Los sistemas de frenos tradicionales no han cambiado mucho en el último siglo, por lo que el concepto de tecnología de freno por cable representa un cambio radical que los fabricantes de automóviles y el público en general se han mostrado reacios a aceptar. Si bien los sistemas hidráulicos tradicionales tienen sus problemas, es reconfortante tener una conexión física directa entre su pie y las zapatas o zapatas de freno ubicadas en las cuatro esquinas de su vehículo. El freno por cable rompe esa conexión, razón por la cual se considera que la tecnología es inherentemente más peligrosa que el control electrónico del acelerador o incluso la dirección por cable.
La naturaleza reconfortante de los frenos hidráulicos
La forma en que los sistemas de frenos tradicionales han funcionado durante décadas es que al presionar el pedal del freno se genera una presión hidráulica que luego se usa para activar las zapatas o pastillas de freno. En sistemas más antiguos, el pedal actúa directamente sobre un componente hidráulico conocido como cilindro maestro. En los sistemas modernos, un reforzador de freno, generalmente accionado por vacío, aumenta la fuerza del pedal y facilita el frenado.
Cuando se activa el cilindro maestro, genera presión hidráulica en las líneas de freno. Esa presión actúa posteriormente sobre los cilindros esclavos presentes en cada rueda, que pueden apretar un rotor entre las pastillas de freno o presionar las zapatas de freno hacia afuera en un tambor.
Los sistemas de frenos hidráulicos modernos son más complicados que eso, pero aún funcionan en el mismo principio general. Los reforzadores de freno de vacío o hidráulicos reducen la fuerza que el conductor tiene que aplicar, y las tecnologías como los frenos antibloqueo y los sistemas de control de tracción son capaces de activar o liberar los frenos automáticamente.
Los frenos eléctricos y electrohidráulicos se han usado tradicionalmente solo en remolques. Como los remolques ya tienen conexiones eléctricas para luces de freno y señales de giro, es muy sencillo cablear un cilindro maestro electrohidráulico o actuadores eléctricos. Un par de fabricantes de equipos originales ofrecen tecnologías similares, pero la naturaleza crítica de la seguridad de los frenos ha resultado en una industria automotriz que sigue dudando en adoptar la tecnología de freno por cable en cualquier capacidad real.
Frenos electrohidraulicos de parada corta
La actual cosecha de sistemas de freno por cable utiliza un modelo electrohidráulico que no es completamente electrónico. Estos sistemas aún tienen sistemas hidráulicos, pero el conductor no activa directamente el cilindro maestro presionando el pedal del freno. En su lugar, el cilindro maestro se activa mediante un motor eléctrico o una bomba que está regulado por una unidad de control.
Cuando se presiona el pedal del freno en un sistema electrohidráulico, la unidad de control usa información de una serie de sensores para determinar cuánta fuerza de frenado necesita cada rueda. El sistema puede aplicar la cantidad necesaria de presión hidráulica a cada calibre.
La otra diferencia principal entre los sistemas de frenos hidráulicos y los sistemas de frenos hidráulicos tradicionales es la cantidad de presión involucrada. Los sistemas de frenos electrohidráulicos generalmente funcionan bajo presiones mucho más altas que los sistemas tradicionales. Los frenos hidráulicos operan a aproximadamente 800 PSI en condiciones normales de conducción, mientras que los sistemas electrohidráulicos Sensotronic mantienen presiones entre 2,000 y 2,300 PSI.
Sistemas electromecánicos realmente freno por cable
Mientras que los modelos de producción todavía utilizan sistemas electrohidráulicos, la verdadera tecnología de freno por cable elimina completamente la hidráulica. Esta tecnología no ha aparecido en ningún modelo de producción debido a la naturaleza crítica de la seguridad de los sistemas de frenos, pero se ha sometido a importantes investigaciones y pruebas.
A diferencia de los frenos electrohidráulicos, todos los componentes de un sistema electromecánico son electrónicos. Los calibradores tienen actuadores electrónicos en lugar de cilindros esclavos hidráulicos, y todo se rige directamente por una unidad de control en lugar de un cilindro maestro de alta presión. Estos sistemas también requieren una cantidad de hardware adicional, incluidos sensores de temperatura, fuerza de sujeción y posición del actuador en cada calibre.
Los frenos electromecánicos también incluyen redes de comunicación complicadas, ya que cada calibrador tiene que recibir múltiples entradas de datos para generar la cantidad adecuada de fuerza de frenado. Y debido a la naturaleza crítica de la seguridad de estos sistemas, normalmente tiene que haber un bus secundario redundante para entregar datos sin procesar a los calibradores.
El pegajoso problema de seguridad de la tecnología de freno por cable
Si bien los sistemas de frenos hidroeléctricos y electromecánicos son potencialmente más seguros que los sistemas tradicionales, debido a la posibilidad de una mayor integración con ABS, ESC y otras tecnologías similares, los problemas de seguridad los han frenado. Los sistemas de frenos tradicionales pueden fallar y lo hacen, pero solo una pérdida catastrófica de la presión hidráulica robará por completo al conductor la capacidad de detenerse o desacelerar, mientras que los sistemas electromecánicos intrínsecamente más complejos tienen una multitud de posibles puntos de falla.
Los requisitos de conmutación por error y otras pautas para el desarrollo de sistemas críticos para la seguridad, como el freno por cable, se rigen por normas de seguridad funcional como la ISO 26262.
¿Quién ofrece la tecnología de freno por cable?
La redundancia y los sistemas que son capaces de trabajar con una cantidad reducida de datos eventualmente harán que la tecnología electromecánica de freno por cable sea lo suficientemente segura para una adopción generalizada, pero en este punto, solo un par de OEM han experimentado con sistemas electrohidráulicos.
Toyota introdujo por primera vez un sistema de frenos electrohidráulico en 2001 para su Estima Hybrid, y las variaciones de su tecnología de frenos controlados electrónicamente (BCE) han estado disponibles desde entonces.La tecnología apareció por primera vez en los EE. UU. Para el año modelo 2005 con el Lexus RX 400h.
Un ejemplo en el que la tecnología de freno por cable sufrió por una falla en el lanzamiento fue cuando Mercedes-Benz sacó su sistema Sensotronic Brake Control (SBC), que también se introdujo para el año modelo 2001. El sistema se retiró oficialmente en 2006 después de un retiro costoso en 2004, con Mercedes alegando que ofrecería la misma funcionalidad de su sistema SBC a través de un sistema de frenos hidráulico tradicional.
