Los frenos

Frenos de tambor

Elementos del tambor de freno:

Portafrenos : es una chapa que soporta a todos los dispositivos de frenado. Va anclada a la mangueta o al puente por medio de tornillos. Impide la entrada de suciedad al interior del conjunto.

Tambor de freno : es un cilindro mecanizado capaz de absorber las altas Tª generadas en el rozamiento durante el frenado. Uno de sus lados es hueco y alberga todos los elementos de frenado. La superficie de rozamiento esta mecanizada para una buena fricción. En la zona central lleva también un mecanizado para albergar el rodamiento del buje, y también 4 orificios para la fijación de la rueda.

Zapatas de freno : está formada por dos placas sobre las que se acopla el forro, por medio de adhesivo o de remaches. Las zapatas van unidas por un lado al elemento de accionamiento y por el otro a un punto fijo o a otro elemento de accionamiento; para el retroceso de las zapatas están unidas a un muelle. La unión al Portafrenos es por medio de una unión elástica, lo que permite cierto desplamiento de la zapata.

Dispositivos de accionamiento : son los encargados de efectuar el desplazamiento de las zapatas en el frenado. Sistemas:

Leva en forma de S o Z: es un dispositivo mecánico formado por una leva que es accionada por medio de una palanca de frenos.

Funcionamiento: las zapatas están apoyadas sobre unos rodillos que permiten el pivotamiento. Al accionar la palanca la leva gira sobre su eje y provoca la apertura de las zapatas generando fuerza de frenado. Cuando cesa la fuerza de giro, las zapatas retroceden por efecto de un muelle.

Cuña en expansión: Funcionamiento: las zapatas disponen de un punto de pivotamiento. Para realizar la apertura de las zapatas la cuña se va introduciendo poco a poco y desplaza progresivamente las zapatas.

Bombín de frenos: los bombines

transforman la fuerza hidráulica en fuerza de empuje sobre las zapatas provocando su desplazamiento.

Tipos:Bombín de un embolo: el bombín está formado por un cuerpo, el embolo, reten, guardapolvos y purgador.Bombín de doble embolo: la constitución es similar a la de un embolo, con la diferencia que incorpora dos émbolos. Estos bombines realizan el doble de fuerza, pero la mitad de recorrido.Bombín de émbolos escalonados: es un bombín con émbolos de diferentes diámetros, lo que permite realizar una fuerza de trabajo distinta en cada zapata. Bombín con dispositivo compensador: estos bombines se montan en ejes traseros, y el dispositivo que integran actúa como un corrector de frenada limitando las presiones.

Resortes de recuperación y retención: se encargan de hacer un posicionamiento de las zapatas.

Dispositivos de ajuste: estos dispositivos tienen la misión de posicionar las zapatas inicialmente y conforme se van desgastando, consiguiendo que las dos ruedas frenen equilibradamente.Dispositivos:

Sistema de ajuste manual: es un sistema de levas el cual debe de ser movido por un operario.

Sistema automático girling: es un dispositivo de ajuste automtatico, el cual aproxima las zapatas cuando se desgastan por medio de una rosca.

Sistema automático bendix: es un sistema de ajuste automático, el cual aproxima las zapatas girando una leva.

Funcionamiento del freno de tambor: las zapatas se accionan por medio de un dispositivo, lo que provoca que se aprieten contra el tambor y a través de fricción frene el tambor.En los frenos de tambor se diferencia entre zapata primaria, es la que se mueve del sentido de giro y la secundaria que lo hace en el contrario.La zapata primaria tiene la ventaja de que al frenar sufre un efecto de autorefuerzo gracias al par de giro, esto hace que la zapata primaria se clave más; en la zapata secundaria ocurre lo contrario y la fuerza de fricción disminuye. Por tanto la distribución de fuerzas de frenado es desigual entre las zapatas.Características:

Autoreforzamiento de las zapatas primarias. Disminución de la fuerza de accionamiento. Sensibles a oscilaciones del coeficiente de rozamiento y Tª. Mala autolimpieza y escasa protección ante suciedad.

Tipos de frenos de tambor Freno simplex: ambas zapatas son accionadas

por un mismo dispositivo de tensado y el retroceso se realiza por efecto de un muelle. Las zapatas se diferencian entre primaria y secundaria. Las principales características son el Autoreforzamiento de la zapata es pequeño y fácil integración del dispositivo de freno de estacionamiento.

Freno dúplex: en este sistema cada zapata tiene su propio dispositivo de accionamiento. Debido a que el accionamiento de las zapatas es hacia adelante, las dos son zapatas primarias aprovechando el Autoreforzamiento en las dos zapata. El inconveniente es que al invertir la marcha ambas funcionan como zapatas secundarias.Las principales características son el Autoreforzamiento de las dos zapata, en marcha atrás menor eficacia de frenado y poco espacio para el montaje del freno de mano.

Freno dúo dúplex: este sistema integra dos bombines de doble efecto. En marcha hacia delante funciona como un freno dúplex, y en marcha hacia atrás también son zapatas primarias; consiguiendo la misma eficacia de frenado en ambos sentidos. Las principales características son que tienen el mismo efecto de frenado en ambos sentidos y poco espacio para el montaje del freno de estacionamiento.

Servofreno: este sistema monta un cilindro de freno doble. Las zapatas ya no tienen puntos de apoyo fijos sino que disponen de un alojamiento desplazable.Funcionamiento: la fuerza de apoyo y el Autoreforzamiento de la zapata primaria se transmiten al punto de apoyo de la otra zapata; consiguiendo accionar la zapata con la transmisión de fuerza desde la primaria. Este tipo de frenos se caracteriza por tener un gran efecto de frenado.

Dúo-servo: el sistema de accionamiento es un cilindro de doble efecto. El punto de apoyo es desplazable en los dos sentidos. El forro en sentido de marcha es más corto que en sentido hacia atrás; además el resorte que la mantiene es más flojo. Gracias a esta tensión se consigue que se situé en la posición de tope.En sentido de marcha se comporta como un servofreno, mediante la fuerza transmitida al punto de apoyo se acciona la otra zapata; en

marcha atrás el punto de apoyo también permite la transmisión de fuerza accionando así la primera zapata. Las características más importantes son que tiene gran eficacia de frenado en ambos sentidos, tiene un gran Autoreforzamiento y es fácil instalar el freno de estacionamiento.

Frenos de discoSon muy empleados en automóviles. Son ligeros, sencillos y efectivos. El peso del conjunto es inferior al de freno de tambor, consiguiendo reducir el peso no suspendido ayudando al mejor comportamiento del vehículo.Su funcionamiento mecánico se basa en la detención por medio de rozamiento, y el funcionamiento hidráulico en el principio de pascal.En cuanto a reparación y mantenimiento es más fácil, y se puede resumir en sustitución de pastillas y discos.

Constitución y funcionamientoEl conjunto está constituido por un disco que gira solidario al buje, y por una parte fija que son la pinza, émbolos y pastillas.Funcionamiento: la bomba transmite la presión hidráulica y por medio de los émbolos se transforma en una fuerza de empuje sobre las pastillas, y el rozamiento de estas con los discos provoca que el disco se frene.

Elementos: Disco: fabricados en fundición gris y están mecanizadas sus dos caras.

Pueden ser macizos o autoventilados. Pinza: tienen mecanizado el cilindro que aloja el

embolo y por tanto dispone de los conductos de circulación del liquido y un purgador. Las pinzas van unidas a la mangueta o al puente, están fabricada en aleaciones de aluminio y las más empleadas son de uno y dos émbolos.Los cilindros incorporan un reten, que aparte de hermetizar el cilindro; tiene la misión de realizar un reglaje de aproximación, al accionar el freno el reten se deforma ligeramente y al dejar de aplicar presión hidráulica el reten vuelve a su posición retrocediendo los émbolos.

Émbolos: son de mayor tamaño que los de la bomba de frenos e incorporan un guardapolvos para evitar que entre suciedad en el conjunto.

Sistemas de ventilación: las carrocerías se construyen con canalizaciones para el paso de aire hacia la rueda, consiguiendo así refrigerar los elementos de frenado.

Tipos de frenos de disco Freno de disco con pinza fija: la mordaza está fijada

al eje. En la pinza puede haber uno o dos cilindros, y las pastillas van posicionadas por medio de unos resortes. Funcionamiento: la bomba genera la presión hidráulica; los dos émbolos se desplazan y accionan ambas pastillas, la fuerza de apriete en las dos pastillas es la misma. El retroceso de los émbolos se consigue por medio del reten, y las pastillas por el tambaleo del disco.Características:

Pinza fijada al montante del eje. A cada lado del disco se montan dos pistones, por lo que el

montaje es grande. Debido a las altas Tª se pueden formar burbujas en el circuito. Uso de discos de gran diámetro. Utilizados en vehículos de altas prestaciones.

Freno de marco flotante: el marco está alojado en un soporte que va fijado a la suspensión. El marco incorpora un único cilindro, colocado en la cara interior.Funcionamiento: al accionarse el embolo la primera pastilla se oprime contra el disco, este ejerce una fuerza que se transmite al marco y a consecuencia aprieta la otra pastilla. El retroceso de las pastillas se consigue con el reten y el tambaleo del disco.

Características: Empleo de un único cilindro, con lo que se

gana espacio. Menor calentamiento del líquido de frenos.

Freno de disco con pinza flotante: el freno está formado por la caja y el soporte. La caja incorpora las pastillas, el cilindro y el embolo en un lado. En este tipo de frenos el embolo tiene un mayor diámetro con lo que se consigue ejercer una mayor fuerza con la misma presión.

Funcionamiento: el embolo aprieta a la primera pastilla contra el disco, este ejerce una fuerza de reacción que desplaza la caja hacia adentro oprimiendo a la segunda pastilla contra el disco. El retroceso de las pastillas es por medio del reten y del tambaleo del disco.Características:

La forma de la caja permite mayor superficie del embolo, y se consigue mayor fuerza.

Reducido espacio de montaje. Poco riesgo de formación de burbujas en el

circuito. Freno de disco neumático con pinza flotante Freno de mordaza oscilante: es un freno de

disco monocilindrico de bajo peso y dimensiones. La caja va alojada alrededor de un perno de apoyo lo que le permite girar. Los forros de las pastillas tienen forma de cuña.Funcionamiento: al accionar el embolo aprieta la primera pastilla contra el disco, la caja sufre un movimiento oscilante con lo que se consigue accionar la segunda pastilla.

Freno de disco totalmente cubierto: se componen de una caja de freno rotatoria fijada al cubo de la rueda. Dicha caja incorpora dos forros de freno anulares, y entre ellos se encuentra el dispositivo de apriete.Se emplea en tractores y vehículos blindados. Tiene la característica de que pueden ser frenos independientes los de una rueda y otra.

Bomba de frenosTiene la misión de desplazar y comprimir el líquido del circuito cuando se acciona el pedal del freno.Existen bombas de un solo embolo, pero actualmente por seguridad se utilizan bombas en tándem es decir con dos circuitos.

Funcionamiento: al accionar el pedal se desplaza el embolo primario, cuando el reten cierra la comunicación con el depósito empieza la carrera útil, esto provoca también el desplazamiento del embolo secundario que también

comienza su carrera útil al cerrar el paso a deposito. Ambos émbolos se desplaza e impulsan el líquido de frenos hacia los elementos de frenado. El retroceso se lleva a cabo por los muelles.Cuando se han desgastado las pastillas es necesario desplazar más cantidad de liquido; esto se consigue con la cámara de compensación que al retroceder permite el paso de liquido de esta cámara a la de trabajo, compensando así el desgaste.

Fallo de circuitos: Fallo circuito primario: si falla el circuito

primario, el secundario no actuara hasta el momento en que el perno empiece a desplazar el embolo secundario.

Fallo circuito secundario: si falla el circuito secundario, el primario no actuara hasta que el embolo secundario haga tope con la pared de la bomba.

Válvula de presión residual: tiene la misión de impedir que la presión en las tuberías baje de 0’7 bares para evitar que pueda entrar aire al circuito.

Asistencia en la frenada (Servofreno)Son un elemento que proporcionan una ayuda al conductor para conseguir con menor fuerza mayor eficacia de frenado.Estos elementos necesitan una toma de vacío, en motores de gasolina la toman del colector de admisión tras la mariposa; y en motores diesel e incluso en motores de gasolina se monta una bomba de vacío, para el accionamiento del servofreno y otros elementos.

HydrovacEste servofreno no está colocado entre el pedal y la bomba, sino que va después de la bomba de frenos. Su accionamiento es hidráulico.Funcionamiento:

Reposo: las dos cámaras del servo tienen vacio, y la bomba de frenos no está generando presión.

1ª fase: al accionar el pedal generamos presión en la bomba que llega al servofreno. Esta presión actúa sobre una válvula que cierra la comunicación del vacío de una cámara.

2ª fase: la presión de líquido hace que se abra un conducto en la válvula y entre presión atmosférica en la cámara consiguiendo el desplazamiento de la membrana

y también aumentar la presión con la que se manda el líquido de freno.

MastervacEste servofreno va montado entre el pedal y la bomba.

Funcionamiento: Reposo: las dos cámaras están comunicadas y con depresión. 1ª fase: al accionar el pedal de freno, se desplaza una válvula

que cierra el paso de vacio a una cámara. Acto seguido se abre la comunicación con la presión atmosférica y se consigue la asistencia.

2ª fase: el desplazamiento de la membrana provoca que se cierre el conducto que esta comunicado con la presión atmosférica, consiguiendo de esta manera que no esté desplazándose la membrana continuamente.

3ª fase: al seguir pisado se vuele abrir el conducto hacia la atmosfera y vuelve a proporcionar asistencia; este proceso se repite constantemente con el pedal accionado.

Figura

8.52.Figu

ra 8.53

.Figura 8.54.

Otros sistemas al montar en el pedal de frenos una válvula de paso de líquido a presión. Esta presión esta generada por una bomba, y por ejemplo puede alimentar a la suspensión hidráulica.

Correctores de frenada Este elemento tiene la misión de modificar la presión hidráulica que afecta al eje trasero, en función de la carga o de la deceleracion, también hay correctores tarados de fábrica.

Formas de corrección: En función de la carga: se toma como referencia la distancia entre

la carrocería y el eje trasero. En función de la deceleración: este dispositivo actúa en función

de la inclinación que coge el vehículo al frenar.

Tipos: Corrector fijo: este corrector viene tarado por el

fabricante a una presión de 25 bares. Al superarse dicha presión se vence el tarado de un muelle y corta la llegada de liquido a los frenos traseros.

Corrector en función de la carga: este corrector varía su taraje en función de la carga del vehículo. Al aumentar la carga del vehículo, este permitirá mayor paso de líquido al eje trasero, y al ser menor permite también menor paso de líquido.

Corrector integrado en los bombines: el corrector va en el mismo bombín de accionamiento y no depende ni de la carga ni de la deceleración. Estos diseños admiten una determinada presión y frenan hasta un límite; cuando se supera dicha presión se cierra el paso de líquido y no se realiza fuerza.

Corrector en función de la deceleración: el accionamiento de dicho corrector se produce por la deceleración del vehículo. Este corrector está colocado en el vehículo con una determinada inclinación; al llegar la presión hidráulica golpea contra un deflector y levanta la bola, y la presión va al eje trasero. Cuando se coge una determinada inclinación la bola cierra el paso. Si la presión de entrada aumenta más

que la de salida, parte del liquido que hay en el otro lado se comprime y con lo que aumenta ligeramente la presión

Válvula compensadora en función de la presión: este sistema funciona con la presión que se ejerce sobre el eje delantero y compensa la presión en la parte trasera.

Liquido de frenos, pastillas y zapatasPropiedades del líquido:

Punto de ebullición en seco; es la máxima Tª antes de que pasar a estado gaseoso.

Punto de ebullición en húmedo; el liquido de frenos puede absorber hasta un 3’5% de agua y no degradarse sus características. El punto de ebullición con agua disminuye.

Viscosidad: la influencia de la Tª sobre la viscosidad debe ser la menor posible, para que el liquido tenga buena eficacia a altas Tª.

Propiedad anticorrosiva: el líquido no debe ser corrosivo para evitar oxidaciones de elementos férricos.

Compatible con elastómeros: debe ser compatible con estos elementos para no degradar retenes, latiguillos…

Tipos de líquidos: Liquido sintético: es el más empleado en automóviles. Es

higroscópico, y es corrosivo para la piel y la pintura. Líquido mineral: no son higroscópicos; estos líquidos son utilizados

por Citroën, para los sistemas de freno y suspensión.Pastillas y zapatas:

Características: Soportar altas Tª sin deformarse Resistentes a la abrasión Mantener el coeficiente de rozamiento a altas Tª Tener buena conductividad térmica