frenos de potencia - servofreno

Frenos de Potencia

Ing. Jim Palomares Anselmo

http://forogilda.foroperu.org/

Frenos de Potencia

• Los frenos de Potencia tienen por finalidad multiplicar la fuerza aplicada en el pedal de frenos

• El Servofreno reduce el esfuerzo en el pedal y de igual manera el movimiento para aplicar los frenos.

• El freno de potencia consiste en la combinación del Servofreno y el cilindro maestro.

• Al Servofreno se le llama hay veces cabeza de potencia o “booster”

Frenos de Potencia

• Se emplean dos tipos de Servofreno en los vehículos actuales, pudiendo ser de vacío o hidráulica.

Frenos de potencia de vacío

• Proviene del múltiple de admisión del motor. Los pistones del motor bombean aire sacándolo del múltiple y con ello crean vacío.

• En la siguiente figura se conecta una manguera de vacío del múltiple de admisión al Servofreno.

• En los motores Diesel o en algunos motores a gasolina, se utilizan bomba de vacío, ya sean eléctricas o mecánicas. Las bombas de vacío eléctricas están accionadas por un motor eléctrico y trabajan cuando se la necesitan.

Frenos de potencia de vacío

Frenos de potencia de vacío con bomba eléctrica

Servofreno con interruptor que avisa cuando baja el vacío

Servofreno mecánico

Notas

• Si la bomba de vacío en el Servofreno con interruptor no responde o existen otros problemas de vacío, el interruptor también hace que se encienda una luz de advertencia en el tablero de instrumentos.

• La bomba de vacío mecánica está accionado por el motor a través de una banda. Estas bombas de vacío mecánicas trabajan en forma continua, siempre que el motor este trabajando.

Frenos de potencia hidráulica

• Los Servofrenos hidráulicos que se emplean en los vehículos actuales obtienen su energía de dos fuentes.

• La primera es del sistema de dirección hidráulica en el cual la presión proviene de la bomba de la dirección hidráulica como vemos en la siguiente figura:


• La otra fuente de fuerza hidráulica es una bomba hidráulica impulsada por motor eléctrico que suministra presión al Servofreno.

• Los Servofrenos hidráulicos accionadas por motor eléctrico están por lo general integradas por: la bomba, el motor eléctrico, el Servofreno y el cilindro maestro. Ver siguiente figura:

Servofreno de vacío con diafragma sencillo

• Este Servofreno deriva su nombre del hecho de que tiene un solo diafragma.

• La mayor diferencia de presión teóricamente posible sucede cuando se utiliza vacío a una presión de 14,7 PSI a nivel del mar.

• La siguiente figura muestra un corte simplificado de un Servofreno. El diafragma está fijado a la caja en su alrededor, y la divide en dos partes. Si el pedal de freno está sin


• presionar, entonces existe vacío en ambos compartimientos.

• Cuando se presionan los pedales de frenos, la válvula de aire abre el compartimiento trasero haciendo pasar el aire atmosférico, mientras que la válvula de control de vacío sella el compartimiento delantero para mantenerlo bajo vacío como se muestra en la siguiente figura:


• La diferencia de presión producida por el empuje del compartimiento trasero, crea una fuerza que se aplica al cilindro maestro.

• El diafragma de una unidad pequeña, tiene una superficie aproximada de 48 pulgadas cuadradas (algo más de 300 centímetros cuadrados). De modo que tan solo con un pequeño empuje, se puede generar una fuerza bastante apreciable.


• En las dos figuras anteriores vistas, al lado del diafragma existe vacío, por este motivo se le denomina también unidad suspendida de vacío.

• Anteriormente algunos servofrenos estaban suspendida en aire. Existía aire en ambos lados del diafragma y se admitía vacío en la cámara delantera para generar la fuerza al momento de presionar el pedal de frenos. Las unidades suspendidas en aire se descontinuaron en la primera parte de la década de 1960.


• En la siguiente figura observamos un corte transversal de un Servofreno de vacío con diafragma sencillo.

• Consiste en una caja delantera y trasera unidas entre si. La caja delantera contiene una válvula de retención. Se introduce el vacío que viene del múltiple de admisión a través de esta válvula. Su función es retener el vacío así haya interrupción. Por ejemplo, si se para el motor, quedará vacío para frenar 2 o 3 veces con Servofreno.


• El diafragma va junto a una placa que descansa en la varilla de la válvula, observando que la válvula de control va colocada a la entrada y la varilla de empuje y el disco de reacción va colocado hacia adelante.

• La varilla de la válvula va conectada con el pedal de freno y la varilla de empuje hidráulica va conectada con el pistón primario del cilindro maestro.

Funcionamiento

• Se suministra vacío al compartimiento de la caja delantera.

• En la siguiente figura, observamos que el pedal de freno no está presionado, entonces la válvula de control evita la entrada del aire y permite que succione vacío por la caja delantera.

• Existiendo vacío en ambos lados del diafragma, el resorte de retroceso mantiene al diafragma pegado a la caja trasera.

Funcionamiento

Funcionamiento

• En la siguiente figura cuando se pisa el pedal de freno, se mueve hacia adelante la varilla de la válvula, ocasionando que la válvula de control cierre el paso de vacío al compartimiento trasero y al mismo tiempo admita aire a través de la caja trasera.

• Cuando existe aire a presión atmosférica en el compartimiento de la caja trasera y existe vacío en el compartimiento de la caja delantera, se crea una fuerza en el diafragma y placa que los mueve hacia adelante, multiplicando la fuerza del pedal.

Funcionamiento

Funcionamiento

• Cuando la varilla de empuje realiza presión sobre el pistón primario del cilindro maestro, el pistón primario reacciona en sentido contrario, ocasionando una fuerza de regreso, dando al conductor la sensación de la acción de aplicar los frenos.

• Si se suelta un poco el pedal de freno, la válvula de control evitará que entre más aire por la caja trasera y al mismo tiempo evitará que el vacío ingrese al compartimiento trasero.

Funcionamiento

• De esta manera se crea un estado de fuerzas equilibradas conocido como estado estacionario.

• Si falla la válvula de retención o el suministro de vacío en el Servofreno, los frenos trabajarán solo mediante esfuerzo manual. La fuerza se transmite en forma directa desde el pedal de freno hasta el cilindro maestro.

Variaciones de diseño de Servofreno

• Las tres siguientes figuras observamos diferentes variaciones de Servofrenos de diafragma sencillo. En la primera figura observamos un Servofreno fabricado por una compañía estadounidense. En la segunda figura observamos algunos servofrenos fabricados fuera de Estados Unidos. En la tercera figura observamos un modelo estadounidense antiguo, en la cual se utiliza palancas. La fuerza de reacción en la varilla de pistón (6) se aplica a las palancas (2) a través de la palanca (1).

Variaciones de diseño de Servofreno

Servofreno con diafragma en tándem

• Un Servofreno con diafragma en tándem tiene dos diafragmas instalados en paralelo dentro de la unidad.

• Este diseño es el resultado de la necesidad de dar más refuerzo de potencia, sin aumentar el tamaño del diafragma, y con ello el tamaño del Servofreno.

• En la siguiente figura observamos el Servofreno en tándem, el cual está separado en cuatro cámaras mediante dos diafragmas

Servofreno con diafragma en tándem

Falla de vacío

• Si falla la válvula de retención o el suministro de vacío en el Servofreno en tándem, los frenos trabajarán solo mediante esfuerzo manual. La fuerza se transmite en forma directa desde el pedal de freno hasta el cilindro maestro.

Servofreno hidráulico con accionamiento externo

• El Servofreno hidráulico con accionamiento externo, obtiene su energía de la bomba de la dirección hidráulica.

• En la siguiente figura observamos el Servofreno sin intervenir con el funcionamiento de la dirección.

• La presión hidráulica de la bomba se dirige al Servofreno hidráulico.


• Cuando se pisa el pedal de freno, algo de presión lo emplea el Servofreno, pasando el resto directamente a la dirección hidráulica.

• La bomba se distribuye de tal manera que pueden estar trabajando tanto el Servofreno como la dirección hidráulica, sin interferirse entre si.

• Las presiones hidráulicas que se emplean en los servofrenos hidráulicos, se miden por lo general


• en cientos de PSI, y son muchos mayores que las que se encuentran en los Servofrenos de vacío.

• Se emplean dos líquidos diferentes en este sistema: la hidrolina para la dirección hidráulica y el Servofreno y el líquido de freno para el cilindro maestro y el sistema de frenos.

Bibliografía

• Manual de reparación de sistemas de frenos, suspensión y dirección automotrices.

• Brake System Parts Manufacturers Council PHH (Prentice Hall).

frenos de potencia - servofreno

Technology