2

Tren de RodajeContenido I

1. Función del sistem a de freno

2. Dinám ica de frenado

3. M ecanism o de freno

3.1. Frenos de tam bor 3.1.1. Elem entos Tam bor Plato de freno Zapatas de freno Forros de freno Bom bines o cilindros de freno 3.1.2. Ventajas e inconvenientes 3.2. Frenos de disco 3.2.1. Elem entos Disco de freno Cilindros de freno M ordazas de freno Pasillas de freno 3.2.2. Ventajas

4. Circuíto de frenos hidráulico

4.1. Elem entos 4.2. Funcionam iento 4.3. Distribución circuitos de freno

5. Distribución de la fuerza de frenado

5.1. Corrector dependiente de la suspensión 5.2. Corrector dependiente de la suspensión 5.3. Regulador de fuerza de frenado dependiente de la carga

6. Instalación con servofreno

7. Circuíto auxiliar de frenos

8. Sistem a ABS

3

1.Función de la suspensión

Se le llam a suspensión alconjunto de elem entos elásticos que se interponen entre los órganossuspendidos(carrocería,pasajerosycarga)ylosno suspendidos(ruedasyejes).

a).La de absorverlasirregularidadesdelterrenob).La de conseguirque las ruedas estén continuam ente en contacto con elsuelo;ya que,debido a dichas irregularidades,estas pueden saltary durante elperiodo en que las ruedasestán en elaire no pueden transm itirm ovim iento,nidirección nifrenado.

Tren de Rodaje

Tiene dos funciones principales

Colum pio Am ortiguador

Funda deleje trasero

Brazo de control

Am ortiguador

Barras de torsióntransversales

Brazo de la direcciónM uelle

4

Tren de Rodaje2.Características

Com ponentes de la suspensión

Com o loselem entosde suspensión deben soportarelpeso delvehículo,deben serlo suficiente-m ente resistentes para que las cargas que actúan sobre ellos no produzcan deform acionesperm anentes.

Alm ism o tiem po deben serm uy elásicos para perm itirque las ruedas se adapten continua-m ente alterreno.Esta elasticidad en los elem entos de unión,produce una serie de osilacionesde intensidad decreciente que no cesa hasta que no se devuelve la energía absorbida,lo quecoincide con la posición de equilibrio.

Estas oscilaciones deben seram ortiguadas hasta un nivelrazonable que no ocasione m olestiasa los ocupantes delvehículo.Esto se consigue generalm ente con am ortiguadores hidráulicos.La experiencia dem uestra que elm argen de com odidad está entre 1 y 2 oscilaciones porm inuto,sila cifra essuperiorexcita elsistem a nervioso,siesm enorprovoca elm areo.

Horquillas

ResortesPatastelescópicastipo M c Pherson

Am ortiguador

Subchasis/Puente Portagrupos

Patas

telescópicasAm ortiguador

Eje

5

Tren de Rodaje3.Elem entos

Los resortes están m ontados entre las ruedas y la carrocería.Su acción está apoyada porlosneum áticos delcoche,que porsísolos no serian capaces de conseguirla elasticidad necesariade la suspensión.

O tro elem ento elástico de la suspensión es elalm ohadillado de los asientos,teniendo quecorrespondersu dureza con la de los resortes asícom o con eltipo de neum áticos,puesto quesusfuncionesse interrelación entre sí.

Los elem entos elásticos que,alm ism o tiem po,son elem entos de unión son los siguientes:ballestas,m uelleshelicoidales,barrasde torsión ybarrasestabilizadoras.

M uelles de hojas

Grapa

Ojo

Funda deleje

Abrazadera

Hojas

Resortes

Carga total

Sin carga

Barras de torsiónTorsión opuesta

Sentido dela torsión

Extrem o fijo de labarra de torsiónTorsión aplicada

porsuspensión

6

Tren de RodajeBallesta

Está constituida porun conjunto de lám inas de acero especialpara m uelles y unidas m edianteabrazaderas que perm iten eldeslizam iento de las hojas cuando éstas se deform an porelpeso.La hoja superiorse llam a m aestra y va curvada en sus extrem os form ando unos ojos donde vancolocadosunoscasquillosde bronce o gom a que sirven para su acoplam iento al bastidor.

Pueden serm ontadas longitudinalo transversalm ente,dependiendo de su grosoro núm ero dehojasydelpeso que va a soportar.

En su disposición longitudinalelenlace fijo se m onta en la parte anterior;en la posteriorelenlace es m óvil,interponiendo un elem ento llam ado gem ela de la ballesta que absorbe lasdiferenciasde longitud provocadasen lasflexiones.

Uno de los inconvenientes de la ballesta es su tendencia a deform arse bajo los esfuerzosoriginadosporla aceleración yelfrenado.

M uelles de hojas

SCAN PAG-6

Grapa

Ojo

Funda deleje

Abrazadera

Hojas

7

Tren de RodajeM uelle helicoidal

Los m uelles helicoidales consisten en un arrollam iento helicoidalde acero elástico.Suflexibilidad depende delnúm ero de espiras,deldiám etro delresorte,delpaso entre espiras,delespesoro diám etro delhilo,deltipo de acero delque está construido.Estos m uelles trabajan aesfuerzos com binados (tensiòn,torsiòn,com presiòn),deform andose proporcionalm ente al esfuerzo que tiene que soportar.

Elm uelle helicoidales una barra de torsión espiralque acum úla la energía producida porelm ovim iento de subida ybajada.

Suspensión con doble brazo de control Característica Rectilínea

Característica Progresiva

Brazo dedirección

M ango

Chasis

Am ortiguador

Rótula inferior

Brazoinferiordecontrol

Eltirante transm ite las fuerzasde frenado alchasis

Rótulasuperior

Brazosuperiorde control

Resorte Topes de hule paralím itaren m ovim ientode la suspensión

Kp

200

150

100

50

05 10

F

S

cm15 20

Kp

200

150

100

50

05 10

F

S

cm15 20

8

Tren de RodajeBarras de torsión

Funcionan según elprincipio de que una varilla de acero,sujeta porun extrem o y aplicando unesfuerzo de torsión en elotro,tenderá a retorcerse,volviendo a su posición prim itiva cuandocesa elesfuerzo de torsión.

Asípues,elm ontaje de estasbarrassobre elvehículo se realiza fijando un extrem o alchasisdetalform a que no pueda girary en elotro extrem o se coloca una palanca solidaria unida en suextrem o aleje de la rueda.

En los vehículos con tracción delantera se m ontan las barras longitudinalm ente en la suspen-sión anteriorytransversalm ente en la suspensión posterior.

Barras de torsiónTorsión opuesta

Sentido dela torsión

Extrem o fijo de labarra de torsiónTorsión aplicada

porsuspensión

V.A.G 1712

V.A.G 1383 A

9

Tren de Rodaje3.4.Barras estabilizadoras

Consiste en una barra de acero elástico cuyos extrem os se fijan a los soportes de suspensiónde lasruedasyde alguna m anera va fijada a la carrocería de form a que pueda girar.

De esta form a altom aruna curva,com o una rueda tiende a bajary otra a subir,se crea un parde torsión en la barra que absorbe elesfuerzo y se opone a que esto ocurra,im pidiendo,portanto,que la carrocería se incline a un lado.

Lasbarrasestabilizadorasse encargan de m antenerla carrocería yla suspensión estable.

Elm ism o efecto se produce cuando una de las ruedas encuentra un bache o un obstáculo:secrea albajaro subirla rueda,un parde torsión en la barra que hace que la carrocería sem antenga en posición horizontal.

Barraestabilizadora

soporte de gom a

tubo de protección

varilla de ém bolo

junta

cám ara de trabajo

tubo exterior

tubo interior

cám ara de reserva

válvula de lam inillas

ém bolo

válvula de fondo

soporte de gom a

10

Tren de Rodaje3.5.Am ortiguadores

Estoselem entosson losencargadosde absorberlasvibracionesde lasm uelles,convirtiendo encalorla energía cinética de la m asa oscilante.

Eltipo de am ortiguadorm ásgeneralizado eseltelescópio de funcionam iento hidráulico.

Están constituidos pordos tubos concéntricos cerrados porsu parte superiorporla em paqueta-dura.A través de ésta ultim a se desliza elvástago unido a otro tubo abierto que hace decam pana protectora,yelanillo de sujeción de la carrocería.

Porelinteriordeltubo unido alextrem o delvástago se desliza elpistón,elcuallleva unosorificios de paso de aceite que se cierran porla parte superiorcon la válvula de m em brana.Eltubo interiorse com unica con elexteriorm ediante la válvula de m em brana.Todo elconjuntoform a trescám arasque se rellenan con aceite fluido.

Elefecto de am ortiguación se consigue porla resistencia que opone elaceíte alpasarporlosorificios calibrados,transform andose la energía m ecánica en calor,que es absorbido porelaceite.

Ojo Buje

Ojo dem etal

Buje dehule

Tubo interior

Pistón

Depósito

Varilla delpistón

Tubosuperior

Cám arasuperior

Cám arainferior

Válvula de unsólo sentido

Válvula de unsólo sentido

Válvula dedepósito

M asa Oscilante

11

Tren de Rodaje4.Sistem a de suspensión

4.1.Sistem a de suspensión deleje delantero

4.1.1.Sistem a de trapecio articulado

a).Constitución

Existen diferentes form as de conjugarlos elem entos de la suspensión,dando lugara diferentessistem as con características diferenciadas y que están en relación con eltipo de vehículo en elque van a irm ontadas.

De todas form as,los diferentes tipos de construcción están basados en elm ism o tipo defuncionam iento.Todos ellos han de constarde un elem ento elástico,de un sistem a deam ortigución que frene lasoscilacionesyun sistem a estabilizadorpara eje.

G eneralm ente para eleje delantero se utilizan dos sistem as que son:trapecio articulado ysuspensión tipo M acPherson.Am bos im plican una suspensión independiente para cada rueda,quedando elsistem a de eje rígido para cam ionesporsu m ayorcapacidad de carga.

Este sistem a está constituido pordos trapecios o brazos oscilantes unidos a la travesia sobre laque se apoya la carrocería.En los vértices de estos trapecios se une la m angeta a través dedosrótulas.

Suspensión con doble brazo de controlBrazo dedirección

M ango

Chasis

Am ortiguador

Rótula inferior

Brazoinferiordecontrol

Eltirante transm ite las fuerzasde frenado alchasis

Rótulasuperior

Brazosuperiorde control

Resorte Topes de hule paralím itaren m ovim ientode la suspensión

12

Tren de Rodaje

b).Ventajas

Entre eltrapecio inferiory un puente de carrocería,se coloca elresorte helicoidalen unoshuecosque llevan para elasiento delm uelle yse am arra elam ortiguadorque va colocado porelinteriordelm ism o.Deltrapecio inferioralpuente se fija la barra estabilizadora con interposiciónde tacosde gom a.

La disposición de todo elconjunto condiciona elcom portam iento de las ruedas cuando elvehículo pasa sobre las irregularidades delterreno que,a su vez,afectan a la dirección,estabili-dad ydesgaste de losneum áticos.

Silos trapecios son de iguallongitud ocurre que,alsubiry bajaren los baches,se inclina ligera-m ente hacia adentro.Esto m ejora su com portam iento ellas curvas ya que,alinclinarse haciaafuera porefecto delpeso,contrarresta este ángulo m anteniendolo perpendicularalsuelo yevitando asíeldesgaste irregularde losneum áticos.

V.A.G 1712

V.A.G 1383 A

13

Tren de Rodaje4.1.2.Sistem a M acPherson

Este sistem a lleva un brazo único,un tirante y un soporte telescópico en cada rueda delanteraacoplado a la parte superiorde la m angueta.

Elconjunto de m uelle yam ortiguadorform a una unión elástica entre la rueda yla carrocería.

Tiene la ventaja de que la m asa suspendida es pequeña y que m ecánicam ente su construcciónesm uysencilla.

14

Tren de RodajeSuspensión de ruedas delanteras

15

Tren de RodajeSuspensión de ruedas delanteras

1,18 y23

2

3,8,24,27 y30

4,6,y10

5

7 y22

9

11

12

13 y21

14 y20

15

16

17

19

25

26

28

29

31

Tuerca

Apoyo pendular

Tornillo exagonal

Cojinete de gom a

Alojam iento para cojinete de gom a

Arandela

Tuerca con seguro

Estabilizador

Barra de acoplam iento

Cojinete para barra de acoplam iento

Tornillo

Abrazadera

Cojinete trasero para brazo oscilante

Chapa con tuercas

Articulación deleje

Rem ache expansivo

Pieza guia de aire

Brazo oscilante

Cojinete delantero para brazo oscilante

Portagrupos

I

16

Tren de Rodaje

Cojinete de rueda,pata telescópica,sem ieje articulado

1,3 y19

2

4

5

6 y13

7

8

9

10

11

12

14

15

16

17 y18

20

21

22

23

Tornillo

Chapa con tuercas

Tornillo exagonalinterior

Sensorde revoluciones

Tuerca autoblocante

Pata telescópica

Sem ieje articulado

Anillo de seguridad

Tornillo exagonal

Cubierta de chapa

Cojinete de rueda

Carcasa delcojinete de rueda

Rotorpara sensorde revoluciones

Cubo de rueda

Tornillo estrella

Tuerca dodecagonalautoblocante

Pastillasde freno

M ordaza de freno

Tornillo allen

II

17

Tren de RodajePata telescópica delantera

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Am ortiguador

Tope elástico

Cubierta protectora

M uelle helicoidal

Platillo de m uelle

Cojinete de rodillosaxiales

Cojinete de pata telescópica

Tuerca exagonal

Tope

Tuerca exagonalautoblocante

SCAN - 17

Horquillas

Patas

telescópicas

tipo M c Pherson

Am ortiguador

18

Tren de RodajePata telescópica delantera

19

Tren de Rodaje4.2.Sistem a de suspensión deleje trasero

4.2.1.Suspensión con eje rígido

La form a de cojuntarlos elem entos de la suspensión en eleje posterior,genera dos sistem asdiferentes:Eje ríjido yruedasindependientes.

Se em plea en vehículos de transporte pesado y con tracción trasera principalm ente.Las ruedasvan unidas porun eje,y éste lo está a la carrocería o alchasis a través de ballestas,general-m ente colocadasde form a transversal.

Este sistem a necesita de una barra que frene losm ovim ientoslateralesyque va unida de form apivotante porun extrem o aleje y,porelotro,a la carrocería.Esta barra se llam a Panhard,y sieleje esdeltipo De Dion,Barrasde W att.

Tam bien se em plea elsistem a de eje rígido en cochespequeñoscon bajo costo de fabricación.

Este sistem a tiene una serie de ventajascom o son:

*La sencillezde construcción ym ontaje*Tiene gran capacidad de carga*No hayvariacionesen la convergencia nien la inclinación de lasruedas.

Y lasdesventajasson:

*Losrebotesyoscilacionesson transm itidosde una rueda otra,porlo que resulta pococonfortable*Exige m ayorespacio*Suele serm áspesado que elsistem a de ruedasindependientes.

20

Tren de Rodaje

Losejesrígidosnecesitan un sistem a que frene lasoscilacioneslaterales:

Uno de los utilizados es la barra Panhard:cuando elelem ento de suspensión son los m uelles,se necesitan de unosbrazosque sirvan de guía ysoporten losesfuerzosde em puje yfrenada.

O tro sistem a em pleado es elde barras de W att:este tipo de ejes se llam a D e D ion y ladiferencia está en que elm ecanism o de dirección es independiente deleje,con lo que haym enospeso suspendido.

Es un sistem a de flexibilidad variable,puesto que con poco peso sólo trabajan las ballestasgrandes.Con carga m áxim a trabajan tam bién las ballestas adicionales,cuyos esfuerzos sesum an a losanteriores.

Tensor

Brazo de control

21

Tren de RodajeSuspensión trasera

22

Tren de RodajeCuerpo deleje trasero

1,3,6,13,y18

2

4

5

7 y12

8

9 y20

10

11

14

15

16

17

19

21

22

Tornillo

Conjunto cojinete de rueda

M uelle de platillo

Guía para cable de freno

Soporte para elfreno de m ano

Cable de freno de m ano

Tuerca

Cojinete de m etalgom a

Cuerpo deleje

Canalpara cables

Bloque soporte para eje trasero

Tornillo hexagonalinterior

Sensorde revoluciones

Am ortiguador

Pivote deleje

Botafreno con zapatasde freno

23

Tren de RodajeCuerpo deleje trasero

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14,18 y19

15,17 y21

16

20

Am ortiguador

Platillo de m uelle inferior

Base

Em bolo con anillo de seguridad

M uelle helicoidal

Cubierta protectora

Tubo protector

Tope elástico

Apoyo de m uelle

Arandela

Platillo de m uelle superior

Tubo distanciador

Anillo de cojinete inferior

Tuerca

Cubierta

Anillo de cojinete superior

Platillo de m uelle

24

Tren de Rodaje

4.2.2.Suspensión con ruedas independientes

a).Suspensión independiente con brazos longitudinales

Cada vez m ás los vehículos tienden a utilizarelsistem a de ruedas independientes para eltrenposterior.Aligualque para la suspensión anterioresto supone ventajas en cuanto que lasruedas absorben los obstáculos de form a independiente,adem ás de que éste sistem a tienepoca m asa suspendida.Todo ello contribuye a m ejorarelcom portam iento delvehículo encuanto a estabilidad ycom odidad.

Podem os encontrarnos con dos m odelos de sistem a de suspensión trasero con ruedasindependientes:elsistem a de suspensión independiente con brazos longitudinales y eleje detracción con ruedasindependientes.

Este sistem a es m uy utilizado porVolkswagen.Se utiliza en vehículos con tracción delantera ycom o ventaja fundam entalestá su sencillez de construcción y m ontaje,y perm ite,adem ás,quela cajuela tenga m ásespacio.

Con éste sistem a no varía la distancia entre ruedas,nila convergencia,nila caída de lasruedas.Losbrazoslogitudinalesperm iten grandesrecorridoselásicosdelresorte.

Norm alm ente elsistem a está contruido con chapa de acero elástico estam pada,y elperfilquese le da alpuente hace que éste funcione com o elem ento estabilizador.

25

Tren de Rodaje

b)Sistem a de eje trasero de tracción con ruedas independientes

En los vehículos contracción trasera,la configuración deleje trasero con ruedas independientesha de preveerla contínua variación de los ángulos de convergencia y caída que se vanproduciendo durante la m archa.

Elsistem a m ásem pleado en losvehículosVolkswagen eselde brazosoblicuos, debido a reùnenlas ventajas de las suspensiones de brazos longitudinales y de los ejes oscilantes sin tenersusinconvenientes.

Los brazos oblicuos son brazos triangulares en los que eleje de giro de los dos apoyos estánsituados oblicuam ente con respecto aleje transversaldelvehículo (a = entre 10ºy 20º)yhorizontalabajo con respecto aleje delvehículo.

Los apoyos están m ontados sobre un soporte unido a la carrocería porm edio de elem entos de gom a

Vista superior

26

Tren de RodajeLos frenos

Punto deapoyo

Fuerza

Bloque de

fricción

27

Tren de RodajeContenido II

1.Función delsistem a de freno

2.Dinám ica de frenado

3.M ecanism o de freno

3.1. Frenosde tam bor3.1.1.Elem entos

Tam borPlato de frenoZapatasde frenoForrosde frenoBom bineso cilindrosde freno

3.1.2.Ventajase inconvenientes3.2. Frenosde disco3.2.1.Elem entos

Disco de frenoCilindrosde frenoM ordazasde frenoPasillasde freno

3.2.2.Ventajas

4.Circuíto de frenoshidráulico

4.1.Elem entos4.2.Funcionam iento4.3.Distribución circuitosde freno

5.Distribución de la fuerza de frenado

5.1.Correctordependiente de la suspensión5.2.Correctordependiente de la suspensión5.3.Reguladorde fuerza de frenado dependiente de la carga

6.Instalación con servofreno

7.Circuíto auxiliarde frenos

8.Sistem a ABS

28

Tren de Rodaje1.Función delsistem a de frenado

Elfrenado de un vehículo se realiza con elfin de dism inuiro anularla velocidad delm ism o;paraello debe serabsorbida toda o parte de su energía cinética porm edio de razonam iento,esdecir,transform andola en calor.

Elsistem a de freno debe sercapaz de detenerelvehículo en todo m om ento y con seguridad,en la distancia m ás corta posible y en las diversas condiciones de carga,estado delpiso,etc.,debe serprogresivo yno precisarde grandesesfuerzosporparte delconductor.

Alaccionarelsistem a de frenos,las ruedas delvehículo giran con m ayordificultad porelrazonam iento de losfrenosyla m asa delvehículo se desacelera.Elm ejorefecto de los frenos se consigue cuando las ruedas están aún girando ya que sisebloquean existe peligro de deslizam iento y es sabido que cuando m ejortransm iten los frenos elparde frenado escuando la rueda está rodando sin deslizar.

La sum a de las fuerzas que aparecen en elperím etro de las ruedas alfrenarcorresponde en suvalorm áxim o posible alpeso delvehículo.La fuerza delpie delconductor(entre 50 kg.y70 kg.)se ha de convertiren fuerza de frenado,porlo que ha de am plificarse porm edio de unatransm isión m ecánica a losfrenosm ecánicoso hidráulica en loshidráulicos.

Siestas posibilidades no bastan para producirla fuerza de frenado suficientem ente grande,hayque recurrira fuerzas auxiliares com o,porejem plo,depresión o presión hidráulica acum ulada(servofreno).

29

Tren de Rodaje2.Dinám ica delfrenado

En elfrenado tienen lugarciertos fenóm enos de gran im portancia para la estabilidad delvehículo.Veám os:

1.Inclinación delvehículo hacia la parte delantera:

Con ello se sobrecarga eleje delantero,m ientras que la parte trasera queda descargada.Enestas condiciones la adherencia de las ruedas traseras alsuelo queda dism inuida.Para evitarque se bloquen y se produzca elconsiguiente deslizam iento,se ha de colocarun reguladordefrenado que reparta la fuerza de frenado entre am bosejes.

2.Bloqueo de las ruedas y pérdida de trayectoria circulando en línea recta.

Se puede producirpordiversascausas:

a).Bloqueo de las ruedas delanteras:En un suelo com pletam ente plano elcoche sigue sutrayectoria recta pero sin controlsobre la dirección.Actuarsobre elvolante en estas condicio-nessería m uypeligroso.

30

Tren de Rodaje

b).Bloqueo de las ruedas traseras:Elvehículo tiende a girar180º(la parte posteriortiende acolocarse delante).En este caso,a partirde una determ inada velocidad es im posible controlarelvehículo,que sólo obedecerá a su inercia.

c).Bloqueo de las cuatro ruedas sim ultáneam ente:Este caso ocurre m uy raram ente;a altasvelocidades elvehículo se desplaza hacia la cuneta debido a la curvatura de la carretera.Unvehículo con las cuatro ruedas bloqueadas tardaría m ás tiem po en detenerse,dado que elrozam iento pordeslizam iento esinferioralrozam iento porrodadura.

Distancia de frenado

1

Con las ruedaspatinadobloqueadas

Con las ruedasrodando sinpatinar

Distancia porN veces

2 3 4 5 6 7 8

31

Tren de Rodaje3.M ecanism o de frenado

3.1 Frenos de tam bor

Elfreno actúa gracias a la fricción que se produce entre una parte fija delcoche y un elem entoque gira solidario con la rueda;para aum entaresa fricción se interpone entre am bos una piezade m aterialde especialescualidades.

Durante m uchos años,elelem ento giratorio delfreno consistia en un tam boralque se leaplicaba una banda externa que se contraía sobre él.

Y las posteriores por frenos de tam bor. De esta form a se consigue com pletar sus cualidades.

Elfreno de tam borm ás utilizado en autom óviles es elde zapatas interiores.Sus partesprincipalesson eltam bor,elportafrenos,laszapatasylosdispositivosdelaccionam iento.

Eltam borestá firm em ente unido a la rueda.Las zapatas y las partes em pleadas para producirelapriete están dispuestas en elportafrenos.Elportafrenos va fijado aleje y porlo tanto es laparte fija.La fuerza tensora puede serhidráulica o m ecánica.

32

Tren de Rodaje3.1.1 Elem entos

a).Tam bor:

Es la pieza que constituye la parte giratoria y que recibe la totalidad delcalordesarrollado en elfrenado.

G ira solidariam ente con la rueda y está construido en fundición gris perlítica porsu elevadaresistencia aldesgaste porque absorbe bien elcalorproducido porelrozam iento.

b).Plato de freno

Está constituido porun soporte de chapa em butida sobre la que va fijada elcilindro de accionam iento hidráulico,laszapatasde freno ydem áselem entosde fijación yregulación.

c).Zapatas de freno

Las zapatas están form adas pordos chapas de acero (o de fundición)en form a de m edia luna ysección en T.Porsu parte exteriorestán forradas porlos forros de freno que generalm enteestán rem achadospara evitarvibracionesyruidos.

Tam bor Forro zapata

Zapata

Plato

Cilindrode freno

33

Tren de Rodaje

Las zapatas se unen porun extrem o alcilindro de rueda y porotro a un separadorfijo oregulable,a su vez.se m antienen unidasalplato porm edio de un sistem a elástico de pasadorym uelle,que perm ite un desplazam iento de aproxim ación altam borpero que las m antiene fijasen su desplazam iento axial.Elm uelle que une las dos zapatas,perm ite elretroceso de lasm ism asa su posición de reposo cuando dejan de seraccionadasporelcilindro de rueda.

La disposición de laszapatasdeterm ina lascaracterísticasde losfrenosde tam bor.

d).Forros de freno:

Los forros de freno están som etidos durante su funcionam iento a elevadas tem peraturas debidoa la cantidad de calorgenerada en la transform ación de energía,porlo tanto deben sercapacesde soportaresas tem peraturas sin deform ación nidesgaste.D eben reuniruna serie decaracterísticas:

*Teneruna dureza inferiora la deldisco o tam bor*Resistirla abrasión.*Coeficiente de rozam iento adecuado e inalterable*La adherencia ha de sersuave a cualquiervelocidad.*No se han de producirpuntoscalientesyevitarque se cristalice*Han de serindeform ables,tenerbajo coheficiente de dilatación soportarlosesfuerzosdecom prensión,ycizallam iento

Estas características se consiguen construyendo los forros con unos m ateriales determ inadoscom o:

Elam ianto:M aterialm uy resistente a la abrasión;es elsoporte delresto de m ateriales.setiende a su desaparición porcuestiones de higiene industrialya que se ha dem ostrado que escancerígeno.

Resinas sintéticas:Estabilizan elcoheficiente de razonam iento y actúan de ligazón delrestode elem entos.

Com ponentes m etálicos:Com o elhierro,cobre,latón,alum inio y zinc que actúan com olubricantes,term oconductoresyconfieren la dureza resistente.

34

Tren de Rodaje3.1.1 Elem entos

e).Cilindro de freno:

Loscilindrosde freno van sujetosalplato de freno.Losém bolosde loscilindrosde freno cierranporm edio de retenes de gom a.Los retenes de plato asientan en elém bolo porm edio de unresorte de presión con disco o con unas piezas suplem entarias perforadas.unas caperuzasguardapolvo im piden la entrada de suciedad.

En la parte superiordelcilindro de freno se encuentran unos orificios roscados para su fijaciónalplato ypara la conexión delm anguito de freno.

La transm isión de lasfuerzasa laszapatasde freno se efectúan porm edio de piezasde presiónde caperuzas de ajuste con tornillos de presión.Hay que distinguirentre cilindros de dobleefecto para frenos"Sim plex"yde sim ple efecto para frenos"Duplex"

Hongo de presión

Cilindro de rueda con hongo de presión

Freno sim plex con punto sencillo de giro

Punto de giro

Cilindro de rueda con caperuza de ajuste

ém boloém bolo

retén interior

pieza de rellenotornillo de presión

caperuza de ajuste

35

Tren de RodajeFreno trasero

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Capuchón de grasa

Pasador

Seguro tipo corona

Tuerca exagonal

Arandela fijadora

Cojinete de rueda exterior

Piñón de im pulsos

Tam borde freno

Pivote deleje

Tornillo

Sensorde revolociones

Portafreno de zapatasde freno

M uelle de platillo

Tornillo exagonal

36

Tren de Rodaje

3.2.Frenos de disco

Adem ás,la fuerza de rozam iento produce un m om ento de giro que aprieta la zapata que estározando eltam borcontra elperím etro de éste,y refuerza la acción de frenado.Esta autoam pli-ficación de la acción de frenado o servoefecto puede serm uy elevada silas zapatas estándispuestasconvenientem ente.

Los frenos de tam borestán protegidos contra la suciedad en elinteriorde la llanta.Puedeinstalarse fácilm ente un freno de m ano accionado m ecánicam ente.

Inconvenientes de los frenos de tam bor:

Su tam año está lim itado porelde la rueda.Elcam bio de los forros de freno requiere m ástiem po ylosdispositivosautom áticosde ajuste lo encarecen.

Sielcalentam iento es m uy intenso,se reduce m ucho elcoeficiente de rozam iento entre elforroy eltam bor.Alm ism o tiem po,eltam bordilata m ás que la zapata con forro,porlo que éste,com o consecuencia de su curvatura,se apoya sobre una superficie m ás pequeña.Adem ás laform a deltam borfavorece que se abra en form a de em budo.A esta dism inución de la frenadaprovocada porelcalorse le llam a "fanding"

Losfrenosde disco están form adosporun disco de fundición grisperlítica que se une albuje dela rueda o form a parte de él,girando con la rueda y constituyéndose en elelem ento m óvildefrenado.

Sobre este disco va m ontada una m ordaza sujeta alpuente o m angueta de form a rígida,encuyo interiorse encuentran los cilindros porlos que se desplazan los pistones.Estos pistonespresionan sobre laspastillasde freno cuando se acciona elpedal.

Porelinteriorde las m ordazas van situados los canales pordonde circula ellíquido de freno apresión;Tam bien se dispone de una purga de aire.

Birlo dela rueda

Guardapolvo

Cobo de la rueda

Disco de freno

Pasadordedeslizam ientode la taza

Espacio para verificareldesgaste de las pastillas

M ordaza

Válvula de purga

Cubiertadelpistón

M anguera de frenos

37

Tren de Rodaje3.2.1 Elem entos

a).Disco de freno

Eldisco de freno se suele fabricarde fundición de hierro,fundición con grafito esferoidalo acerocolado,y posteriorm ente m ecanizado con cierta precisión.Cuanto m ejoracabada sea lasuperficie de rozam iento deldisco,tanto m ejorse adhieren laspastillasde freno.Aunque en su configuración clásica reciben la corriente de aire,se m ejora su ventilacióndisponiendo en su interiorde una serie de canales radiales,de form a que actúan de ventiladorcuando gira eldisco.Los discos de freno m acizo tienen un espesorde 9 a 16 m m .y losventiladosde 19 a 32 m m .

b).Cilindros de freno

Los cilindros de freno de disco tienen m ayordiám etro que los cilindros de freno de tam bor.Eldiám etro es de 40 a 50 m m .D e esta m anera se pueden originarlas fuerzas de aprieterequeridasque son m ucho m ayoresque en losfrenosde tam bor.

Tienen form a de vaso invertido yse desplaza en un alojam iento practicado en la m ordaza.Paraasegurarla estanquiedad,entre am bos se coloca una junta anularde gom a que abraza alcilindro con cierta presión

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Tren de Rodaje

Pinza de freno delantero

39

Tren de Rodaje

c).M ordazas de freno

Las m ordazas de freno sirven com o soporte de los cilindros de freno y constituyen la parte fija delsistem a.G eneralm ente están construidas en alum inio.Su tipo de m ontaje sobre elsoportede las pinzas da lugara diferentes sistem as.G eneralm ente están construidas en alum inio.Sutipo de m ontaje sobre elsoporte de las pinzas da lugara diferentes sistem as,entre los cuales elm ásem pleado eselde m ordaza m óvilo de reacción.

Este sistem a dispone de un sólo cilindro porelque se desplaza elém bolo que aplica la presióndellíquido sobre la m ordaza y sobre uno de los lados deldisco.Cuando la pastilla de de frenoentra en contacto con eldisco,alno poderdesplazarse m ás elpistón,la presión dellíquidoactúa sobre la m ordaza desplazandola en sentido contrario,con lo que entra en contacto la otrapastilla,frenando am bascon la m ism a fuerza.

La m ordaza se desplaza sobre unasguíasyéstasestán fijadasporpasadoresde seguridad.

40

Tren de Rodaje

d).Pastillas de freno

Las pastillas de freno están form adas porun soporte de acero o m ás raras veces,de fundición,y porforro que va pegado con un adhesivo.suelen utilizarse forros con aglom erante orgánico y,en casosespeciales,tam bien forrossintetizados.

En los forros con aglom erantes orgánicos se utilizan m ateriales de fricción m etálicos,cerám icosu organicos aglom erados con una m ateria orgánica com o caucho o resina sintética.Se puedencalentarhasta unos 750ºC e incluso 950ºC sies porpoco tiem po.Su coeficiente de razona-m iento esde 0 2́5 a 0 5́.

La m ala conductibilidad térm ica de los forros orgánicos protege a los elem entos hidráulicos delcalor.Su fabricación es barata,pero com o su abrasión es m uy elevada,debido a las altastem peraturasya lasaltaspresiones,hayque sustituirlasm ásfrecuentem ente.

Ventajas de los frenos de disco

A pesarde que las tem peraturas que se producen localm ente son m ás altas,la m enorsuperficie delforro y la m ayorfuerza de apriete hace que estos frenos tengan m enos "fanding"que losfrenosde tam borya que van m ásventiladostodosloselem entosque lo com ponen.

Elm antenim iento y elcam bio de las guarniciones es sencillo,eldesgaste uniform e y elajusteautom ático.

Porefecto de la fuerza centrífuga,se produce una buena autolim pieza y los restos de laabrasión yelpolvo son expulsadosalexterior.

Inconvenientes de los frenos de disco

En este tipo,la superficie activa de frenado es m ucho m ayorque en los de tam bor.Carecen delefecto m ultiplicadorde la zapata de entrada,porlo que se necesitan m ayores fuerzas deapriete,lo que m otiva en m uchoscasosla utización de un servofreno.

Eldesgaste de losforroso pastillasde freno esm uygrande,igualque elcalentam iento que hande soportar,porlo que existe elriesgo,porsu proxim idad,de que elcalorpase allíquido defrenosyse form en burbujas.

3.2.2 Ventajas e inconvenientes

41

Tren de RodajeFreno de disco

15

16

17

18

19

20

21

22

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24

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27

M anguito distanciadorinferior

Tornillo inferior

Tornillo superior

M anguito distanciadorsuperior

Casquillo superior

M anguito superior

Chapa guía

Tornillo exagonal

Tornillo

Sensorde revolucionesABS

Piñón de im pulsospara el

sensorde revolucionesABS

Cubo de rueda

Tornillo estrella

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Tornillo

Disco de freno

Tornillo exagonal

Chapa cobertora

Carcasa delcojinete de rueda

M uelle de sujeción de la pastilla

Pastillasde freno

Pinza de freno

Tubo flexible de freno con tubo de conexión

Tornillo hueco

Junta

Casquillo de apriete

M anguito inferior

Casquillo inferior

42

Tren de Rodaje4.Circuíto de frenos hidráulico

En los autom óviles antigüos elsistem a de m ando de los frenos era exclusivam ente m ecánico.Este sistem a ha desparecido porsus num erosos inconvenientes tales com o su com plejidad,lentitud en la transm isión de m ovim ientos,elevados esfuerzos,dificilm antenim iento yfrecuentes averías.Este sistem a m ecánico sólo se em plea para elaccionam iento de los frenosde estacionam iento.

Elsistem a de m ando hidráulico se fundam enta en elhecho de que los líquidos son incom pres-ibles y que,según elprincipio de Pascal,la presión ejercida sobre un punto cualquiera de unam asa líquida se transm ite íntegram ente en todasdirecciones.

Realizando un pequeño esfuerzo sobre una pequeña superficie puede obtenerse un granesfuerzo en una superficie grande.Com o elvolúm en dellíquido desplazado es constante,am ayorsuperficie,m enosdesplazam iento delém bolo para obtenerelm ism o volúm en.

Elm ando hidráulico posee varias ventajas sobre los accionam iento m ecánicos,tales com o lacapacidad de transm itirlos esfuerzos de accionam iento de form a exacta a am bos lados delvehículo.Porotra parte,este sistem a essilencioso.flexible yautolubricante.

1

11

11

11

F

PP P

P =F

A

1Kg

1Kg

1Kg

Ém bolo

Superficiedelém bolo 1cm 2

1cm 2

Fuerzaaplicada

Presión en elsistem a:1 Kg/cm 2P = =

43

Tren de Rodaje4.1 Elem entos

Esencialm ente elsistem a de m ando hidráulico de freno se com pone de:

1.Pedalde m ando2.Sistem a de palanca3.Cilindro m aestro4.Tuberías5.Cilindrosreceptores

Elpedalse conecta con elcilindro m aestro m ediante un em pujador.Cuando elconductorpisaelpedal,elem pujadorm ueve elém bolo que com prim e ydesplaza ellíquido porlastuberías.

Superficiedelém bolom aestro 1 cm 2

Superficiede ém bolosdelanteros 5 cm 2

Superficiede ém bolostraseros 3 cm 2

Fuerza defrenado enelcilindrom aestro 1Kg Presión en elsistem a:1 Kg/cm

Fuerza de frenado delantera:5 Kg

Fuerza de frenado trasera:3 Kg

2

44

Tren de Rodaje

Ellíquido a su vez,desplaza los ém bolos de los cilindros de los m ecanism os de freno.Alsoltarelpedal,elém bolo delcilindro m aestro retrocede gracias a un resorte de recuperación y,en elsistem a,se restituye elestado inicial.

Asípues,elcircuíto de m ando tiene porm isión:llevara los m ecanism os de frenos la energíadesarrollada en elpedal,con la m enorpérdida posible.La pérdida delcircuíto hidráulico esconsecuencia delrozam iento dellíquido con la superficie de los conductos,porlo que en estasituación juega un papelm uy im portante elacabado interno de los tubos y la viscosidad dellíquido.

Elpedalde freno es una palanca de 2ºgénero.Su m isión es em pujaralcilindro m aestro con elm enoresfuerzo posible porparte delconductor.Para calcularlas dim ensiones delpedal,se hade teneren cuenta que un conductorm edio pude ejercerunos 60kg.,y que elrendim iento delsistem a de palanca esdel80% .

Norm alm ente lleva incorporado un interruptorpara la puesta en funcionam iento de las luces defreno.

Elcilindro principal(cilindro en tándem )o bom ba de freno:

Elcilindro principalsirve para producirla presión de los circuítos de freno.En la m ayoría de loscasoshayun am plificadorde la fuerza de frenado que funciona pordepresión.

Em pujador

Palanca

Pedal

45

Tren de Rodaje

Existen diversos tipos de bom bas,pero elm ás em pleado es de circuitos independiente con doscám arasysuspistonesen tádem .

Cuando no es accionado elpedalde frenos,los pistones perm anecen en la posición de reposo,som etidos bajo la tensión de los m uelles contra sus topes.Elcilindro de la bom ba se encuentralleno de líquido porm edio de los taladros de m ayordiám etro y de m enordiám etro llam ado decom pensación.Éste últim o tiene tres funciones:la prim era,evita que alaccionarelpedaldefrenos ellíquido se com prim a bruscam ente y la frenada sea violenta;la segunda,evitasobrepresiones en elcaso de producirse dilatación dellíquido porelevación de tem peratura;y,la tercera facilita la expulsión de aire de las cám aras de com presión,m ejorando la purga delcircuito hidráulico.

4.2 Funcionam iento

46

Tren de Rodaje

Cuando se acciona elpedalde frenos,elpistón se desplaza hacia la izquierda,com prim iendo ellíquido de su cám ara y creando presión en la cám ara correspondiente que a través de los tubosde salida envía ellíquido a loscilindrosreceptoresde lasruedas.

Aldejaraccionarelpedalde frenos,los m uelles hacen retornara los pistones hacia la derecha,quedando en posición de reposo.

Ellíquido que se encuentra a presión en los cilindros receptores de las ruedas y tuberíastienden a regresaralcilindro de la bom ba,en elcualla presión cae.

Siellíquido no regresa alcilindro m aestro con la suficiente rapidézcom o para ocuparelespaciodejado porlos pistones alretroceder,se creará en la parte derecha de los m ism os un vacío quedeform ará lasguarnicionesflexibles,ysuccionará,a travésde losorificios,ellíquido que llena laparte derecha de los pistones que se encuentran en com unicación con eldepósito.De estem odo,ellíquido procedente deldepósito,m antendrá siem pre lleno elcilindro m aestro;m anteniendose elfreno continuam ente dispuesto a actuarcontoda su eficacia,aunque aún nohaya regresado ellíquido desplazado en inm ediatas frenadas anteriores.Este exceso de líquidoen elsistem a volverá aldepósito,a través delorificio de com pensación,cuando los pistones seencuentren totalm ente a la derecha.

Válvulas de presión residual:

Avéces podem os encontrarválvulas de presión residualincorporadas a la bom ba y en otrosm odelosroscadosa lastuberíasde frenos.

Está com puesta de una válvula que cum ple dos funciones:una de salida de líquido y la otra deretorno.Alaccionarelpedalde frenos,la presión dellíquido abre la válvula de esfera y atravésde lastuberíasenvía ellíquido a loscilindrosreceptoresde lasruedas.

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Tren de Rodaje

Alsoltarelpedalde frenos,la presión existe en los cilindros receptores y canalizaciones juntocon la tensión delresorte hacen que retorne la esfera hasta la base de la guarnición de cierre,quedando en elcircuito una presión residualbaja y que poco a poco la irá perdiendo.En elcasoque alcerrarse la esfera quedara un presión m ayora la fuerza delresorte,éste se com prim iríay,adem ás,se levantaría la guarnición de su asiento hasta que la presión residualdellíquidofuera inferiora la fuerza delresorte.

Ellíquido de frenos tiene com o m isión la de transm itirla presión desde la bom ba hasta loscilindros o bom bines de freno de las ruedas.Es un com puesto m inerala base de eter-glicolm ezclado con sustancias protectoras,antioxidantes,anticorrosivas y detergentes tenso-activos,que im piden la sedim entación.

Ellíquido de frenosdebe presentarunasdeterm inadaspropiedadescom o:

*Buena conductibilidad térm ica*alta tem peratura de ebullición*baja tem peratura de solidificación*su fluidezno debe variardem siado con la tem peratura

ATENCIÓ N :Ellíquido de frenos ha de serm anejado con cuidado porque es un productovenenoso y,adem ás,descom pone la pintura de loscoches.

Las canalizaciones están constituidas portubos de tipo bundy que se unen a la bom ba porm edio de racores.veam ossuscaracterísticas:

*deben serflexibles*deben serresistentesa la oxidación ya la corrosión*deben serfijadosa la carroería con grapascolocadascada 25 cm .para evitarvibraciones.

Entre la carrocería y los elem entos suspendidos se utilizan tuberías flexibles que absorban lasdiferencias de longitud que se producen.Están construidas porgom a y tela,llevando algunosanillos m etálicos en su interior.D eben serresistentes a los agentes atm osféricos,alenvejecim iento yalendurecim iento.

48

Tren de Rodaje4.3 Distribución de los circuitos de freno

Porrazones de seguridad se utilizan instalaciones de doble circuito de freno,debiendocum plirla condición de que cada uno de ellos ha de sercapaz de tenerelvehículo porsim ism o,yque una avería en un circuito no repercuta en elfuncionam iento delotro.

Elcircuito de frenosse dispone generalm ente de la siguiente m anera:

*Un circuito alim enta aleje delantero yelotro eltrasero

*Una rueda delantera y otra trasera opuesta,form a un circuito y elotro las dos ruedasrestantes.Este sistem a esllam ado "en diagonal"yeselque se em plea en nuestrosvehículosactualesde VW .

49

Tren de Rodaje5.Distribución de la fuerza de frenado

5.1 Correctordependiente de la presión

La distancia de frenado m ás corta sólo se alcanza cuando todas las ruedas son frenadas deacuerdo con susrespectivascargas.

Alfrenarse produce un desplazam iento de las cargas sobre las ruedas que depende de lam agnitud de:la carga y de su distribución en la carga delcoche;de la altura delcentro degravedad yde la desaceleración de frenado.

Alfrenarcuando se conduce en línea recta las ruedas delanteras resultan m ás cargadas quelas traseras.Cuando se frena en una curva se produce adicionalm ente un aum ento de carga enlas ruedas que van porla parte exterior.Portalm otivo se han de instalarun dispositivo queregule,lim ite o distribuya la fuerza delfreno para evitarque las ruedas m ás descargadas sebloqueen.

Norm alm ente los ditribuidores de fuerza (o lim itadores)funcionan en base a la presión,enfunción de la carga,o de am bas.

Este tipo actúa con la presión dellíquido producida porelcilindro m aestro

A ruedas traseras

A ruedas traseras

Entrada

Fluido

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Tren de Rodaje

5.2 Correctordependiente de la suspensión

Alrealizarun frenado,en elm om ento de alcanzaruna presión correspondiente altarado fijo porelm uelle delcorrector,se desplaza elém bolo hacia la derecha y cierra elpaso dellíquido,atráves de la válvula,hacia los cilondros receptores de las ruedas traseras,evitando elbloqueode las m ism as.Side inm ediato se aum enta la presión en elcilindro m aestro,vuelve a abrirelpaso dellíquido y,com o consecuencia,llegará m ayorpresión a los cilindros receptores einm ediatam ente volverá a cerrarse de nuevo.Esto sucederá siem pre que se m odifique lapresión en elcilindro m aestro.

Esto ocurre debido a que elpistón delcorrectorestá sim etido a la tensión de un resorte que seune con elpuente posterior.Es decir,cuando m ás cargado está elvehículo,m ayorserá latensión delresorte sobre elém bolo delcorrectory,porlo tanto,se necesitará crearm ayorpresión en elcilindro m aestro para que corte elpaso dellíquido hacia loscilindrosreceptoresdelasruedas.

Coche cargado Coche descargado

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Tren de Rodaje

Funcionam iento:

Alrealizarun frenado,ellíquido penetra porlos orificiós de entrada,pasando através de lasválvulas que perm anecen abiertas,debido a la tensión que están ejerciendo los resortes contraelpistón hacia la derecha.La salida dellíquido hacia loscilindrosreceptoresde lasruedastienelugara través de los orificios;esta presión de salida será la m ism a creada porelcilindrom aestro.

No se producirá elcorte hasta que la presión existente en las salidas delcom pensadorpuedevencerla tensión de los resortes.Cuando esto suceda,elpistón se desplazará hacia laizquierda yse cerrarán am basválvulas,evitando de esta form a elam arre de lasruedas.

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Tren de Rodaje6.Instalación con servofreno

Se entiende porinstalación con servofreno aquella en la que la fuerza m usculardelconductorque es auxiliada poruna fuerza externa com o la depresión que se genera en elcolectordeadm isión,yque se aplica en un aparato llam ado servofreno.

Elservofreno va colocado entre la varilla de accionam iento delpedalde freno y la bom ba depresión

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Tren de Rodaje

Algunos tipos de servofrenos aprovechan la presión hidráulica,la neum ática o a la energíaeléctrica.Todos ellos tienen en com ún la m ism a m isión:reducirelesfuerzo que elconductordebe aplicarsobre elpedalde freno.

Funcionam iento delservofreno pordepresión:

Cuando no se acciona elfreno,la fuerza delm uelle m antiene elém bolo de trabajo en posiciónde reposo.En esta sistuación la entrada de aire exteriorestá cerrada,y en am bas cám arasexiste depresión puesto que está abierto elcanalque lasune.

Corredera de m ando

Ém bolo de trabajo

Ém bolo de reacción

Casquillo de m ando

Tapón de presión

Varilla de presión

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Tren de Rodaje

Alaccionarelpedalde freno,se cierra la válvula que com unica am bas cám aras,y sim ultá-neam ente se abre la que perm ite entraraire delexterior,que llena la cám ara de trabajo con unapresión superiora la que existe en la cám ara de vacío.Esto obliga alvástago delém bolo adesplazarse,presionando sobre elvástago de la bom ba de freno,sum ando asía la fuerza quese ejerce sobre elpedal,la fuerza que genera la diferencia de presiones.

Este circuíto auxiliarconsiste en un m ecanism o de freno m ecánico llam ado freno de m ano.Elfreno de m ano es accionado desde elinteriordelvehículo de form a que,una vez fijado elm ando,lasruedasposterioresquedan bloqueadaspara evitarun desplazam iento.

Su función principales la de evitarque elcoche se deslice una vez estacionado,pero ha deestarconstruido de alform a que produsca una deceleración de 1,5 m /s2 en elcaso de quefallen losfrenoshidráulicos.

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