Autor: JULIO MARCELO BRITO ALVISO | 31/08/2017
La empresa de tecnología Continental amplía una vez más su portafolio de soluciones para vehículos eléctricos con el desarrollo del llamado New Wheel Concept (Nuevo Concepto de Rueda), orientado a satisfacer los requerimientos específicos de estos vehículos. El rin de la rueda consta de dos piezas de aluminio (Al): una estrella de soporte interior de Al que incluye el disco de freno, también de aluminio, y un borde exterior de Al que incluye la llanta. A diferencia de los frenos convencionales, el freno que incorpora este nuevo concepto de rueda actúa sobre el disco de Al desde la parte interior. Esto le permite tener un diámetro especialmente grande, lo que redunda en mejor capacidad de frenado. Para incrementar la autonomía, la desaceleración en los vehículos eléctricos genera la mayor cantidad de electricidad posible mediante un proceso de recuperación de energía (= frenado con el motor eléctrico), por lo que los frenos de las ruedas se usan con menos frecuencia. El disco de freno de Al, inmune a la corrosión, evita la formación de óxido (habitual en los discos de hierro fundido), cuya presencia puede mermar el efecto de frenado. “La electromovilidad exige soluciones nuevas también para la tecnología de frenos”, dice Matthias Matic, jefe de la unidad de negocios Hydraulic Brake Systems de Continental. “Usar frenos convencionales no resulta muy eficaz en este caso. El nuevo concepto de rueda cumple todas las exigencias que la conducción eléctrica impone a los frenos. Lo que hicimos fue aprovechar nuestro know-how en sistemas de frenado para desarrollar una solución que brinda un efecto de frenado consistentemente confiable en vehículos eléctricos”. Gracias a la ligereza del material, el nuevo concepto de rueda reduce el peso de la rueda y el sistema de frenos, lo que contribuye a la fabricación de vehículos eléctricos de construcción ligera. Entre las ventajas del concepto están un reemplazo mucho más sencillo tanto de las ruedas como de las pastillas de freno, así como el hecho de que el disco no sufre desgaste.
Reinventando la rueda
El nuevo concepto de rueda se basa en una nueva división entre la rueda y el eje. Aquí, la rueda consta de dos partes, la estrella de soporte de aluminio, que permanece atornillada permanentemente al cubo de la rueda, y el borde exterior, que va atornillado a la estrella. El freno se fija al soporte de la rueda en el eje y actúa desde adentro sobre un disco de freno anular hecho de aluminio, que a su vez se atornilla a la estrella portadora. El freno interno permite que el disco tenga un radio de fricción muy amplio, pues se aprovecha al máximo el espacio disponible en la rueda. Durante el desarrollo, el funcionamiento del sistema de frenos se diseñó en un principio para vehículos medianos y compactos. Según los requerimientos actuales para esta aplicación, el freno es robusto y cumple con todos los criterios establecidos – aun cuando en un vehículo eléctrico no se use con tanta frecuencia. “En los vehículos eléctricos, es crucial que el conductor gaste la menor energía posible aplicando el freno de fricción”, dice Paul Linhoff, Jefe de Pre-Desarrollo de Frenos en la unidad de negocios Chassis & Safety de Continental. “Durante una desaceleración, el momento del vehículo se convierte en electricidad en el generador para incrementar la autonomía del vehículo. Es por eso que el conductor sigue accionando el pedal de freno – pero ciertamente eso no significa que los frenos de las ruedas también se estén activando. “El par de desaceleración del motor eléctrico ya no es suficiente por sí solo cuando el conductor frena más energéticamente, o cuando el frenado tiene que hacerse también con el eje no motriz por razones de dinámica de conducción. En esas situaciones se hace necesario activar los frenos de las ruedas – y tienen que estar disponibles. “Los conductores quieren poder confiar en una acción de frenado consistente – y esto se puede complicar si hay exceso de óxido en los discos de freno”, recalca Linhoff. La razón por la que se ve mermado el desempeño es que hay menos fricción entre la pastilla y el disco de freno. La función de frenado automático de emergencia también exige disponibilidad total del efecto de los frenos de fricción. Armonía perfecta entre material y diseño El diseño del nuevo concepto de rueda aprovecha las propiedades y la ligereza del aluminio para el sistema de freno. Gracias al considerable efecto de palanca que se obtiene al usar un disco de freno de gran tamaño, basta con fuerzas de sujeción relativamente bajas para lograr un alto nivel de eficacia de frenado – y puesto que el aluminio es muy buen conductor térmico, el calor generado en el disco durante el frenado se disipa con rapidez.
Con base en los resultados de las pruebas prácticas iniciales, Continental está suponiendo que el disco de Al en sí no sufre ningún desgaste, a diferencia de los discos de hierro fundido. Con el nuevo concepto de rueda, la abrasión sólo tiene lugar en las pastillas, y el diseño del concepto hace que reemplazarlas – al igual que las ruedas – resulte mucho más fácil. El nuevo concepto de rueda tiene otra ventaja: “Debido a que el disco de freno va fijo en la parte exterior y el freno actúa desde el interior, la mordaza de freno se puede diseñar de modo que sea especialmente ligera y rígida. La fuerza se transmite en gran medida de manera simétrica hacia el centro del eje, y esto incide favorablemente en el comportamiento del freno en términos de ruido”, explica Linhoff, y ese es un efecto secundario muy atractivo en un vehículo eléctrico, que es silencioso.
