El sistema de frenado

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La finalidad de los frenos, es reducir la velocidad en forma gradual, y mantener detenido al vehículo. Los mismos son por lo general “a disco”, o combinado, es decir discos adelante y campanas atrás.

Respecto al estudio de funcionamiento, de los componentes del sistema de frenos, podemos dividir al mismo en dos partes posibles:
• La parte de comando: Es el conjunto de componentes, que genera, a partir de la acción del conductor una presión hidráulica, que hace que actue el freno de servicio (acción frenante), o una fuerza de comando si se trata del freno de mano (de seguridad), o de estacionamiento con comando mecánico.
• La parte operativa: Es el conjunto de componentes que, a partir de la presión hidráulica, generada por el comando del freno de servicio, o de la fuerza emitida por el comando mecánico del freno de estacionamiento, producen fuerzas de frotamiento o de de fricción en el momento de frenado aplicado a la rueda. El sistema de frenado, posee dos dispositivos de accionamiento o de comando independientes:
• Un comando hidráulico para el freno de servicio, compuesto de dos circuitos independientes.
• Un comando mecánico para el freno de mano o de estacionamiento (de seguridad), que actúa solamente sobre dos ruedas de un eje (delantero o trasero) En cuanto al sistema de comando del freno de servicio, tenemos que, el esfuerzo ejercido por el conductor sobre el pedal, se multiplica mecanicamente por la pedalera, y se amplifica por el servofreno. La fuerza del servofreno se aplica al cilindro maestro, que genera una presión hidráulica. La acción de la presión hidráulica, ejercida por el cilindro maestro sobre la superficie de los pistones de los cilindros receptores, produce una fuerza aplicada a las pastillas de las pinzas, o a las cintas de un freno a tambor. Un compensador o corrector de frenado, actúa sobre la presión hidráulica aplicada sobre los cilindros receptores traseros, para evitar el bloqueo de las ruedas.

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Composición del sistema básico de frenado: 1- Pedalera 2- Servofreno 3- Cilindro maestro con depósito 4- Cilindro receptor de la pinza de frenos 5- Corrector de frenado 6- Cilindro de rueda 7- Palanca de freno de mano 8- Sistema de cableado 9- Cable 10- Cilindro de rueda 11- Contactor. F1- Fuerza piston-pastilla. F2 -Fuerza sobre el pedal. F3 -Fuerza piston-zapata. F4 -Fuerza Palanca-cable. T- Testigo en el tablero. S- Luz de stop.

La acción sobre el pedal de freno, posibilita el encendido de las luces de stop. Cuando el nivel del líquido de frenos es bajo, existe una caída de presión en uno de los circuitos, lo que provoca el encendido de una lámpara testigo ubicada en el tablero, en algunos vehículos. En lo referente a los componentes, la pedalera por ejemplo, permite multiplicar el esfuerzo que hace el conductor sobre el pedal de frenos. La fuerza transmitida por el vástago de empuje al servofreno es función de: - Las fuerza que hace el conductor sobre el pedal. - Las características dimensionales de la pedalera. En tanto que el dispositivo de asistencia al frenado, tiene por finalidad, reducir de manera considerable el esfuerzo ejercido por el conductor sobre el pedal. Para ello se usa, una fuente de energía exterior que se agrega a aquella que ejerce el conductor. Este dispositivo de asistencia, puede ser hidráulico o neumático, de acuerdo a la energía exterior usada. El uso de una asistencia hidráulica, hace necesaria la presencia de un circuito con; una bomba hidráulica, un acumulador y un conjunto disyuntor.

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(1) Esquema tipo de un circuito de frenado en X.
(2) Descripción del sistema de servofreno tipo Master-vac en la posición de reposo (trabajo por depresión): 1- Pistón 2- Diafragma 3- Resorte 4- Vástago de empuje 5- Válvula de retención 6- Filtro de aire 7- Orificio a la atmósfera 8- Orificio al vacio 9- Vástago de comando 10- Pistón prolongación 11- Disco de reacción 12- Junta del pistón 13- Junta del vástago de empuje 14- Cilindro maestro.

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Para disminuir la velocidad del vehículo, o detenerlo cuando es necesario, se cuenta con un sistema de frenado, capaz de absorber la energía cinética o de movimiento que posea el mismo.

• La parte de comando o de accionamiento; es decir el conjunto de los componentes que generan, a partir de la acción del conductor, una presión hidráulica cuando se trata del freno denominado de servicio, o de una fuerza de accionamiento si se trata del freno de mano de estacionamiento, de acción mecánica.
• La parte operativa; o sea el conjunto de componentes, que a partir de la presión hidráulica generada por el comando del pedal de freno de servicio, o de la acción mecánica del freno de mano, producen fuerzas de fricción o de frotamiento, en el momento del frenado aplicado a la rueda. Al respecto, se tuvieron en cuenta los dispositivos de comando de frenado, como la pedalera y los dispositivos de asistencia como el servofreno.

Estos dispositivos pueden ser hidráulicos o neumáticos, y el uso por ejemplo, de una asistencia hidráulica, hace necesaria la presencia de un circuito con una bomba hidráulica, un acumulador y un disyuntor. La asistencia neumática al frenado, requiere el uso de la “depresión” (presión inferior a la atmosférica) existente en los conductos o colectores de admisión, en un motor de ciclo Otto (nafta/gasolina), o de la depresión generada por una bomba de vacio, en un motor Diesel. Cualquiera sea el dispositivo utilizado, se ubica entre la pedalera y el cilindro maestro. En la actualidad, la mayoría de los vehículos son equipados con un servofreno por depresión tipo master-vac o isovac. Respecto al servofreno por depresión, está constituído como sigue:
• Un cilindro que posee dos cámara, la A y la B separadas por un pistón 1. El diafragma o membrana 2, asegura la estanquidad entre el pistón y el cilindro. Una diferencia de presión, entre las cámaras A y B, genera sobre la superficie del pistón una fuerza de asistencia.
• Una válvula de control compuesta de un pistón prolongado 10, que según la posición permite: - poner en comunicación A y B, por medio del orificio de vacío B. - interrumpir la comunicación entre A y B, debido a que los orificios 7 y 8 están cerrados. - poner en comunicación la cámara B con la atmósfera, porque el orificio 8 está cerrado, y que el orificio 7 está abierto.
• Un disco de reacción construído en goma 11, compara la fuerza de entrada con la fuerza de salida, actuando sobre la válvula de control, para que la diferencia entre A y B defina sobre el pistón 1, una fuerza de asistencia. Respecto al funcionamiento, en posición de “reposo”, las cámaras A y B están en comunicación por medio del orificio de vacio ya que el orificio 7 está cerrado. La presión del conducto de admisión, o la generada por una bomba de vacio se manifiesta en las cámaras A y B, y el pistón 1 sometido a la acción del resorte 3, se mantiene inmóvil. En posición de “frenado”, la acción del conductor sobre el pedal de freno, provoca el desplazamiento del vástago de comando 9 y del pistón prolongador 10. Esto produce lo siguiente:

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(1) Servofreno tipo Master-vac en “posición de reposo”: las cámaras A y B están en comunicación a través del orificio B.
(2) Servofreno en funcionamiento: las cámaras A y B, están aisladas una de la otra, los orificios 7 y 8 están cerrados.
(3) Frenado con “asistencia máxima”: la cámara B se comunica con la atmósfera C, por el orificio 7 que está abierto.

- en una primera etapa, el cierre del orificio de vacío 8, aislando de esta manera a las cámaras A y B. - en una segunda etapa, la apertura del orificio de conexión con la atmósfera 7, y aumento de presión en la cámara B. La diferencia de presión, define sobre la superficie del pistón 1, una fuerza de asistencia que provoca el desplazamiento del pistón, y el avance del vástago de empuje 4 por medio del disco de reacción 11. El vástago de empuje actúa sobre el cilindro maestro, y permite el aumento de la presión en el circuito hidráulico de sistema de frenado. Las fuerzas que actúan, sobre el disco de reacción 11, son los que siguen: • la fuerza de centrada (a través del vástago de comando) • la fuerza de reacción (sobre la superficie del pistón) • la fuerza de asistencia. Respecto al “frenado con asistencia máxima”, la acción del conductor sobre el pedal de freno, define una fuerza de entrada de manera tal que el orificio de conexión con la atmósfera 7, permanece abierto. La diferencia de presión entre las cámaras A y B es máxima (B responde a la presión atmosférica). Por lo tanto, lo que predomina es la fuerza de asistencia), y el aumento de la presión en el circuito de frenado, no se obtiene por el aumento de la acción del conductor sobre el pedal de freno. En cuanto al retorno de la posición de “reposo”, teniendo en cuenta que el conductor deja de actuar sobre el pedal de freno, el vástago de comando 9 posicionado por su resorte, desplaza al pistón prolongador 10. El orificio de conexión de la atmósfera 7 se cierra, y el orificio de vacio 8 se abre, por lo tanto las cámaras A y B se comunican. El pistón 1, se desplaza bajo la acción del resorte 3. Cuando el “motor se detiene”, la válvula de retención 5 se ubica sobre su asiento, la presión que se manifiesta en las cámaras A y B es inferior a la presión atmosférica. Si el conductor acciona el pedal de freno varias veces, la presión en A y B se iguala a la presión atmosférica. En referencia al funcionamiento del servofreno o “dispositivo de asistencia con fallas”, la fuerza de entrada a través del pedal, es transmitida al vástago de empuje y al cilindro maestro, por medio del vástago de comando, del pistón prolongador y del disco de reacción. Solamente la pedalera permite multiplicar el esfuerzo, que ejerce el conductor sobre el pedal de freno.

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Master-vac en posición de “asistencia máxima”: A, presión en el conducto de admisión o generada por una bomba de vacio (depresión). B, presión atmosférica, 7 orificio de conexión con la atmósfera.

Respecto al estudio de funcionamiento, de los componentes del sistema de frenos, podemos dividir al mismo en dos partes posibles: • La parte de comando: Es el conjunto de componentes, que genera, a partir de la acción del conductor una presión hidráulica, que hace que actue el freno de servicio (acción frenante), o una fuerza de comando si se trata del freno de mano (de seguridad), o de estacionamiento con comando mecánico. • La parte operativa: Es el conjunto de componentes que, a partir de la presión hidráulica, generada por el comando del freno de servicio, o de la fuerza emitida por el comando mecánico del freno de estacionamiento, producen fuerzas de frotamiento o de de fricción en el momento de frenado aplicado a la rueda. El sistema de frenado, posee dos dispositivos de accionamiento o de comando independientes: • Un comando hidráulico para el freno de servicio, compuesto de dos circuitos independientes. • Un comando mecánico para el freno de mano o de estacionamiento (de seguridad), que actúa solamente sobre dos ruedas de un eje (delantero o trasero) En cuanto al sistema de comando del freno de servicio, tenemos que, el esfuerzo ejercido por el conductor sobre el pedal, se multiplica mecanicamente por la pedalera, y se amplifica por el servofreno. La fuerza del servofreno se aplica al cilindro maestro, que genera una presión hidráulica. La acción de la presión hidráulica, ejercida por el cilindro maestro sobre la superficie de los pistones de los cilindros receptores, produce una fuerza aplicada a las pastillas de las pinzas, o a las cintas de un freno a tambor. Un compensador o corrector de frenado, actúa sobre la presión hidráulica aplicada sobre los cilindros receptores traseros, para evitar el bloqueo de las ruedas.

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