruedas como respaldo de seguridad. En última instancia, el generador de impulsos activo del lado del conductor sigue siendo el propio pedal de freno, ya sea desacoplado o directo.

El pedal de embrague electrónico (Clutch-by-Wire)

Basado en el pedal acelerador o de freno desacoplado, el pedal de embrague electrónico también carece de una conexión mecánica con el embrague. La apertura o el cierre también se realiza mediante un motor eléctrico o un actuador cuya posición está definida por el sensor de posición del pedal de embrague. Mediante un sistema de control inteligente, la curva característica del proceso de acoplamiento puede optimizarse accionando manualmente el pedal de embrague. Esto protege el embrague de un desgaste innecesario. Además, se pueden implementar sistemas tales como un asistente de arranque o de embragado, una protección contra el calado del motor o una función de navegación para reducir el consumo de combustible.

Todo depende de los sensores

No se puede concebir ninguna aplicación X-by-Wire sin la tecnología de sensores. HELLA es especialista en una amplia variedad de sensores que son directa o indirectamente responsables de la implementación, especialmente en sensores de pedal acelerador y otros muchos sensores de posición. La tecnología interna CIPOS® es sinónimo de precisión y fiabilidad.

Más información y probar los sensores de pedal acelerador

Por cierto: En un artículo aparte proporcionamos útiles conocimientos básicos y consejos importantes sobre el tema de los sensores de pedal acelerador y los sensores de posición del pedal en los vehículos.

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Imagen: El gerente del taller habla con los clientes en un taller de automóviles