Híbridos y Eléctricos

Frenos

FRENOS
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Diagrama de un conjunto de frenos convencional. FOTO: Hermógenes Gil

Frenos

El sistema de frenado es el encargado de reducir la velocidad del vehículo e incluso llegar a pararlo. Éste realiza una transformación de la energía cinética (fuerza de inercia) del vehículo en energía calorífica que posteriormente es evacuada en forma de calor por los elementos de frenado. Esta transformación se realiza mediante la puesta en contacto de dos piezas, una de ellas unida al buje de la rueda y otra fija sobre la mangueta. Una de las piezas gira con la rueda y la otra sólo dispone de un movimiento de aproximación. Según se realiza el movimiento de aproximación obtenemos dos tipos de frenos; freno de disco y freno de tambor.

FRENO DE DISCO
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Disco de freno ventilado. FOTO: Hermógenes Gil

Frenos de disco

Es el tipo de frenos que se monta en todas las ruedas delanteras y se está generalizando en las traseras. El freno de disco se compone de un juego de pastillas, un disco de freno, una pinza y un plato protector. El plato protector es el encargado de resguardar al disco de freno por su parte posterior ya que la parte delantera queda protegida por la rueda. El resto de componentes son los encargados de almacenar la energía cinética del vehículo para, posteriormente, liberarla en forma de calor.

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Disco de freno ventilado. FOTO: Hermógenes Gil

Disco de freno

Es el elemento montado en el buje de la rueda y el encargado de ir almacenando la energía cinética del vehículo. Su forma es circular y se fabrican, principalmente, de fundición gris perlítica o de fundición de aleación de cromo. En algunos modelos de competición se utilizan frenos de carbono, que proporcionan un mayor rendimiento, refrigeración y son más ligeros, aunque tienen un desgaste mayor del mismo. Existen dos tipos de disco: macizos y ventilados; Estos últimos disponen de unas canalizaciones en su interior que les proporcionan mayor refrigeración ya que al girar las utilizan de turbina absorbiendo el aire por la parte central y expulsándolo por la parte superior.

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Pinzas de freno de uno y dos émbolos. FOTO: Hermógenes Gil

Pinza de freno

Es la pieza encargada de transmitir el movimiento de aproximación a las pastillas. Van montadas en la mangueta abrazando al disco por su parte superior. Ésta se compone de un cuerpo, de un purgador, de una toma de líquido de frenos y de un émbolo. Al pisar el pedal, la bomba envía una presión que entra en el cuerpo desplazando al émbolo y, consecuencia de ello, aproximando las pastillas de freno al disco. Las pinzas pueden ser de uno o varios émbolos, con ello, obtenemos una superficie del émbolo mayor aumentando así la fuerza ejercida sobre las pastillas. Además, también existen pinzas fijas, móviles o de reacción. La diferencia entre ambas es la forma de accionar la pastilla exterior, es decir, si transmiten el movimiento de aproximación mediante un émbolo, pinza fija o mediante un movimiento de reacción. Éstas últimas se caracterizan porque sólo llevan un émbolo o juego de émbolos en la parte interior de la pinza.

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Pastillas de freno. FOTO: Hermógenes Gil

Pastilla o mordaza

Son las piezas encargadas de transformar la energía cinética almacenada en el disco en calor, por su rozamiento con el mismo, y evacuarlo al exterior, al entrar en contacto con el aire que le envuelve. La pastillas constan de dos elementos: una placa o cuerpo normalmente de acero, y de un forro de fricción, que suele ser de una mezcla de baquelita, grafito y, en menor medida, de una serie de minerales y partículas metálicas en forma de polvo para darle mayor resistencia. El espesor de la pastilla suele estar entre 12 y 15 mm y su límite de desgaste, en 2 mm.

FRENOS DE TAMBOR
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Conjunto de frenos de tambor. FOTO: Hermógenes Gil

Freno de tambor

Sistema de frenos utilizado hasta ahora en los frenos traseros de los vehículos de gama baja y media. El freno de tambor consta del tambor, el plato portafreno o portamordazas, las mordazas, el bombín de freno y el cilindro de rueda (en algunos modelos). Existen varios tipos de freno de tambor según la forma de accionar las mordazas de freno. El más utilizado es el freno de tambor simplex, con bombín de freno de doble efecto, y, dentro de los simplex del tipo recto. En éste, las mordazas están unidas en su parte inferior a un mismo punto de apoyo y, por el otro, al bombín de freno.

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Tambor de freno. FOTO: Hermógenes Gil

Tambor de freno

Es la pieza móvil del freno. Su superficie interior es una de las partes de rozamiento, recibiendo parte del calor que se genera al frenar. Se fabrican en fundición gris perlítica con grafito esferoidal para obtener una mayor resistencia al desgaste, coeficiente de rozamiento, rigidez, resistencia a la deformación y buena conductibilidad térmica. Los tambores están mecanizados, equilibrados y su superficie de rozamiento tiene un acabado fino por torneado o rectificado. Algunos modelos de tambor de freno, para mejorar su refrigeración, tiene nunas nervaduras o son de aleación ligera con una camisa de acero para la superficie de rozamiento.

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Plato portafreno o portamordazas

Es la pieza donde se aflojan todos los elementos del freno y va montada sobre la mangueta o el portamangueta. Es de acero y se obtiene por estampación y troquelado de la misma.

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Mordaza de freno

Las mordazas, al igual que las pastillas, son las encargadas de descargar la energía cinética almacenada en el tambor y de liberarla, conjuntamente entre ambos, en forma de calor. Está constituida por una placa de acero en forma de media luna a la que se le pega o remacha el forro de freno, el elemento que realmente hace el contacto con el tambor. Los forros de freno se fabrican en el mismo material que el de las pastillas de freno. Las mordazas van sujetas por uno de los extremos a la parte inferior del plato de freno, el cual utilizan de apoyo y punto de articulación. Por el otro lado, van unidas al bombín de freno.

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Imagen de un bombín de freno. FOTO:Hermógenes Gil

Bombín de freno

Es la pieza que accionamos al pisar el pedal de freno mediante la presión que ejerce el líquido de frenos. Existen varios tipos de bombín de freno, aunque en la actualidad se utiliza en los turismos el bombín de freno de doble efecto. Éste dispone de dos émbolos, un cuerpo o cilindro, de unos retenes que realizan la función de estanqueidad y de un resorte para ayudar al retroceso de los émbolos.

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Dispositivo de ajuste de desgaste

Su cometido es el de reajustar la distancia que existe entre las mordazas y el tambor de freno. Esta distancia debe ser siempre la misma ya que, de lo contrario al desgastarse la mordaza ésta aumentaría y al final obtendríamos un frenado deficiente. Para realizar esta función existen varias formas: manual, la cual es ya inusual y automática. De esta última existen también varias versiones, aunque las más utilizadas son las de ajuste por sectores dentados y por trinquete.

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Detalle de una bomba de freno tipo Tandem. FOTO: Hermógenes Gil

Bomba de freno y depósito de líquido de frenos

Elemento del circuito que multiplica el esfuerzo del conductor al pisar el pedal del freno generando una presión hidráulica, pero siempre proporcional al esfuerzo del conductor. En la actualidad, se utilizan las bombas tándem, constituidas por dos émbolos, uno detrás del otro, que actúan simultáneamente. Generalmente, cada émbolo alimenta las pinzas o las mordazas de dos ruedas. Este elemento también consta del depósito, constituido por un recipiente de plástico dónde se almacena el líquido de frenos. Éste puede ir montado a presión, sobre la bomba, mediante dos juntas de plástico e incluso puede estar atornillado al mismo o sujeto mediante un pasador.

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Conjunto del pedal de freno. FOTO: Hermógenes Gil

Pedal de freno y varilla de empuje

El primero transmite el esfuerzo del conductor a la bomba de freno a través de la varilla de empuje. El juego entre el pedal y el accionamiento de la bomba suele ser un valor establecido por el fabricante y el cual se puede regular variando la longitud de la varilla de empuje.

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Imagen de un servofreno. FOTO: Hermógenes Gil

Servofreno

Dispositivo que ofrece una ayuda a la hora de accionar la bomba de freno. Normalmente éste funciona con el vacío provocado por el motor, en motores atmosféricos, o por una bomba de vacío, en motores sobrealimentados. Se compone de una carcasa de metal estanca que está divida en dos mitades, ambas estancas entre ellas, y separadas por una membrana. Una mitad está alimentada con vacío y, la otra, con presión atmosférica al pisar el pedal de freno. Cuando pisamos el pedal, se abre una válvula que permite la entrada de la presión atmosférica a una de las mitades del servofreno y, por diferencia de presiones, se produce el desplazamiento de la membrana hacia la parte de la mitad alimentada con vacío obteniendo así la asistencia necesaria. En algunos modelos se utilizan servofrenos hidráulicos, aunque actualmente están en desuso.

SISTEMAS COMPLEMENTARIOS
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Conjunto de ABS de la marca Bendix. FOTO: Hermógenes Gil

Sistema antibloqueo de frenos (ABS)

Se empezó a utilizar en la década de 1980 en vehículos de alta gama y de marcas como Mercedes Benz, BMW, etc. Su finalidad es frenar el vehículo, incluso habiendo pisado el pedal de freno a fondo, sin que las ruedas se bloqueen de forma permanente. Así, la rueda se va bloqueando y desbloqueando permitiendo el frenado y manteniendo el control sobre la dirección. El sistema consta de los mismos elementos que un sistema de frenos convencional pero dispone de un elemento que se encarga de hacer llegar la presión a las pinzas o bombines de freno, la unidad de mando y de un grupo hidráulico donde van alojadas las electroválvulas encargadas de que las ruedas se bloqueen o se desbloqueen. Además el sistema cuenta con unos sensores que identifican la velocidad de las ruedas, para que la unidad de mando pueda determinar si la rueda o ruedas están bloqueadas.

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Sistema de control de estabilidad (ESP)

Se empezó a utilizar en la década de 1980 en vehículos de alta gama y de marcas como Mercedes Benz, BMW, etc. Su finalidad es frenar el vehículo, incluso habiendo pisado el pedal de freno a fondo, sin que las ruedas se bloqueen de forma permanente. Así, la rueda se va bloqueando y desbloqueando permitiendo el frenado y manteniendo el control sobre la dirección. El sistema consta de los mismos elementos que un sistema de frenos convencional pero dispone de un elemento que se encarga de hacer llegar la presión a las pinzas o bombines de freno, la unidad de mando y de un grupo hidráulico donde van alojadas las electroválvulas encargadas de que las ruedas se bloqueen o se desbloqueen. Además el sistema cuenta con unos sensores que identifican la velocidad de las ruedas, para que la unidad de mando pueda determinar si la rueda o ruedas están bloqueadas.

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Sistema de control de tracción, desconectable

En sus principios era independiente pero la necesidad de reducir elementos y el desarrollo de la electrónica ha comportado que este sistema sea absorbido por la unidad de mando del dispositivo de ABS. Así una unidad de mando puede controlar diversos sistemas de los cuales todos utilizan los mismos sensores. Este sistema procura que, al salir con el vehículo desde parado y a pleno gas, las ruedas no patinen. Ello lo consigue, básicamente, de dos formas: una, bloqueando el diferencial de forma que las ruedas de un mismo eje giren a la misma velocidad anulando el efecto del diferencial; estos sistemas reciben las siglas EDS. La otra, consiste en informar a la unidad de mando del motor o actuar sobre la mariposa de gases directamente reduciendo el par motor para evitar que las ruedas comiencen a patinar. Estos sistemas reciben las siglas ASR.

 

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