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Freno de estacionamiento eléctrico

Aquí encontrará útiles conocimientos y prácticos consejos relacionados con el freno eléctrico de estacionamiento y con el freno electromecánico de estacionamiento.

El freno eléctrico de estacionamiento se impone cada vez con más fuerza en numerosos modelos de automóvil. Permite asegurarse de que el vehículo no se ponga en marcha de manera inadvertida y también hace posible otras funciones relacionadas con el confort. En esta página le presentamos el funcionamiento de dos tipos de sistemas. Además, aquí también sabrá cómo proceder en caso de avería y qué deben tener en cuenta los profesionales de automóvil cuando realicen una reparación en los frenos de las ruedas.

Importantes instrucciones de seguridad
La siguiente información técnica y los consejos prácticos aquí descritos han sido elaborados por HELLA con el fin de ayudar de manera profesional a los Talleres del automóvil en su trabajo diario. La información facilitada en esta página web está pensada solamente para personal debidamente cualificado y con formación específica.

 

FRENO DE ESTACIONAMIENTO ELÉCTRICO: EL FRENO ELECTROMECÁNICO (EMF): FUNDAMENTOS

El freno de estacionamiento electromecánico (EMF) se encuentra con el nombre de "freno de mano electrónico" en cada vez más turismos. Aumenta el confort y ofrece numerosas funciones adicionales.

A modo de ejemplo vamos a observar ahora el sistema de un BMW Serie 7 (E65) y un Audi A8 (4E..).

Funciones del freno de estacionamiento electromecánico

EL freno de estacionamiento electromecánico tiene la función de asegurar que el vehículo no se ponga en marcha de manera inadvertida. Cumple con la disposición legal de contar en el vehículo con un segundo sistema de frenos independiente, además de ofrecer otras funciones de seguridad y de confort.

Diferencias

En BMW y Audi, los sistemas difieren entre sí, sobre todo por su estructura. En el Audi A8, el EMF realiza su función por medio de un electromotor y un husillo, ejerciendo una influencia directa sobre las pastillas de freno del eje trasero. En BMW, una unidad electromecánica acciona los cables de tracción, y dichos cables activan el freno de tambor Duo-servo.

EL FRENO DE ESTACIONAMIENTO ELÉCTRICO: ESTRUCTURA EN UN AUDI: ESTRUCTURA

El mecanismo del freno de estacionamiento de un Audi se compone de un motor de corriente continua, de una transmisión de plato oscilante y de un husillo. Las piezas van montadas directamente en las pinzas de freno traseras y permiten la transformación del movimiento giratorio del motor en pequeños movimientos ascendentes del pistón de freno. El motor de corriente continua acciona la transmisión de plato oscilante mediante un sistema de transmisión por correa.

 

Aquí tiene lugar la primera reducción del nº de revoluciones del motor de tracción. El nº de giros se reduce por la transmisión del accionamiento de la correa a 1:3. Por medio de la transmisión de plato oscilante, el nº de giros se reduce otra vez. En la salida de la transmisión se ha graduado la velocidad a un factor 147, según el nº de revoluciones del motor de corriente continua. Mediante el husillo, que se acciona directamente mediante la transmisión del plato oscilante, se produce la transformación de un movimiento giratorio en un movimiento ascendente.

 

En el pistón del freno se encuentra un cilindro que se mueve dentro del pistón hacia un lado y hacia el otro. Para que el cilindro no pueda girarse dentro del pistón se le ha realizado una rectificación plana en dos sitios. En el extremo delantero del cilindro se ha colocado una tuerca de presión que se mueve sobre la rosca del husillo en cuanto gira el husillo. Por medio de un sensor Hall se mide la cantidad de giros de un motor de corriente continua y se transmite a la unidad de control, que calcula el recorrido ascendente a partir de esa información.

 

Cuando se acciona el freno de estacionamiento, la tuerca se mueve hacia delante por el movimiento giratorio del husillo. Entonces, el cilindro, junto con el pistón de freno, presiona las pastillas de freno contra el disco de freno.

 

Si se suelta el freno de estacionamiento, la tuerca de presión del husillo gira hacia atrás y sirve como descarga del pistón de freno. Gracias a la memoria elástica del anillo tórico del pistón, el pistón de freno vuelve atrás, al igual que lo hace tras un proceso normal de frenado.

 

Todo el sistema se compone, además, de una unidad de control que lleva un sensor de ángulo de inclinación integrado, lámparas de control y el interruptor de accionamiento de la consola central.

 

Para activar el freno de estacionamiento, se tira del interruptor de accionamiento; para soltar el freno se presiona el interruptor. Cuando se activa el freno de estacionamiento, éste se muestra en el tablero de instrumentos mediante el testigo de control, y también en el interruptor de accionamiento. La peculiaridad del freno de estacionamiento es que puede activarse tanto con el vehículo encendido como apagado. Sin embargo, para desactivarlo, el encendido debe estar conectado.

Funciones:

El freno de estacionamiento electromecánico cumple con las siguientes funciones:

  • Freno de estacionamiento
  • Función dinámica del freno de emergencia
  • Asistencia adaptativa al arranque
  • Control del desgaste de las pastillas de freno

El freno de estacionamiento

Si se para el vehículo y se activa el freno de estacionamiento, el sistema activa la potencia tensora suficiente como para que el vehículo no eche a andar de manera no intencionada. Si el vehículo se para en una pendiente de más del 30%, se enciende un aviso en el tablero de instrumentos. Cuando los discos de freno se enfrían al estar parado el vehículo, la unidad de control tensa el freno automáticamente. Todo esto tiene lugar mediante un modelo de simulación, a través del cual se transmite en el mismo momento la temperatura de los discos de freno.

Función dinámica del freno de emergencia

Esta función se activa al accionar el interruptor. En este caso, la función del interruptor se corresponde con la de una palanca normal de freno de mano. Mientras el interruptor esté accionado, el vehículo se frenará; si se suelta el interruptor, se interrumpirá el proceso de frenado. El retardo máximo se sitúa en aprox. 8 m/s.

La frenada realizada por el freno de estacionamiento es posible a velocidades inferiores a 8 km/h. Si la velocidad es superior, la frenada es realizada por el sistema ESP, que distribuye la presión de frenado a los cuatro frenos de las ruedas. Al mismo tiempo, al presionar el pedal acelerador se reduce el par del motor y se desactiva el regulador de la velocidad si se hubiera activado. Para evitar un manejo erróneo o involuntario (p.ej. que lo suelte el acompañante), el freno de emergencia se desactiva si el conductor está acelerando.

Asistencia adaptativa al arranque

Esta función permite poner el vehículo en marcha en pendientes, sin trompicones y sin que el vehículo se vaya hacia atrás. Para utilizar de manera óptima la asistencia al arranque, la unidad de control necesita más información de la red de a bordo. Para ello se tiene en cuenta la información de CAN Bus acerca de la marcha metida, la posición del pedal acelerador, así como también el sensor del ángulo de inclinación, que va integrado en la unidad de control. El freno de estacionamiento se suelta dependiendo de esta información. El conductor no puede desactivar esta función.

Control del desgaste de las pastillas de freno

El control del grosor de la pastilla se realiza cada 500 km aproximadamente. Para ello, el vehículo debe encontrarse parado, el freno de estacionamiento soltado y el encendido desconectado. La unidad de control lleva la pastilla de freno a la posición final (posición cero) contra el disco de freno. A partir del calor medido por el sensor Hall, la unidad de control calcula el recorrido realizado por la pastilla de freno y, por consiguiente, puede calcular el grosor de la pastilla. En los vehículos que apenas utilicen el freno de estacionamiento, el control del desgaste de las pastillas de freno será más preciso que en aquellos en los que se utilice a menudo.

ESTRUCTURA EN UN BMW: ESTRUCTURA

En un BMW Serie 7, el mecanismo de estacionamiento no influye directamente, como en el caso de Audi, sobre las pastillas de freno traseras, sino sobre el freno de tambor Duo-servo. Éste se encuentra dentro de los discos de freno traseros. La unidad de accionamiento se encuentra en el suelo del maletero, entre el molde para la rueda de reserva y la pared trasera, detrás del banco de asientos traseros.

La unidad de accionamiento se compone de las siguientes piezas:

El electromotor, el husillo, la abrazadera de muelle, la barra de equilibrio, polea de inversión del cable, las ruedas dentadas de plástico y los cables de tracción.

 

Si se acciona el freno de estacionamiento, el electromotor acciona el husillo mediante las ruedas dentadas de plástico. A través de la rosca del husillo, la barra de equilibrio se mueve a derecha / izquierda para ajustarse y hacia delante y hacia atrás sobre el husillo. Depende de si el freno debe accionarse o soltarse. A la barra de equilibrio se fijan las poleas de los cables a través de la palanca de unión. En las poleas de los cables de cuelgan los cables de tracción para los lados izquierdo y derecho. Si la barra de equilibrio se mueve sobre el husillo al tirar del freno de estacionamiento, las poleas de los cables giran hacia adentro y accionan los cables de tracción, que atraen el freno de tambor Duo-servo.

 

Si se suelta el freno de estacionamiento, el electromotor gira el husillo en la otra dirección. La barra de equilibrio se mueve hacia atrás y las poleas del cable giran hacia afuera. Los cables de tracción se mueven hacia atrás y se suelta el freno de estacionamiento. Se alcanza la fuerza gracias a los muelles de retorno del freno de tambor Duo-servo.

 

La abrazadera de muelle se ha montado para que la fuerza de sujeción del freno de estacionamiento, estando accionado, no recaiga completamente sobre las ruedas dentadas de plástico. La abrazadera de muelle va montada sobre el husillo. Cuando el freno de estacionamiento está accionado y cuando el husillo ha alcanzado su posición de sujeción, la fuerza de retorno intenta girar el husillo en la dirección contraria. Gracias a estos movimientos giratorios opuestos, las primeras curvas de la abrazadera de muelle presionan hacia afuera, contra la carcasa que la envuelve. Con ello, el husillo permanece en su posición y la abrazadera de muelle absorbe las fuerzas de retorno. Cuando se suelta el freno de estacionamiento, el husillo es accionado por el electromotor, recogiendo el final opuesto de la abrazadera de muelle. Con ello, el muelle gira hacia adentro y se suelta de la carcasa.

 

Para evitar que se forme corrosión en los tambores y en las pastillas de freno, y con el fin de conseguir la mayor efectividad posible, el sistema realiza una frenada cuando el vehículo está circulando. Esta rutina de frenado se produce aproximadamente una vez al mes o cada 1000 km. El proceso de frenado es realizado automáticamente por el sistema, sin que el conductor lo perciba. Durante el proceso de frenado, el freno de estacionamiento es accionado con aprox. un 20% de la potencia máxima de regulación. El desgaste es mínimo durante este proceso de frenado. Con unos 300 procesos de frenado como éste se desgasta como máximo 0,5 mm de las pastillas de freno.

El BMW Serie 7 también dispone de otras funciones que asisten al conductor en distintas situaciones.

Como p.ej.:

  • El control de ascenso en pendiente, que ayuda al arranque en cuestas. Se frena el vehículo fuertemente y después se suelta, con el fin de que se vaya hacia atrás en pendientes.
  • La función Autostop, que p.ej. frena el vehículo delante de un semáforo para evitar el arrastre del ralentí. Con ello se descarga al conductor de esta tarea, ya que así no debe accionar siempre el freno de pie.


La diferencia con Audi es que esta función es asumida por el DSC (Control Dinámico de Estabilidad). El freno de estacionamiento electromecánico sólo está activo con el motor apagado.

 

DESBLOQUEO EN CASO DE EMERGENCIA: CONSEJOS PRÁCTICOS

Ambos vehículos disponen de un desbloqueo de emergencia que permite al conductor o al taller bloquear el freno de estacionamiento en caso de que falle el sistema.

El Audi lleva una llave Torx especial en las herramientas de a bordo. En caso de emergencia deberá desmontarse la rueda. Con un lado de la llave Torx puede desatornillarse el electromotor completamente, con el accionamiento de plato oscilante, y separarlo de la pinza de freno. Con el otro lado puede girarse el husillo hacia atrás.

 

El BMW también lleva en las herramientas de a bordo un alicate para desbloquear. Dicho alicate se introduce en la unidad de regulación a través de un tubo guía que lleva a una rueda dentada. Al girar el alicate en sentido contrario a las agujas del reloj, con la ayuda de una llave de apriete y del mango del destornillador, se suelta el freno.

 

Importante:
Si no hay suministro de tensión (batería vacía), es posible que el vehículo no se mueva a pesar de haber soltado el freno. En tal caso es porque en el cambio automático está metida la función de bloqueo de aparcamiento. El freno podrá soltarse por medio del desbloqueo de emergencia.

 

Para ello, abra la cubierta del desbloqueo de emergencia de la zona izquierda de los pies. Al tirar de la cinta roja se despliega una palanca, y ésta se bloquea. Ahora ya se ha liberado el bloqueo de aparcamiento.

 

Tras un bloqueo de emergencia, el freno de estacionamiento electromecánico se pone de nuevo en funcionamiento del siguiente modo:
El vehículo deberá estar parado y el encendido deberá estar desconectado. Accionar el interruptor del freno de estacionamiento electromecánico tres veces, con intervalos de 5 segundos. El sistema comienza el proceso de inicialización. Se inicia la posición de liberación. Entonces se atrae el freno y comienza a posicionarse. El testigo luminoso de control se muestra en rojo en la pantalla. El freno se suelta y ya está preparado de nuevo para funcionar. Se apaga de la pantalla el testigo luminoso de control.

MANTENIMIENTO Y REPARACIÓN: RECOMENDACIONES PARA EL TALLER

En un Audi A8, para cambiar las pastillas de freno traseras será necesario un equipo de diagnosis. Antes de poder desmontar las pastillas de freno, el cilindro deberá retornar completamente mediante una máquina de diagnosis, con la función de "Ajuste básico".

Sólo entonces es posible presionar hacia atrás el pistón de freno. Tras sustituir las pastillas de freno, el cilindro vuelve de nuevo al pistón de freno con la función de "Ajuste básico". En la función "Adaptación" se introduce finalmente el grosor de la pastilla de las nuevas pastillas de freno.

En BMW es posible sustituir las zapatas de freno sin una máquina de diagnosis.

Importante

Es importante que se realice un ajuste básico tras sustituir las zapatas de freno o los discos de freno traseros. Para ello deberá desatornillarse un perno de rueda de cada lado. La rueda derecha deberá girarse de tal manera que la rosca del perno de la rueda quede en la "posición de las 7 en punto", y la rueda de la izquierda, en la "posición de las 5 en punto".

Con un destornillador apropiado deberá girarse el tornillo de ajuste a través del orificio hasta que la rueda no permita más giros. Después, soltar el tornillo de ajuste 10 puntos. Repetir el mismo proceso en el otro lado. Atornillar de nuevo los pernos de las ruedas y apretar con el par de apriete prescrito.

COMPROBACIÓN EN UN BANCO DE PRUEBAS PARA FRENOS: COMPROBACIÓN

Para comprobar la eficacia de frenado del freno de estacionamiento electromecánico deber ser posible realizar este test en un banco de pruebas para frenos.

El Audi A8 reconoce esta prueba automáticamente. La unidad de control detecta automáticamente el modo de comprobación cuando las ruedas traseras giren sobre el banco de pruebas con una velocidad constante de entre 3 - 9 km/h durante 3 segundos. Es importante que esté conectado el borne 15 (el encendido). La unidad de control modifica el comportamiento de cierre del freno de estacionamiento para que, cada vez que se accione el interruptor, el pistón salga un poco hacia afuera y el freno pueda cerrarse un poco más.

En el BMW Serie 7 sólo podrá revisarse el freno de estacionamiento con el motor parado y el encendido conectado. Si se acciona el interruptor, el freno de estacionamiento se cierra relativamente rápido y ya no podrá tirarse de él si se trata de un freno de estacionamiento de accionamiento manual.

¡Atención!

El vehículo podría salirse de los rodillos de comprobación.

AVERÍA EN UN FRENO ELÉCTRICO DE ESTACIONAMIENTO: BÚSQUEDA DE FALLOS

Si se produce un fallo en el freno de estacionamiento electromecánico, éste deberá comprobarse en primer lugar en el banco de pruebas para frenos. En el banco de pruebas para frenos puede detectarse si la función de los frenos es limitada o si no se produce en absoluto. Si en el banco de pruebas se detecta un funcionamiento deficiente, deberá hacerse una comprobación visual.

Deberá prestarse especial atención a las pastillas / zapatas de freno, los cables de freno (en BMW) y quizá también a la estanqueidad (en Audi). Si las pastillas / zapatas de freno funcionan bien y no se detecta ninguna fuga ni daños en los cables del freno, deberá revisarse entonces la mecánica.

Si se acciona el interruptor del freno de estacionamiento en parado y con el motor apagado, se oirá el proceso de cierre. En BMW es posible observar el proceso de cierre tras abrirse la unidad de accionamiento, Si no se detecta ninguna avería tras la comprobación visual y tras haber comprobado la mecánica, o si no se acciona la unidad de accionamiento / los servomotores, será necesaria una máquina de diagnosis para realizar más revisiones.

Con la máquina de diagnosis puede consultarse la memoria de averías, al igual que muchos otros sistemas eléctricos. Dependiendo del tipo de máquina de diagnosis, y con la ayuda de bloques de valores de medición (valores reales), puede revisarse el funcionamiento/el estado de otras piezas, o también mediante una diagnosis de los actuadores pueden controlarse las distintas piezas y su funcionamiento.

Cuando se realice una reparación, deberán respetarse siempre las instrucciones específicas de reparación que indique el fabricante del vehículo, así como los valores de comprobación y el par de apriete correspondiente. Tras una correcta reparación deberá borrarse la memoria de averías y deberá realizarse una comprobación del funcionamiento en el banco de pruebas para frenos.

Nota importante:

Una comprobación adecuada de la función del freno de estacionamiento electromecánico sólo puede realizarse en un banco de ensayos de rodillos. No se recomienda utilizar un banco de ensayos de placas.