Frenos
 

FRENOS
La función de los frenos, es detener el giro de la llanta para así lograr detener un vehículo.
Los frenos constituyen uno de los más importantes sistemas de seguridad de un automóvil. Su principal función es disminuir o anular progresivamente la velocidad del vehículo, o mantenerlo inmovilizado cuando está detenido.

El sistema de freno principal, o freno de servicio, permite controlar el movimiento del vehículo, llegando a detenerlo si fuera preciso de una forma segura, rápida y eficaz, en cualquier condición de velocidad y carga en las que rueda. Para inmovilizar el vehículo, se utiliza el freno de estacionamiento, que puede ser utilizado también como freno de emergencia en caso de fallo del sistema principal. Debe cumplir los requisitos de inmovilizar al vehículo en pendiente, incluso en ausencia del conductor.

Un freno es eficaz, cuando al activarlo se obtiene la detención del vehículo en un tiempo y distancia mínimos.

La estabilidad de frenada es buena cuando el vehículo no se desvía de su trayectoria.

Una frenada es progresiva, cuando el esfuerzo realizado por el conductor es proporcional a la acción de frenado.

En virtud de ello, los fabricantes dedican mucho tiempo al desarrollo y diseño de los sistemas de frenado.
Los frenos de tu vehículo los debes de mantener siempre en el mejor estado posible, y es recomendable que cambies el liquido de frenos una ves al año.
Hay distintos sistemas de frenos, el mas utilizado actualmente es el sistema hidráulico con discos adelante y tambores atrás, anteriormente se utilizaban los frenos mecánicos, sistema que hoy ya esta obsoleto.
La tecnología en frenos mas reciente es el sistema ABS el cual controla el frenado para evitar que las llantas se derrapen, y te permite mantener el control del vehículo aun en una situación de frenado extremo.

La fuerza de frenado en un vehículo se reparte de manera desigual, pues al ser frenado un vehículo que se encuentra en movimiento, la fuerza de inercia (I) aplicada a su centro de gravedad (G), forma con las fuerzas de frenado (F1) y (F2) un par que obliga a inclinarse hacia abajo al vehículo de su parte delantera, mientras que en la trasera ocurre lo contrario. Decimos que el peso del vehículo ha sido transferido en parte al eje delantero, al mismo tiempo que el trasero se ha deslastrado.

Fig. Esfuerzos desarrollados en la acción de frenado.

Debido a los esfuerzos desarrollados en la acción de frenado esto la fuerza de frenado debe de estar repartida entre los ejes con relación al peso soportado por los mismos; dependiendo de la Distribucion de los distintos mecanismos, como motor, caja de velocidades, depósito de combustible, etc., y de la transferencia de peso al frenar (que depende fundamentalmente de la altura del centro de gravedad), peso total del vehículo y distancia entre ejes.

En cuanto a la eficacia del frenado, deben de ser exactamente iguales en las dos ruedas de un mismo eje, para evitar “tiros” hacia uno de los lados, que provocarían la inestabilidad del vehículo en las frenadas.


Frenos Mecánicos
Anteriormente se utilizaban frenos mecánicos; en los cuales al momento de presionar el freno con la fuerza de tu pie, un cable transmitía la fuerza para tratar de frenar el vehículo, estos tipos de frenos dejaron de ser funcionales cuando la potencia de los motores empezó a desarrollarse, porque debido a las altas velocidades que empezaron a desarrollar los vehículos se requería de un gran esfuerzo físico para lograr frenar un auto, por lo tanto este sistema de frenado quedo totalmente obsoleto y se evoluciono hacia los frenos hidráulicos, pues con un esfuerzo mucho menor se logra una potencia de frenado mucho mayor.

Frenos hidráulicos
El sistema de frenos Hidráulicos consta de dos tipos de sistemas: Sistema Hidráulico y Materiales de Fricción.
En el sistema hidráulico cuando presionas el freno de tu vehículo un cilindro conocido como cilindro maestro, que va colocado en el motor, se encarga de impulsar hidráulicamente el liquido de frenos por toda la tubería, hasta llegar a los frenos colocados en las llantas y lograr frenar el vehículo.
Los materiales de fricción que se utilizan son conocidos como balatas y suelen ser piezas metálicas, semi-metálicas o de cerámica que soportan muy altas temperaturas y son los que crean la fricción contra una superficie fija; que pueden ser o tambores o discos; y así logran el frenado de el vehículo, las balatas son piezas que sufren de desgaste y se tienen que revisar y cambiar en forma periódica.

Configuración de los frenos
Cilindro Maestro
Este es un sistema que genera presión hidráulica desde la fuerza de presión del pedal de freno. EI sistema hidráulico tiene los siguientes dos sistemas. Los cilindros maestros (sistema dual) de Tandem, en el cual uno de los dos sistemas hidráulicos operarán igualmente si uno de ellos falla, son usados ampliamente.

- Tubería Convencional
La tubería del freno es distribuida separadamente para las ruedas delanteras y las ruedas posteriores.
- Tubería Diagonal
La tubería del freno es distribuida a la rueda delantera derecha y a la rueda posterior izquierda y la rueda delantera izquierda y rueda posterior derecha.

Reforzador de Freno
Este dispositivo convierte la pequeña fuerza aplicada en el pedal de freno a una gran fuerza. El reforzador de freno utiliza la diferencia entre las presiones en el múltiple de escape, donde un vacío es generado y la presión atmosférica del ambiente, para mover un diafragma, que aplica como fuerza correspondiente a la fuerza aplicada al pedal de freno en el pistón del cilindro maestro.
Válvula P (Proporción)
Esta válvula distribuye la presión hidráulica entre las ruedas delanteras y posteriores a fin de obtener una fuerza de frenado estable. Cuando la fuerza de drenado actúa en un vehículo, la carga cambia hacia adelante, disminuyendo la carga en los frenos traseros y haciéndose fácil para las ruedas traseras trabarse. La válvula “ P” es instalada en medio camino en las tuberías en el lado de los frenos traseros para ajustar la presión hidráulica actuando sobre ellos.

Tipos de Frenos Hidráulicos

Frenos de Tambor. Por lo general los automoviles de uso regular, usan frenos de disco en la parte delantera, y frenos de tambor en los frenos traseros.
Un freno de tambor, esta fijado a la rueda por medio de tornillos, en cuyo interior van alojadas las zapatas (B), provistas de forros de un material muy resistente al calor y que pueden ser aplicadas contra la periferia interna del tambor por la acción del bombín (C), produciéndose en este caso el frotamiento de ambas partes.

Como las zapatas van montadas en el plato (D), sujeto al chasis por el sistema de suspensión y que no gira, es el tambor el que queda frenado en su giro por el frotamiento con las zapatas.

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Re: Frenos
 

Dispositivo de frenado de tambor y zapatas.

En el parque automotor, existen varios tipos de frenos de tambor, y aunque; A traves de los años se fueron incorporando nuevos disenios. Estos pueden tener una apariencia, o figura diferente; pero en lo elemental los principios y objetivos ; siguen siendo los mismos El principio, empujar o abrir las zapatas, contra la parte interior del tambor ; y el objetivo, detener la rotacion residual de las ruedas, deteniendo gradualmente el vehiculo.[ se entiende que el frenado empieza cuando se deja de acelerar]. Tipo comun de frenos de tambor http://www.automecanico.com/auto2036/rear17_small.jpg Funcionamiemto: el sistema de frenos de tambor ocupa para su funcionamiento, un pequeno cilindro llamado, cilindro de rueda. [wheel cilynder brake]. Cuando usted pisa el pedal del freno, el mecanismo hidraulico, envia fluido hacia este cilindro de rueda, el cual debido a la presion recibida, empuja dos pequenos pistones, uno para cada extremo de zapata; esta accion abre las zapatas,y las presiona contra el tambor, en cuanto deja de pisar el pedal; se suelta la presion, y las zapatas regresan a su posicion de descanzo, cumpliendose asi la accion de frenado. http://www.automecanico.com/auto2036/rear15_small.jpg A que se llama Zapata ? : Para facilitar el entendimiento; denominamos zapata a la parte metalica donde esta pegado o remachado, la balata. A que se llama Balata?, es una forma de describir la parte, desgastable pegada o remachada a la zapata; la balata, es la parte que fricciona con el tambor SERVO A que se llama servo en un sistema de frenos de tambor ? Se conoce como servo; al acto de aprovechar la rotacion del tambor, para mejorar la fuerza que ejerce la zapata sobre el tambor. Cuando el tambor gira, arrastra la zapata primaria o delantera, la empuja contra su extremo [ anclas] y hace que se pegue aun mas al tambor, de esta manera la friccion entre ambos componentes aumenta;y con ello la fuerza del frenado. A esta fuerza adicional,se le llama accion de servo. La misma fuerza de rotacion del tambor, hace que la zapata secundaria, afloje su presion al tambor; asi se disminuye la fuerza del frenado, para evitar que la rueda se amarre. La diferencia, entre un sistema de frenos de tambor tipo servo, y otros; radica en el hecho de que los otros sistemas como los que veremos mas adelante, tienen sistemas con zapatas que se apoyan en puntos fijos [cilindro de rueda, y el ancla]. http://www.automecanico.com/auto2036/rear1_small.jpg Sistema tipico duoservo, con ajustador de cable; Este tipo de freno es comun en los vehiculos de traccion trasera como Ford y AMC. Aqui podemos observar, que si tocamos el sistema con ambas manos, podemos imaginar el movimiento, del conjunto hacia ambos lados; debido a que no tiene topes fijos en la parte baja. Tome nota: la zapata primaria, siempre va hacia la parte delantera del vehiculo; Tambien tome nota de que las zapatas primarias, se pueden identificar en algunos casos por tener menos material de friccion, que la zapata secundadia. Para desarmar este tipo, de sistema, se requiere remover, los dos resortes de retorno,y los dos resortes de retencion, tenga cuidado al hacer palanca en los resortes de retorno, estos pueden brincar y lastimarlo. http://www.automecanico.com/auto2036/rear2_small.jpg Sistema Duoservo con ajustador de resorte de sobrecarga: Sistema tipico usado por Chrysler. Observe que el resorte de sobrecarca, en su conjunto esta conectado por fuera de la palanca ajustadora. el desarme es similar al anterior
http://www.automecanico.com/auto2036/rear3_small.jpg Freno de tambor sin servo; usado por VW,este tipo de freno trae los tornillos de ajuste en el ancla. Aprovechemos esta ilustracion, para describir el funcionamiento del freno de mano o estacionamiento: Cuando usted pisa el freno de estacionamiento o levanta la palanca del freno de mano; como reaccion se jala el cable, y este jala la palanca o brazo tensor;y empuja el tirante o tensor contra la zapata primaria, de esta ,manera las dos zapatas presionan la parte interior del tambor; y se mantienen asi,hasta que usted libere la presion, al pedal del freno de estacionamiento [ palanca del freno de mano].

http://www.automecanico.com/auto2036/rear4_small.jpg Mostramos otro tipo de frenos sin servo; Aqui es mas facil explicar la diferencia, la parte senialada como ancla, esta fijada al plato de anclaje, por ello al activarse el freno, las balatas hacen presion a la parte interior del tambor, pero la rotacion del tambor no puede arrastrar a la zapata; esto hace la diferencia; para llamar a este sistema, frenos sin servo. Este tipo de sistema es muy usado, por vehiculos Europeos y Orientales; igualmente por vehiculos americanos,de los llamados compactos [ traccion delantera] http://www.automecanico.com/auto2036/rear5_small.jpg Observemos; los sistemas de frenos sin accion de servo, como este : activan su funcionamiento en el momento, que el cilindro de rueda, presiona la salida de sus dos pequenios pistones.Empujando los dos extremos de zapatas. Si; tomamos como base que las zapatas al ser empujadas, friccionan contra la parte interna del tambor, es logico suponer, que en este caso, la parte de la zapata que sufre mas desgaste; es la parte mas cercana al cilindro de ruedas; Sin embargo esa apreciacion no seria correcta; si bien es cierto, que en este caso la zapata se apoya en puntos fijos, tambien es cierto, que el conjunto del sistema; mantiene una posicion inestable,o flotante, en cuanto a la circunferencia de su instalacion; Por ello al girar el tambor y sentirse presionado por la parte de arriba; obliga a que la zapata, baje, deslizandose en el punto fijo o ancla, emparejando de este modo, la posicion de la zapata primaria en toda la extencion del material de friccion. http://www.automecanico.com/auto2036/rear6_small.jpg Este tipo de freno, lo usa el fiesta de ford. Tiene ajustador automatico de matraca;. el ancla esta cerca de la parte superior del plato, y el cilindro de rueda, cerca de la inferior. El ajustador se conecta a la palanca del freno de estacionamiento, que pasa por un orificio del plato. http://www.automecanico.com/auto2036/rear9_small.jpg ◄Freno sin servo de Honda; es de ajuste manual con cabeza cuadrada, la palanca del freno de estacionamiento se conecta al tirante y sobresale por un orificio del plato. El sedan tiene resortes de retorno entre una zapata y otra, los resortes superiores de retorno en las guayins [station wagons] se conectan al tirante del freno de estacionamiento.

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http://www.automecanico.com/auto2036/rear10_small.jpg Este tipo sin servo usado por datsun. Tiene ajustador manual, el ancla esta en la parte superior del plato, y el cilindro en la inferior, la palanca del freno de estacionamiento, pasa por un orificio del plato y se conecta a la rueda de estrella, que funciona como un tirante. En la zapata secundaria la balata esta montada mas arriba que la primaria http://www.automecanico.com/auto2036/rear11_small.jpg Freno sin servo usado por toyota. Con ajustador automatico de matraca, se usa en los corona y mark II. Coloque la zapata secundaria y el tirante en el plato luego la primaria con la palanca ajustadora, y el cierre. Empuje este hacia abajo, mueva ;la palanca al centro de la rueda para retraer e instalar las zapatas 1] Plato de anclaje 2] Tensor 3] Regulador tipo estrella 4] brazo que aplica el freno de mano 5] Zapata 6] Piston del cilindro de rueda 7] Cilindro de rueda 8] Pasador de sujecion, de zapata 9] Conjunto del sujetador de zapata 10] Resorte inferior de las zapatas 11] xpansor o tensor de zapatas 12] Sujetador del expansor 13] Purgador [purgar, sangrar etc.] 14] Hule protector antipolvo

Los cilindros de rueda, se encuentran acoplados al plato de anclaje, tienen la funcion

El Desgaste que se produce en las frenadas debido al rozamiento de las zapata contra el tambor, hace que aquellas queden cada vez más separadas de éste en posición de reposo, lo que supone un mayor recorrido muerto en la acción de frenado y el envío de mayor cantidad de líquido desde la bomba.

Para corregir esto se debe de realizar un reglaje periódico de los frenos, que consiste en aproximar las zapatas al tambor lo máximo posible, pero sin que llegue a producirse el rozamiento entre ambos. Para realizar esta función se colocan en este tipo de freno unas excéntricas que limitan el recorrido tope de las zapatas hacia su posición de reposo. Mediante ellas se aproximan las zapatas al tambor cuanto sea necesario.


Fig. Sistema de excéntricas para el reglaje de aproximación de las zapatas.

Las excéntricas forman cuerpo con un eje, cuyo extremo posterior sobresale por la parte trasera del plato portazapatas, siendo así accesibles aun con la rueda montada, lo cual supone que la operación de reglaje puede ser efectuada sin necesidad de desmontar ningún componente.
Hoy en día, la mayoría de vehículos disponen de un sistema de reglaje automático para sus frenos de tambor.

La Fig. muestra en alzada y vista superior uno de los sistemas de reglaje automático, utilizado por Bendix.

Esta constituido por una palanca (C), que articula en su parte superior con la zapata primaria, que en su extremo inferior está provista de muescas en forma de dientes de sierra, con las cuales engrana el trinquete (D), empujado por el muelle (F). Entre ambas zapatas se acopla la bieleta (B), fijada a la secundaria por el muelle € y acoplada a la primaria en la ventana de la palanca (C). Ambas zapatas se mantienen en posición de reposo por la acción del muelle (R).

La holgura de montaje J determina el juego ideal entre zapata y tambor.


Fig. Reglaje automático de aproximación de las zapatas.

En la Fig. se muestra un dispositivo Girling de reglaje automático, constituido por un bieleta (E) de longitud variable, gracias a una rueda moleteada que hace tope entre las dos mitades que la forman, que encajan una en el interior de la otra, sin roscar. La bieleta (E) apoya por un extremo en la zapata y por el otro en la palanca (F) y zapata (G) conjuntamente. En los dientes de la rueda moleteada encaja la punta de la leva (J), que se articula en la zapata, fijándose a ella también mediante un muelle.


Fig. Despiece de un sistema de reglaje automático de las zapatas.

Otro de los sistemas de reglaje automático utilizados actualmente es el representado en la Fig., en el cual el conjunto regulador está formado por una bieleta provista de un rodillo estriado fijado a ella, con el cual engrana la leva, que se mantiene aplicada contra el rodillo por la acción de un muelle. La bieleta se fija por un extremo a la zapata secundaria (T) por medio del muelle (X), mientras que la leva se une en un cajeado a la zapata primaria (Q), a la que se fija también la bieleta por medio del muelle (M).

En la parte inferior, ambas zapatas son mantenidas contra el soporte tope por medio del muelle (O) y en su parte central se fijan al plato (R) por medio de los conjuntos (N), formados por un gancho (U) con el correspondiente muelle (V) y cazoleta (W).

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Frenos de disco: sustituyen el tambor por un disco, que también se une a la rueda por medio de tornillos.
Este disco puede ser frenado por medio de unas plaquetas (B), que son accionadas por un émbolo (D) y pinza de freno (C), que se aplican lateralmente contra él deteniendo su giro. Suelen ir convenientemente protegidos y refrigerados, para evitar un calentamiento excesivo de los mismos.

Fig. Dispositivo de freno de disco.

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Las principales ventajas que representan los frenos de disco frente a los de tambor. son:
El equilibrio de las presiones en ambas caras del disco suprime toda reacción sobre el eje (delantero o trasero) del vehículo; además, estas presiones axiales no producen deformaciones de la superficie de frenado.
La dilatación transversal bajo el efecto del aumento de temperatura tiende a disminuir el juego entre disco y pastillas; de todas formas, esta dilatación es más pequeña que la radial de los frenos de tambor, lo que facilita el reglaje y simplifica los dispositivos de reglaje automático.
El disco se encuentra al aire libre y, por ello, su refrigeración está asegurada, retardándose la aparición del fading.
Los cilindros de freno están situados en el exterior y son mejor refrigerados que en los frenos de tambor, resultando más difícil la aparición del fading por aumento de temperatura del líquido de frenos.
Menor peso total, que en un automóvil de turismo puede llegar a suponer hasta 100 Kg.
Mayor facilidad de intervención y sustitución de las guarnituras.

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Detalle de freno de disco ventilado.

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Detalle de freno de disco.

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Sistema de frenos de disco

Los frenos de disco tienen la pinza de frenos en una disposicion de montaje flotante que consiste en montar un único pistón que aplica una de las pastillas contra el disco bajo la acción de la fuerza hidráulica, mientras que la reacción de este esfuerzo desplaza todo el estribo a la derecha, aplicando la otra pastilla contra el disco en la cara opuesta, hasta la obtención del equilibrio entre ambas fuerzas.

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Cuando cesa la acción de frenado, una vez que disminuye la presión hidráulica, el propio alabeo del disco hace que las pastillas se separen ligeramente de él. A una distancia mínima, sin que lleguen a rozar. Con este movimiento retrocede el pistón al mismo tiempo la distancia necesaria, adaptándose el recorrido al desgaste de las pastillas.







Freno de mano.En la Fig., se aprecia el mando del freno de mano, a través de una palanca (1, emplazada entre los asientos delanteros del vehículo), que por medio de varillas y cables de Acero acciona los dispositivos frenantes de las ruedas. El cable principal de mando se ramifica en la unión (2) en otros cables de acero (3), que se acoplan en cada una da las ruedas.

Ref: mecanicavirtual

Re: Frenos
 

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