Análisis optimizado de las vibraciones de los frenos

El ruido de los frenos es una de las principales quejas de los clientes del sector de la automoción. Aunque el ruido de los frenos es sobre todo una molestia subjetiva que representa un elevado coste de reparación en garantía para el fabricante, el rendimiento y la durabilidad también pueden verse comprometidos por un comportamiento dinámico no deseado del sistema de frenado. Los fabricantes trabajan con proveedores y subproveedores para desarrollar nuevos sistemas de frenado optimizados o resolver problemas de los diseños existentes.

El comportamiento dinámico del sistema de frenado es fundamental en la evaluación general del rendimiento funcional y percibido del frenado de un vehículo. Dado que el confort de los ocupantes tiene una gran importancia en el desarrollo de automóviles, los fabricantes intentan reducir los costes de reparación en garantía y ofrecer mejores niveles de ruido, vibración y dureza (NVH) para ganar cuota de mercado eliminando el chirrido de los frenos. Especialmente en el segmento de los vehículos premium, el confort acústico es un factor importante para los compradores potenciales a la hora de decidir su compra. Además, el ruido de los frenos se percibe cada vez más cuanto más se eliminan otras fuentes de ruido, como los ruidos del motor, por ejemplo mediante el uso de modernas transmisiones eléctricas.

La causa del chirrido de los frenos es la fricción entre el disco y las pastillas de freno y la consiguiente excitación de modos de vibración a frecuencias que el oído humano percibe como desagradables. En el desarrollo de frenos se utilizan modelos de elementos finitos para determinar esos modos y suprimir su aparición adaptando adecuadamente la geometría del freno u otras medidas de diseño.

El vibrómetro láser Doppler de barrido Optomet permite la detección sin contacto, el análisis y la representación animada en 3D de las vibraciones que se producen en las superficies del disco, la pastilla y la pinza de freno, lo que permite comparar con precisión los cálculos del modelo de elementos finitos con el comportamiento real de las vibraciones y validarlos.

Para investigar la dinámica del freno, se puede excitar el freno para que vibre con un martillo modal o se pueden medir las vibraciones del freno en condiciones de funcionamiento. El primer método proporciona todos los modos del sistema de frenado, pero no tiene en cuenta la influencia de las fijaciones y los acoplamientos en el comportamiento de las vibraciones, ni los modos típicos que experimenta el conductor en el vehículo real. En el segundo método, se utiliza la tecnología láser de barrido para el análisis operativo de las vibraciones del sistema compuesto por discos, pastillas y pinzas de freno en bancos de pruebas de frenado en condiciones lo más parecidas posibles a las del mundo real. Sin embargo, la estimulación selectiva de los chirridos no suele ser fácilmente repetible. Los vibrómetros láser de barrido Optomet están diseñados para medir sólo cuando se produce el chirrido del freno, lo que ahorra tiempo y mejora la eficacia de las pruebas.

La tecnología del vibrómetro láser SWIR Optomet es idónea para la medición de sistemas de frenos y componentes en la construcción de vehículos. La ventaja decisiva de la solución Optomet en comparación con los sistemas convencionales basados en HeNe es particularmente evidente cuando se miden discos de freno giratorios en el banco de potencia. Pruebas consecutivas de vibrómetros SWIR y HeNe han demostrado que, debido al excesivo nivel de ruido de la señal óptica, los sistemas HeNe son incapaces de proporcionar datos de medición de suficiente calidad o relación señal/ruido. Las resonancias que deben examinarse se pierden en el ruido. En cambio, el uso de la tecnología de vibrómetro láser SWIR de Optomet supone una mejora espectacular y, en estas aplicaciones, proporciona datos con niveles de ruido entre 40 dB y 50 dB por debajo de los picos de resonancia.