INYECCION Y ENCENDIDO

DIRECCION AMORTIGUACION Y FRENO

Verificacin y control del sistema de frenos

Thursday, 12 de May de 2005

Es un documento en que vamos a aprender de forma terica la manera de hacer comprobaciones en el sistema de frenos para comprobar su correcto funcionamiento, existen diferentes procesos de medicin y verificacin as como medidas de seguridad que debemos tomar en estas operaciones.

1. Describe el proceso de comprobacin de los frenos.

2. Explica cmo se realiza una prueba de estanqueidad del circuito de frenos.

3. Cita las verificaciones que deben realizarse en un freno de disco.

100. Detalla las verificaciones que deben realizarse en un freno de tambor.

101. Explica el proceso de verificacin de un sistema de reglaje automtico de las Zapatas.

102. Describe el proceso de verificacin y reglaje del freno de mano.

103. Detalla la operacin de purgado de los frenos.

104. Cita las precauciones que deben de tomarse en las operaciones de purgado de los frenos.

105. Explica el proceso de verificacin del limitador de frenado.

106. Describe el proceso de verificaciones de un servofreno.

VERIFICACIN Y CONTROL DEL SISTEMA DE FRENOS.

1. Describe el proceso de comprobacin de los frenos.

Se realiza mediante una prueba en carretera, en la que se efectan las frenadas oportunas para determinar la eficacia y el comportamiento de los frenos, a partir de los cuales puede diagnosticarse su estado.

La eficacia del frenado se determina midiendo la fuerza de frenado que es necesario aplicar a las ruedas para detener el vehculo en el menor espacio posible. Al mismo tiempo que se realiza esta prueba, deber observarse el comportamiento del vehculo ante el frenado (tirn lateral, bandazos, etc.), as como la Dureza relativa del pedal y la elasticidad del mismo, estas ltimas deben de ser comprobadas con el vehculo detenido y el motor parado, descargando previamente el servofreno con sucesivos accionamientos del pedal (al menos cinco).

Antes de efectuar las pruebas con el vehculo en carretera, debern revisarse los neumticos (grado de Desgaste y presin de inflado), puesto que influyen en la adherencia de las ruedas al suelo y, por ello, en la eficacia del frenado.La fuerza de frenado debe de ser grande, estar igualada en las ruedas de un mismo eje para que no se produzcan bandazos, y repartida entre los dos ejes para que la accin de frenado en cada uno de ellos sea la adecuada.

2. Explica cmo se realiza una prueba de estanqueidad del circuito de frenos.

Los posibles puntos de fuga de un circuito de frenos pueden localizarse fcilmente por las mancha de lquido que dejan. Cuando resulta difcil la localizacin del punto de fuga, se accionar varias veces y con fuerza el pedal del freno, observando al mismo tiempo si se producen fugas de lquido. Tambin pueden comprobarse stas inyectando aire a una presin comprendida entre 2 y 3 bar por el tapn de llenado del depsito.La estanqueidad del circuito se comprueba con la ayuda de un manmetro que se conecta en uno de los cilindros de rueda. En estas condiciones, se acciona el pedal de freno hasta alcanzar una presin elevada en el circuito (del orden de 50 bar) y se fija el pedal del freno mediante un til apropiado para mantenerlo accionado. La presin en el circuito no debe de caer ms de 5 bar en 10 min. En caso de descenso importante, es sntoma de que existe fuga.

A veces la fuga se produce en el cilindro maestro, desde la cmara de presin hacia atrs en el interior. Se nota esta fuga cuando se acciona suave y lentamente el pedal del freno pudiendo llegar a hundirse totalmente hasta el final del recorrido. El defecto entonces est en la copela primaria o el cilindro, que estn rayados.Durante esta comprobacin, si existe defecto puede observarse un aumento de nivel en el depsito del lquido.Cuando se realizan las pruebas de estanqueidad, deber comprobarse tambin el correcto funcionamiento del orificio de dilatacin del cilindro maestro. Para ello, teniendo conectado el manmetro en uno de los cilindros de rueda, se acciona el pedal con la mano hasta alcanzar una presin de 3 bares. Soltando el pedal a continuacin, la aguja del manmetro debe de caer a cero rpidamente, salvo en el caso de los cilindros equipados con Vlvula de retencin, en los cuales la presin se queda en un valor comprendido entre 0.5 y 1 bar.

Tambin se deben de comprobar las posibles obstrucciones en el circuito de frenos, para lo cual, teniendo sometido el circuito a presin, se irn aflojando cada uno de los purgadores y comprobando que el lquido sale por ellos libremente. Si en algn caso sale con dificultad, es que existe una obstruccin.

3. Cita las verificaciones que deben realizarse en un freno de disco.

Antes de desmontar, se comprobar su funcionamiento, observando si al pisar el pedal se desplaza la pinza correctamente. Si no es as se debe desmontar y reparar.No debe de haber fugas de lquido en el cilindro receptor, ni en la unin del latiguillo, tambin se comprobar el desgaste que presentan el disco y las pastillas, sustituyndose los componentes defectuosos. De no ser necesario, se vuelven a montar las pastillas en el mismo sito.El espesor de las plaquetas de freno debe de ser superior a 2 mm. (de la materia rozante). Cuando alguna se encuentre defectuosa, se debern sustituir todas las del mismo eje. En algunos vehculos se colocan unos detectores en las pastillas, avisndonos cuando llega a un lmite de desgaste.

Cuando sea necesario cambiar las plaquetas de freno, el mayor espesor de las nuevas obliga a desplazar los mbolos de los cilindros receptores, ayudndonos de un gato. Esto ocasiona que el lquido regrese al cilindro maestro, cuyo depsito puede desbordarse por esta causa si se ha rellenado indebidamente. Para evitarlo se debera retirar el lquido sobrante.

Si se observa un desgaste irregular de las pastillas de freno en una misma rueda, se deber comprobar que el pistn no este agarrotado en el cilindro y que la pinza deslice correctamente al accionar el freno. Tambin se deben de revisar las fijaciones de la pinza.La Fig. 11.6 muestra el despiece de una pinza de frenos, cuyo cilindro (1) se desliza en el funcionamiento sobre los ejes (4), que deben encontrarse perfectamente limpios y protegidos con los guardapolvos (6) en ambos extremos. Si se encontrase suciedad sobre los ejes, debern limpiarse y posteriormente cambiar los guardapolvos. Un posible agarrotamiento del mbolo (2) sobre el cilindro (1), supone el desmontaje del mismo para su posterior limpieza. En caso de encontrar anomalas en cualquiera de ellos, como rayaduras o erosiones, deber sustituirse el conjunto. Si se vuelven a montar los mismos elementos, es conveniente sustituir el reten de estanqueidad (3) y el guardapolvos (5).

Fig. 11.6. Despiece de una pinza de freno.La extraccin del pistn se facilita utilizando la propia presin hidrulica, accionando con cuidado el pedal del freno o bien utilizando aire comprimido, que se introduce por el orificio de llegada del lquido, cuidando de que el pistn no se golpee en su salida, para lo cual se suele colocar un taco de madera como tope.

En el montaje se Lubricarn las superficies del cilindro y el pistn con abundante lquido de frenos y, una vez finalizado, se comprobar que no existen fugas sumergiendo el conjunto en una vasija con agua y aplicando aire por el orificio de entrada de lquido al cilindro (Fig. 11.8), a una presin inferior a 2 bares, teniendo el mbolo bloqueado con un taco de madera para impedir que se salga de su alojamiento. La subida continua de las burbujas a la superficie indica que existen fugas, en cuyo caso es necesario desmontar nuevamente el mbolo y sustituir ste o el anillo de estanqueidad.

Fig. 11.8. Verificacin de fugas de la pinza de freno.

El disco de frenos se debe de sustituir cuando el desgaste que presente sea superior al 10% de su espesor.

4. Describe el proceso de verificacin del alabeo de un disco de freno.

Cuando no se deba de sustituir el disco de frenos, se comprobar el alabeo de sus caras, para lo cual se colocar sobre ellas sucesivamente el palpador de un reloj comparador (Fig. 11.9) y se hace girar a mano el disco, observando las desviaciones de la aguja.Un alabeo en cualquiera de las caras superior a 0.1 mm. Implica la sustitucin del disco, en cuyo caso deben de montarse pastillas nuevas.

Se debe de evitar durante las intervenciones, impregnar de Grasa las superficies de frotamiento, tanto del disco como de las pastillas. Si en el desmontaje se encuentra grasa en las pastillas, estas debern de ser sustituidas y el disco limpiado con desengrasante.

Fig. 11.9. Verificacin del alabeo del disco de freno.

100. Detalla las verificaciones que deben realizarse en un freno de tambor.

Retirado el tambor de freno y antes de continuar el desmontaje, se inspeccionar el estado en que se encuentran los distintos componentes, grado de desgaste, posicin de montaje, etc.La Fig. 11.10 se aprecia el despiece de un freno de tambor.

Fig. 11.10. Despiece de un freno de tambor.

Se comprobar que el tambor (13) no tenga excesivos desgastes y rayaduras en su superficie de Rozamiento. En el caso contrario se rectificar o se sustituir. Tambin se comprobar el ovalamiento de la superficie circular de rozamiento, que deber ser inferior a 0.1 mm.Los dos tambores de freno del mismo eje deben de tener siempre el mismo dimetro, por lo que si rectificamos uno de ellos, rectificaremos tambin el otro.

Las zapatas (7) comprobaremos que no estn deformadas ni presentan roturas.Comprobaremos que los muelles de retroceso (8) y (9) son eficientes, procediendo a su sustitucin si observamos una extensin entre espiras. Tambin se sustituirn siempre que se cambien las zapatas.Los forros de las zapatas no deben de estar sucios ni impregnados de Aceite. Si no es as, cambiaremos las zapatas o sustituiremos los forros.Debido al rozamiento entre las zapatas y el tambor, se produce un desgaste de ambos, de mayor proporcin en las zapatas, siendo necesario sustituirlas cuando el espesor del forro se haga inferior a 2 mm. Esta sustitucin se har por tren completo.Tambin se comprobar el estado y funcionamiento del sistema de reglaje automtico (10), especialmente en cuanto al dentado se refiere, que no debe presentar roturas de dientes ni desgaste excesivo. Cualquier anomala en este sistema, supondr su sustitucin.

101. Explica el proceso de verificacin de un sistema de reglaje automtico de las zapatas.

Comprobaremos su estado y funcionamiento, especialmente el dentado que no debe de presentar roturas de dientes ni desgastes excesivos.En los cilindros receptores comprobaremos que no existen fugas antes de desmontarlos.Si encontramos humedad alrededor de un bombn, esto indica que ha existido una fuga, siendo necesario desmontarlo y verificarlo, comprobando que no existan rayaduras en el cilindro ni en los pistones y que las copelas se encuentran en buen estado. En caso de defectos sustituiremos el cilindro receptor completo, salvo que sean las copelas las defectuosas.

En las intervenciones sobre los cilindros receptores, seremos limpios y en el montaje impregnaremos los componentes con lquido de frenos.En los sistemas con reglaje automtico de las zapatas, una vez montadas stas, deberemos comprobar la cota (H) de reglaje (Fig. 11.11), que debe de ser de un mm. aproximadamente, estando la palanca de freno de mano a tope contra la zapata. Si la cota no fuese la adecuada deber sustituirse el muelle de tensin de la bieleta, as como los muelles de llamada de las zapatas.

Fig. 11.11. Verificacin del sistema de reglaje automtico de aproximacin de las zapatas.

Seguidamente hacemos un reglaje de aproximacin de las zapatas (Fig. 11.12), accionando la ruleta (B) del sistema de reglaje para separar las zapatas hasta conseguir una cota de valor 2 mm. Inferior al dimetro del tambor. Posteriormente se monta el tambor y se acciona varias veces el pedal de freno para hacer funcionar el mecanismo de reglaje automtico y aproximar definitivamente las zapatas al tambor.

Fig. 11.12. Operacin de reglaje del sistema de aproximacin automtica.

Finalizada la revisin y el montaje del conjunto del freno, deber efectuarse un reglaje de aproximacin de las zapatas en los de tipo convencional, para lo cual, levantando una rueda, actuaremos sobre la tuerca de reglaje correspondiente de cada zapata (Fig. 11.13), girando la llave hacia abajo hasta obtener el bloqueo de la rueda, para aflojar luego ligeramente hasta que gire libremente sin rozamientos.

Fig. 11.13. Reglaje de aproximacin de zapatas en los frenos convencionales de tambor.

102. Describe el proceso de verificacin y reglaje del freno de mano.

Comprobaremos su suavidad. Tambin comprobaremos que no existen deformaciones ni agarrotamientos en los cables de mando, palanca, trinquete de fijacin y dems componentes.

Posteriormente efectuaremos un reglaje del sistema, para lo cual, teniendo accionada la palanca del freno de mano hasta el tercer o cuarto diente de su trinquete, se realizaremos el tensado del cable hasta obtener el frenado de la rueda, actuando sobre la tuerca de reglaje correspondiente y teniendo la rueda levantada. En el tipo de freno de mano representado en la Fig. 11.14, el tensado del cable se realiza actuando en la barra tensora (1), despus de aflojar las contratuercas (2).

Fig. 11.14. Despiece de un freno de mano.

Cuando los frenos traseros disponen de reglaje automtico, la operacin de reglaje del freno de mano debe efectuarse cuidando de que el tensado no sea excesivo, pues pudiera provocarse el salto de un diente en el dispositivo de correccin del Juego en las zapatas. Por esta causa se realizar el tensado de manera progresiva, hasta lograr el frenado de la rueda en el 9 o 10 diente de la palanca del freno de mano.

103. Detalla la operacin de purgado de los frenos.

Se trata de expulsar al exterior el aire que pueda existir en las canalizaciones, bomba o cilindros receptores, antes es conveniente pisar varias veces el pedal del freno con el motor parado, para consumir el vaco residual del servofreno.

Para realizar la purga, conectamos un tubo de goma o plstico en el purgador del cilindro receptor, el otro extremo lo sumergimos en un recipiente de cristal que contenga un poco de lquido de frenos del mismo utilizado por el vehculo (Fig. 11.15), situado unos 30 cm. Por encima del purgador, lo que dificultara la entrada de aire al cilindro receptor a travs de la rosca del purgador.Abrimos el purgador y pisamos el pedal del freno varias veces, observamos que se debe de producir una salida de lquido desde el cilindro maestro hacia el recipiente, si el circuito tiene aire, observaremos burbujas de aire en el recipiente.

Seguimos hasta que no salgan burbujas de aire y el lquido que llegue al recipiente este limpio. Durante esta operacin mantendremos lleno el depsito del lquido de la bomba. Finalmente apretaremos el purgador con el pedal de freno pisado a fondo.

Fig. 11.15. Proceso de purgado de los frenos.

Esto lo repetiremos en cada uno de los cilindros receptores de las ruedas, comenzando por el ms prximo a la bomba, siempre tendremos el depsito de la bomba lleno.La presin ejercida sobre el pedal durante la purga, no debe de ser muy alta, pues hay vehculos que llevan un limitador de frenada y cortan la comunicacin para las ruedas traseras si aumenta mucho la presin., impidiendo el purgado de las mismas.

Cuando haya que vaciar por completo el circuito de frenos, el llenado se realizar manteniendo los cuatro purgadores abiertos mientras se llena el circuito, cuando solo salga lquido por ellos, se cierran y se llena el depsito, y seguidamente purgamos todo el sistema.

El purgado se puede efectuar con mquinas, destacando dos tipos:

Las que aplican presin al circuito, y se instalan sobre el depsito de reserva.

Y las que realizan la purga por vaco, en este caso se instala en los purgadores de los cilindros receptores de rueda.

104. Cita las precauciones que deben de tomarse en las operaciones de purgado de los frenos.

Pisar varias veces el pedal del freno con el motor parado, para consumir el vaco residual del servofreno.

Mantener el depsito de lquido de la bomba lleno mientras se purga.

Utilizar el mismo lquido de frenos.

Anular el limitador de frenado en los vehculos que dispongan de l.

Al final de la purga, apretar el purgador con el freno pisado a fondo.

Cuando se realiza la purga con un aparato de presin, cuidar de que el aire comprimido este seco (dejar funcionar un cierto tiempo antes de la purga).

Con Mquina, no sobrepasar la presin de 2 bares, pues se puede emulsionar el aire con el lquido.

105. Explica el proceso de verificacin del limitador de frenado.

Primero lo inspeccionaremos, observando que no existan fugas de lquido, agarrotamiento de su sistema de mando, ni deformaciones de las palancas de accionamiento. Seguidamente comprobamos su funcionamiento accionando repetidas veces el pedal del freno.El control de la presin de corte se realiza disponiendo un manmetro (Fig. 11.18) en el cilindro receptor de cualquiera de las ruedas traseras, retirando previamente el purgador correspondiente, en cuyo orificio se acopla el manmetro y se purga a continuacin por el tornillo (P). En estas condiciones, se acciona totalmente el pedal del freno, observando la subida de presin en el manmetro, que tendr un lmite, llegado el cual la presin ya no sube ms aunque siga aumentndose el esfuerzo sobre el pedal.

Fig. 11.18. Control de la presin en el cilindro de rueda.

La mxima presin alcanzada se debe de corresponder con la especificada por el fabricante, estando el vehculo sobre el suelo horizontal y en las condiciones de carga adecuadas para realizar la verificacin.Los valores de tarado dependen del tipo de vehculo, estando entre 25 y 40 bares, para vehculos de turismo en condiciones de vaco.El reglaje se efectuara sobre las varillas del mando que posicionan la palanca de accionamiento del limitador, alargndola o acortndola por medio de los correspondientes tornillos de reglaje, dependiendo de que queramos aumentar o disminuir la presin de corte.En los vehculos equipados con compensador de frenado y circuito en equis (Fig. 11.20) la presin de tarado se efecta comparando las presiones con las de los frenos delanteros. Para ello instalamos un manmetro en la dos ruedas del circuito que se comprueba, debindose comprobar los dos circuitos.

Fig. 11.20. Verificacin de la presin de frenado.

106. Describe el proceso de verificaciones de un servofreno.

Se nota por una falta de asistencia en el frenado.Se revisara despus de comprobar el resto de componentes del sistema de frenos.Cosiste en inspeccionar la toma de vaco, en la que no deben de existir fugas, as como las posibles deformaciones de las cmaras, o la zona de acoplamiento del cilindro principal, suciedad del Filtro de toma atmosfrica, etc.

La verificacin de la estanqueidad del servofreno se realiza sobre el vehculo, estando en funcionamiento el circuito hidrulico de frenos. Conectando una unidad de depresin (vacumetro) entre el servofreno y la toma de vaco (colector de admisin), con un adaptador (Fig. 11.22) y un tubo lo ms corto posible, se har girar el motor a ralent durante un minuto, transcurrido el cual se pinza el tubo entre el adaptador y la toma de vaco (zona 2). Seguidamente se para el motor.Si la cada de vaco acusada por el vacumetro es superior a 33 mbar en 15 seg., es sntoma de que existe una fuga, que puede estar localizada en la vlvula de retencin (3), la membrana del mbolo del servofreno, la unin (4) de ste con la bomba o el engatillado (5) de la semicarcasas del mismo.

Fig. 11.22. Verificacin del servofreno.

Los defectos de la vlvula de retencin, o el acoplamiento de la bomba, pueden ser reparados sustituyendo la Junta correspondiente o el componente defectuoso; pero si los defectos son del propio servofreno, deber sustituirse ste, pues no tiene posibilidad de reparacin.

Los frenos. Sistemas de mando y asistencia

mircoles, 11 de mayo de 2005

Vamos a estudiar los distintos sistemas demando y asistenciaen los frenosy cules son sus componentes, para ello vamos a hacer un despiece de los sistemas para explicar su estructura y funcionamiento de cada elemento, se puede considerar un documento bsico en la formacin tcnica de los sistemas de frenado.

1. Dibuja el esquema de un sistema de mando de frenos bsico y explica su funcionamiento, detallando el efecto de multiplicacin del esfuerzo.

2. Cita los requisitos que debe cumplir el sistema de mando de los frenos.

3. Explica la estructura y el funcionamiento de una bomba de frenos.

4. Qu funcin ejerce el orificio de compensacin en la bomba de frenos?

5. Describe la estructura y caractersticas de una bomba de frenos tndem para circuitos independientes.

6. Razona la necesidad de un corrector de frenado.

7. Explica la diferencia entre un repartidor de frenado y un compensador de frenada.

8. Describe la estructura y funcionamiento de un repartidor de doble efecto.

9. Explica el funcionamiento de un compensador activado por inercia.

10. Cita las caractersticas esenciales del lquido de frenos.

11. Dibuja el esquema de un servofreno y explica su funcionamiento.

LOS FRENOS: SISTEMAS DE MANDO Y ASISTENCIA.

1. Dibuja el esquema de un sistema de mando de frenos bsico y explica su funcionamiento, detallando el efecto de multiplicacin del esfuerzo.

Fig. 10.1. Estructura bsica del sistema de mando de los frenos.

El sistema principal de frenos es activado por un pedal situado en el interior del vehculo, que gobierna el conductor con su pie derecho. El esfuerzo sobre el pedal es transmitido a los frenos por medio de una instalacin hidrulica, en la que se dispone un cilindro maestro o bomba de frenos donde se genera la presin en el lquido, que es transmitida por las canalizaciones a los cilindros de rueda que accionan los frenos.

Este sistema de mando hidrulico es el utilizado actualmente en los vehculos de turismo; debido a que resulta silencioso en su funcionamiento y asegura esfuerzos idnticos en las ruedas de ambos lados del vehculo.Este sistema se basa en que los lquidos son prcticamente incompresibles y adems de acuerdo con el Principio de Pascal, la presin ejercida sobre un punto cualquiera de una masa lquida se transmite ntegramente en todas direcciones.

En la Fig. 10.1 vemos la disposicin elemental de un sistema hidrulico de frenos, constituido por un cilindro receptor para el accionamiento de las Zapatas y un cilindro de mando, cuyo mbolo se enlaza con el pedal de freno por medio de un sistema de palanca.

Cuando el conductor pisa el pedal, el empujador mueve al mbolo del cilindro maestro, el cual comprime y desplaza el lquido por la canalizacin hasta el cilindro de rueda, en donde se produce el desplazamiento de sus mbolos para aplicar las zapatas contra el tambor.

2. Cita los requisitos que debe cumplir el sistema de mando de los frenos.

Destacan:

Asegurar una reparticin del esfuerzo de frenado entre los ejes del vehculo, teniendo en cuenta los pesos soportados por los mismos durante la accin de frenado, con el fin de aprovechar la adherencia de las ruedas de una manera adecuada.

Asegurar una reparticin igual de los esfuerzos de aplicacin de las superficies de friccin de los frenos de las ruedas de un mismo eje.

Garantizar eventualmente un inicio del frenado del eje delantero sobre el trasero.

Resultar de fcil reglaje.

3. Explica la estructura y el funcionamiento de una bomba de frenos.

La bomba de frenos o cilindro maestro es la encargada de proporcionar la debida presin al lquido, envindolo a los cilindros de rueda, donde producir la aplicacin de las superficies flotantes.

En la Fig. 10.4 se muestra el despiece y seccin de una bomba de frenos, constituida por el cilindro (1), al que llega el lquido de frenos desde un depsito (8) acoplado a l y que puede salir por el conducto (9) hacia los cilindros de rueda. Dentro del cilindro (1) se desliza el pistn (4) provisto de una copela de goma (5), alojada en una garganta del pistn, que realiza la estanqueidad necesaria entre ste y el cilindro.

La brida (6) y su arandela marcan el tope de recorrido hacia atrs del pistn, que apoya en ellas en posicin de reposo. Por delante del mismo se sita la copela primaria (3) posicionada por un muelle y la Vlvula de doble accin (2). El pistn es accionado por la varilla de mando (10), que por su otro extremo se acopla al pedal del freno.

En posicin de reposo, la cmara (11) est llena de lquido que entra por el orificio (12), llamado de compensacin. En esta cmara tenemos ahora la presin atmosfrica, debido a su comunicacin con el depsito, el cual se halla sometido a esta misma presin. El muelle mantiene retirado contra su tope al pistn (4) y aplica contra su asiento a la vlvula (2), no existiendo comunicacin entre la cmara (11) y las canalizaciones de los cilindros de rueda. Por detrs de la copela primaria (3) entra lquido a la cmara (13), que proporciona un deslizamiento suave del pistn.

Cuando se pisa el pedal de freno, la varilla (10) empuja al pistn (4), que arrastra consigo hacia la izquierda a la copela primaria (39, que se abre de su periferia adaptndose perfectamente a las paredes del cilindro, evitando as las fugas hacia atrs del lquido encerrado en la cmara (11) que, durante el desplazamiento del pistn, va siendo comprimido. En este mismo espacio de tiempo, el muelle aplica contra su asiento a la vlvula cada vez ms fuerte.Mientras la copela (3) no tape el orificio de compensacin (12), por l sale un poco de lquido hacia el depsito, lo que supone una compensacin que evita brusquedad en el accionamiento de los frenos. Una vez tapado este orificio, el consiguiente desplazamiento del pistn hace subir la presin en la cmara (11) y, llegado un cierto instante, el valor de presin alcanzado es suficiente para abrir la vlvula (2), cuya guarnicin de goma es deformada dejando libres los orificios por los que puede salir el lquido a las canalizaciones.

Como las canalizaciones y los cilindros de rueda se encuentran llenos de este mismo lquido, al abrirse la vlvula (2) se transmite la presin obtenida en (11) a los cilindros de rueda, que producirn bajo este efecto la aproximacin de las superficies frenantes. Cuanta ms fuerza se ejerza en el pistn (4), mayor ser la presin alcanzada en la cmara (11), que al transmitirse a los cilindros de rueda producirn una accin de frenado ms enrgica.

La presin ejercida en el lquido produce el desplazamiento de los pistones de los cilindros de rueda, que aplican las zapatas contra el tambor. El espacio que van dejando libre en su desplazamiento va siendo llenado por el lquido que es enviado desde la bomba.

Durante el desplazamiento del pistn (4) del cilindro maestro, la cmara de compensacin (13) permanece en comunicacin con el depsito de lquido, a travs del orificio de comunicacin por detrs del de compensacin y, por tanto, a la presin atmosfrica.

Fig. 10.4. Despiece y seccin de la bomba de frenos.

4. Qu funcin ejerce el orificio de compensacin en la bomba de frenos?

Evitar brusquedades en el accionamiento de los frenos, comunicar el cilindro con el depsito y al mismo tiempo regular las presiones en ambos elementos, y adems compensar la dilatacin del lquido, que se produce con el calentamiento del mismo como consecuencia de una utilizacin persistente de los frenos.

5. Describe la estructura y caractersticas de una bomba de frenos tndem para circuitos independientes.

Debido a que si se produjera una fuga de lquido en cualquier punto de la instalacin, quedara inutilizado el sistema, se idearon los circuitos de frenos independientes, que consisten en dos circuitos hidrulicos independientes, que accionan por separado los frenos delanteros y los traseros en la mayor parte de los casos.

Tambin se pueden disponer los circuitos en equis, es decir, uno para la rueda derecha y trasera izquierda y el otro para las dos restantes. Otras veces, uno de los circuitos acciona la totalidad de los frenos y el otro, en el caso de los frenos de disco, mueve un sistema adicional de pastillas en los frenos delanteros.

En cualquiera de los casos, se necesita una bomba tndem, como la representada en la Fig. 10.9, consistente en un cilindro en el que se alojan los pistones (7) y (9), de los que este ltimo, llamado primario, es accionado directamente por el pedal de freno, mientras que el secundario (7) lo es por la accin del muelle (8) y la presin generada en la cmara (3). La interconexin de ambos pistones se realiza por el pulsador deslizante (13), que a partir de una determinada posicin del recorrido del mbolo primario hace tope y obliga a desplazarse simultneamente al mbolo secundario. La posicin de reposo se establece en el mbolo secundario (7) por medio del tornillo tope (10), y en el primario (9) por la fijacin trasera (14), similar a la de una bomba convencional.

Fig. 10.9. Bomba tndem para doble circuito independiente de frenos.

Por las canalizaciones (2) y (4) llega el lquido a los cuerpos de bomba (1) y (3) desde el depsito de lquido de frenos, y de estos cuerpos salen las canalizaciones (12) para las ruedas delanteras y (11) para las traseras, o bien para los dos circuitos conectados en cualquier otra disposicin de las mencionadas.

Al pisar el pedal de freno, el pistn (9) se desplaza a la izquierda, comprimiendo el lquido en el cuerpo de bomba (3). La presin obtenida se transmite a las ruedas delanteras por (12) y, al mismo tiempo, empuja al pistn (7) hacia la izquierda, el cual comprime el lquido del cuerpo de bomba (1), obtenindose en l una presin que se aplica a las ruedas traseras por (11).

6. Razona la necesidad de un corrector de frenado.

Cuando se frena un vehculo, parte de su peso se transfiere hacia el eje delantero, quedando el trasero deslastrado; por esto, la fuerza de frenado aplicada a ambos ejes no debe de ser igual y aunque se disponen en las ruedas delanteras unos cilindros receptores mayores, para obtener ms fuerza de frenado sobre ellas, sigue siendo necesario utilizar un mecanismo corrector de frenada que corrija la presin aplicada a las ruedas traseras en funcin de las circunstancias en que se produzca el frenado.

Adems el bloqueo de las ruedas traseras durante el frenado, es ms peligroso cuando se produce en las traseras, por eso los correctores de frenado, adecuan las fuerzas de frenado de las ruedas traseras, logrndose una mayor estabilidad en el frenado.

Tambin deben corregir la presin hidrulica en funcin de la carga y repartir la fuerza de frenado entre los ejes delantero y trasero en funcin de la deceleracin.

7. Explica la diferencia entre un repartidor de frenado y un compensador de frenada.

Ambos son dispositivos correctores de frenado:

un repartidor de frenado, solo acta en funcin de la presin que la bomba enva al circuito trasero de frenos, evitando que se bloquee.y un compensador de frenado, lo hace adems en funcin de la carga sobre el eje trasero.

8. Describe la estructura y funcionamiento de un repartidor de doble efecto.

Se trata de una vlvula acoplada al circuito trasero de frenos (Fig. 10.15).

En posicin de reposo (detalle 1), el pistn primario (P) est aplicado contra su apoyo (M) por la accin del muelle (R), lo mismo que ocurre con el pistn secundario (Q) bajo el efecto del muelle (r), alojados ambos en el interior hueco del pistn primario (P), el cual est provisto de dos orificios laterales (T), mientras que el (Q) dispone de una hendidura transversal (f), que establecen en conjunto un circuito directo hacia las ruedas en la posicin de reposo, en la cual el lquido pasa desde la entrada a travs de la hendidura (f) y los taladros (t) para llegar hasta la salida hacia las ruedas rodeando al pistn primario (P, entre ste y el cuerpo del repartidor), tal como indican las flechas.

Fig. 10.15. Fases del funcionamiento del repartidor de doble efecto.

Como la presin de envo aplicada a la seccin (C) supera el valor de tarado del muelle (R), el pistn primario (P) se desplaza hacia arriba, mientras que el secundario (Q) se mantiene en equilibrio, por un lado por la presin ejercida en su cara inferior y por otro por la fuerza del muelle (r) y la presin ejercida en su parte superior (la reinante en el circuito trasero de frenos9. En estas condiciones, el pistn primario hace tope y asiento en (N) cortando el circuito directo anteriormente establecido.

9. Explica el funcionamiento de un compensador activado por inercia.

En algunos vehculos, la presin aplicada a las ruedas traseras est gobernada por un compensador, cuya accin va en funcin de la deceleracin obtenida en el frenado. Este tipo de compensador se fija al chasis del vehculo en una posicin bien determinada, y en las cercanas de la bomba de frenos.

El dispositivo, lo constituye una vlvula de bola posicionada con un cierto ngulo (A, Fig. 10.22) con respecto a la horizontal. Cuando se acciona el freno, el lquido llega por (B), pasando a travs del difusor (C) y alrededor de la bola (D), hasta el conducto (F), alcanzando la salida (E) para los frenos traseros.

Fig. 10.22. Estructura del compensador de inercia.

Bsicamente abre o cierra un paso, en funcin de la inclinacin del vehculo durante la frenada.

10. Cita las caractersticas esenciales del lquido de frenos.

Actualmente se emplean aceites minerales o lquidos sintticos a base de poliglicol, al que se aaden en pequeas cantidades unos Aditivos para limitar la degradacin por el calor y neutralizar los componentes corrosivos. Un lquido de frenos debe de cumplir las siguientes exigencias:

Deber tener una temperatura de ebullicin elevada, que en general oscila entre 230 y 240 C para un lquido nuevo.

El lquido de frenos es higroscpico, es decir, capaz de absorber humedad, por cuya causa, si el contenido de agua supera el 3%, la temperatura de ebullicin desciende de 80 a 90 C, lo que implica la sustitucin del lquido y adems no debe utilizarse uno nuevo que se haya mantenido durante un tiempo prolongado en contacto con el aire.

Dado que el lquido de frenos est en contacto permanente con los componentes del circuito (caucho, Cobre, Acero, etc.), deber poseer propiedades anticorrosivas que impidan la interaccin qumica entre ellos, que supondra el deterioro de los componentes. Nunca se debe de mezclar un lquido mineral con otro sinttico.

Los lquidos de frenos sufren una ligera degradacin durante los primeros meses de utilizacin, debido a su poder de absorcin de la humedad; pero transcurrido un cierto tiempo se llega a la estabilizacin de la tasa de humedad, de manera que no es necesario el cambio del lquido.

Sin embargo, cuando se realizan intervenciones en el circuito de frenos, como el cambio de un cilindro receptor, en las cuales se rompe la hermeticidad del circuito, es imprescindible realizar el cambio total del lquido de frenos. Los fabricantes recomiendan el cambio cada 80.000 Km. o dos aos.

11. Dibuja el esquema de un servofreno y explica su funcionamiento.

Fig. 10.25. Dispositivo de asistencia de frenado.

Su misin es facilitar la accin de frenado, permitiendo que el conductor realice un menor esfuerzo sobre el pedal del freno y aumentando la eficacia de frenado.

Esto se puede conseguir por una depresin creada en el motor, o por la accin de una bomba de vaco.

En vehculos con motor de gasolina, la depresin necesaria para el funcionamiento del servofreno se toma del propio colector de admisin. Esta depresin es variable y depende de la rotacin del motor. Este inconveniente se subsana utilizando una bomba de vaco, cuya capacidad es 10 veces la Cilindrada del motor. De esta manera sustituimos las depresiones instantneas por una depresin media, logrndose una accin ms regular del servofreno y la pasibilidad de utilizarlo durante la parada del motor.

En los vehculos diesel, donde la admisin de aire es constante, la depresin en el colector de admisin es baja, es necesaria una bomba de vaco para accionar el servofreno. Adems se hace imprescindible la utilizacin de un depsito de vaco, puesto que la accin de la bomba es menos instantnea que la de una bomba de vaco en el colector de admisin.

En los turismos se utilizan dos tipos de servofreno:

El Mastervac, que se acopla entre el pedal y la bomba de freno.

El Hidrovac, que se acopla entre la bomba de freno y los cilindros receptores.

En la Fig. 10.25 se muestra un esquema de un servofreno, cuyo pistn de mando (5) se aloja en un cilindro formando las cmaras (4) y (6), que pueden comunicarse entre s a travs de la vlvula (2).

A su vez, la cmara (4) puede ser puesta en comunicacin con la atmsfera a travs de la vlvula (1), mientras que la cmara (6) se encuentra permanentemente comunicada con la depresin reinante en los colectores de admisin (3). El pistn (5) se enlaza por un lado con el pedal de frenos y por el otro con la bomba de frenos, bien directamente, como en el caso del Mastervac, o por medios hidrulicos como ocurre en el Hidrovac.

12. Describe la estructura y funcionamiento de un servofreno Mastervac.

En los servofrenos Mastervac, la bomba de frenos est emplazada sobre el propio servofreno. La Fig. 10.28 se ve este modelo, constituido por un cilindro en el que se aloja el pistn (9), que forma las cmaras (7) y (10), as como una vlvula de control (3) incorporada al pistn y a la vez unida al pedal de freno por la varilla de empuje (1). Esta vlvula regula la asistencia o la suprime en funcin del esfuerzo ejercido sobre el pedal de freno, y comprende un pistn (3), un disco de reaccin (8), un orificio de vaco (2), que puede comunicar las cmaras (7) y (10), y otro de puesta en atmsfera (6).

El cilindro maestro est fijado a la carcasa de la cmara de vaco (10) y mandado por un vstago de empuje (119 que parte del pistn (3). El mbolo (9) est montado sobre un diafragma de caucho y forma las dos cmaras independientes (7) y (11), que en la posicin de reposo estn intercomunicadas entre s y sometidas a la depresin del motor.

Fig. 10.28. Estructura del servofreno Mastervac.

Sistemas de frenos. Fundamentos

martes, 10 de mayo de 2005

Es este documento vamos a aprender la estructura y funcionamiento de los sistemas de frenado bsicos, sus distintos tipos de montaje y las piezas que lo conforman, a su vez se explicar varios conceptos sobre reparticin de fuerzas de frenado.

1. Explica la funcin de un sistema de frenos y las cualidades que debe reunir.

2. Describe la estructura de un freno de tambor y otro de disco.

3. Explica cmo se reparte la fuerza de frenado en un vehculo.

4. Qu es la distancia de parada? De qu depende?

5. Razona por qu frena ms la zapata primaria que la secundaria.

6. Cita las disposiciones adoptadas para repartir los esfuerzos entre ambas Zapatas.

7. Describe la constitucin de un sistema de reglaje automtico de las zapatas y explica su funcionamiento.

8. Cita las ventajas que representan los frenos de disco frente a los de tambor.

9. En qu consiste la disposicin de montaje flotante de la pinza de frenos?

10. Por qu no se requiere reglaje de aproximacin en los frenos de disco?

11. Describe la estructura del freno de mano.

SISTEMAS DE FRENOS. FUNDAMENTOS.

1. Explica la funcin de un sistema de frenos y las cualidades que debe reunir.

Su principal funcin es disminuir o anular progresivamente la velocidad del vehculo, o mantenerlo inmovilizado cuando est detenido.

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

Un freno es eficaz, cuando al activarlo se obtiene la detencin del vehculo en un tiempo y distancia mnimos.

La estabilidad de frenada es buena cuando el vehculo no se desva de su trayectoria.

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

2. Describe la estructura de un freno de tambor y otro de disco.

Un freno de tambor (Fig. 9.2), 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 accin del bombn (C), producindose en este caso el frotamiento de ambas partes.

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

Fig. 9.2. Dispositivo de frenado de tambor y zapatas.

Detalle freno de tambor.

Frenos de disco: sustituyen el tambor por un disco (Fig. 9.3), que tambin 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 mbolo (D) y pinza de freno (C), que se aplican lateralmente contra l deteniendo su giro. Suelen ir convenientemente protegidos y refrigerados, para evitar un calentamiento excesivo de los mismos.

Fig. 9.3. Dispositivo de freno de disco.

Detalle de freno de disco ventilado.

Detalle de freno de disco.

El calentamiento excesivo de los frenos disminuye la adherencia del material empleado en los forros de las zapatas, al mismo tiempo que dilata el tambor, que queda ms separado de ellas, por cuyas causas aparece el fenmeno llamado fading, que es una prdida temporal de la eficacia de los frenos. Una vez que se enfran vuelve la normalidad. Este fenmeno aparece tambin cuando el lquido de frenos es de mala calidad y se vaporiza parcialmente en los bombines.

3.Explica cmo se reparte la fuerza de frenado en un vehculo.

Se reparte de manera desigual, pues al ser frenado un vehculo que se encuentra en movimiento (Fig. 9.7), 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 vehculo de su parte delantera, mientras que en la trasera ocurre lo contrario. Decimos que el peso del vehculo ha sido transferido en parte al eje delantero, al mismo tiempo que el trasero se ha deslastrado.

Fig. 9.7. Esfuerzos desarrollados en la accin de frenado.

Debido a esto la fuerza de frenado debe de estar repartida entre los ejes con relacin al peso soportado por los mismos; dependiendo de la Distribucin de los distintos mecanismos, como motor, caja de velocidades, depsito de combustible, etc., y de la transferencia de peso al frenar (que depende fundamentalmente de la altura del centro de gravedad), peso total del vehculo 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 provocaran la inestabilidad del vehculo en las frenadas.

4. Qu es la distancia de parada? De qu depende?

Se llama as al espacio recorrido por el vehculo desde que se accionan los frenos hasta que se detiene completamente.

La distancia de parada depende de la presin que se ejerza sobre el pedal del freno (fuerza de frenado), de la fuerza de adherencia del neumtico con el suelo, de la velocidad con que marcha el vehculo en el momento de frenar, de la fuerza y direccin del viento, etc. No dependiendo para nada del peso del vehculo, sino del cuadrado de la velocidad y de la eficacia de los frenos. Por esto, la distancia de parada es igual para un vehculo pesado que para un turismo, siempre que la velocidad y eficacia de los frenos sean las mismas.

5. Razona por qu frena ms la zapata primaria que la secundaria.

Segn la disposicin de montaje de las zapatas y del bombn de accionamiento se obtienen diferentes efectos de frenado. En la Fig. 9.11 se ha representado una disposicin de las zapatas, en las que ambas se unen al plato en los puntos (A) y (B). Si el tambor gira a izquierdas, como se ha representado, cuando se produce la accin de frenado la zapata izquierda se acua contra el tambor, mientras que la derecha es empujada por l, debido a las fuerzas puestas en Juego.

Esto provoca que la zapata izquierda (primaria) frene ms que la derecha (secundaria).

Fig. 9.11. Fuerzas desarrolladas en la accin de frenado en los frenos de tambor.

6. Cita las disposiciones adoptadas para repartir los esfuerzos entre ambas zapatas.

Para repartir equilibradamente los esfuerzos en ambas zapatas y en toda su superficie, se recurre a diversa disposiciones, destacando las siguientes:

Utilizacin de guarnituras de diferentes coeficientes de Rozamiento.Utilizacin de guarnituras de superficies diferentes.Accionando las zapatas con fuerzas desiguales.Modificando las zapatas con fuerzas desiguales.Modificando los dispositivos de fijacin al plato.Modificando los dispositivos de mando de las zapatas.

7. Describe la constitucin de un sistema de reglaje automtico de las zapatas y explica su funcionamiento.

El Desgaste que se produce en las frenadas debido al rozamiento de las zapata contra el tambor, hace que aquellas queden cada vez ms separadas de ste en posicin de reposo, lo que supone un mayor recorrido muerto en la accin de frenado y el envo de mayor cantidad de lquido desde la bomba.

Para corregir esto se debe de realizar un reglaje peridico de los frenos, que consiste en aproximar las zapatas al tambor lo mximo posible, pero sin que llegue a producirse el rozamiento entre ambos. Para realizar esta funcin se colocan en este tipo de freno unas excntricas (Fig. 9.18) que limitan el recorrido tope de las zapatas hacia su posicin de reposo. Mediante ellas se aproximan las zapatas al tambor cuanto sea necesario.

Fig. 9.18. Sistema de excntricas para el reglaje de aproximacin de las zapatas.

Las excntricas forman cuerpo con un eje, cuyo extremo posterior sobresale por la parte trasera del plato portazapatas, siendo as accesibles aun con la rueda montada, lo cual supone que la operacin de reglaje puede ser efectuada sin necesidad de desmontar ningn componente.Hoy en da, la mayora de vehculos disponen de un sistema de reglaje automtico para sus frenos de tambor.

La Fig. 9.19 muestra en alzada y vista superior uno de los sistemas de reglaje automtico, utilizado por Bendix.

Esta constituido por una palanca (C), que articula en su parte superior con la zapata primaria, que en su extremo inferior est 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 (L) de la palanca (C). Ambas zapatas se mantienen en posicin de reposo por la accin del muelle (R).

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

Fig. 9.19. Reglaje automtico de aproximacin de las zapatas.

En la Fig. 9.20 se muestra un dispositivo Girling de reglaje automtico, 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 (L) 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 (L), fijndose a ella tambin mediante un muelle.

Fig. 9.20. Despiece de un sistema de reglaje automtico de las zapatas.

Otro de los sistemas de reglaje automtico utilizados actualmente es el representado en la Fig. 9.22, en el cual el conjunto regulador est formado por una bieleta provista de un rodillo estriado fijado a ella, con el cual engrana la leva (L), que se mantiene aplicada contra el rodillo por la accin 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 tambin 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).

Fig. 9.22. Dispositivo de reglaje automtico de las zapatas.

8. Cita las ventajas que representan los frenos de disco frente a los de tambor.

Las principales ventajas son:

El equilibrio de las presiones en ambas caras del disco suprime toda reaccin sobre el eje (delantero o trasero) del vehculo; adems, estas presiones axiales no producen deformaciones de la superficie de frenado.

La dilatacin transversal bajo el efecto del aumento de temperatura tiende a disminuir el juego entre disco y pastillas; de todas formas, esta dilatacin es ms pequea que la radial de los frenos de tambor, lo que facilita el reglaje y simplifica los dispositivos de reglaje automtico.

El disco se encuentra al aire libre y, por ello, su refrigeracin est asegurada, retardndose la aparicin del fading.

Los cilindros de freno estn situados en el exterior y son mejor refrigerados que en los frenos de tambor, resultando ms difcil la aparicin del fading por aumento de temperatura del lquido de frenos.

Menor peso total, que en un automvil de turismo puede llegar a suponer hasta 100 Kg.

Mayor facilidad de intervencin y sustitucin de las guarnituras.

9. En qu consiste la disposicin de montaje flotante de la pinza de frenos?

Consiste en montar un nico pistn que aplica una de las pastillas contra el disco bajo la accin de la fuerza hidrulica, mientras que la reaccin de este esfuerzo desplaza todo el estribo a la derecha, aplicando la otra pastilla contra el disco en la cara opuesta, hasta la obtencin del equilibrio entre ambas fuerzas.

Fig. 9.27. Montaje flotante de la pinza de frenos.

10. Por qu no se requiere reglaje de aproximacin en los frenos de disco?

Porque cuando cesa la accin de frenado, una vez que disminuye la presin hidrulica, el propio alabeo del disco hace que las pastillas se separen ligeramente de l. A una distancia mnima, sin que lleguen a rozar. Con este movimiento retrocede el pistn al mismo tiempo la distancia necesaria, adaptndose el recorrido al desgaste de as pastillas.

11. Describe la estructura del freno de mano.

En la Fig. 9.33, se aprecia el mando del freno de mano, a travs de una palanca (1, emplazada entre los asientos delanteros del vehculo), 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 unin (2) en otros cables de acero (3), que se acoplan en cada una da las ruedas.

Fig. Estructura del freno de mano.