FRENOS DE POTENCIA
ASISTENTE (BOOSTER)
• Cuando la mayoría de vehículos usaban
frenos de tambor no era necesario el uso
de frenos de potencia puesto que de
forma natural proveían su propia
asistencia de potencia en el frenado.
• Hoy en día la mayoría de los automóviles
usan frenos de disco, o al menos en las
ruedas delanteras y por lo tanto requieren
frenos de potencia.
• El asistente para frenos (Booster,
hidrovac) utiliza el vacío proporcionado en
el motor para multiplicar la fuerza que
actúa sobre el cilindro maestro cuando el
conductor presiona con su pie al pedal de
freno.
• El asistente para freno es un recipiente
metálico que contiene una válvula y un
diafragma así como una barra que pasa a
través del centro del recipiente metálico.
• Se conecta de un lado con el cilindro
maestro y del otro con la conexión del
pedal de freno.
Cilindro maestro - Asistente
• Otro elemento importante es la válvula
check. Es una válvula de una sola vía que
solo permite que el aire sea extraído del
asistente de frenado.
• Si el motor es apagado o existe una fuga
en la manguera de vacío esta válvula
asegura que el aire no entre al asistente
• Su importancia radica en que ante la
eventualidad de la detención del motor
(p.e se quede sin combustible) el
conductor aun disponga de suficiente
asistencia en el frenado para detener el
vehiculo de forma segura.
• En los vehículos propulsados por
gasolina los motores suministran el vacío
adecuado para la operación del asistente.
• No ocurre igual con los motores diesel ya
que ellos no producen vacío y por lo tanto
usan una bomba de vacío adicional para
la operación del asistente.
Asistente en Acción
• En un vehiculo equipado con hidrovac, el
pedal de freno empuja una barra que pasa
a través de asistente hasta en cilindro
maestro así actuando sobre el pistón del
cilindro maestro.
• Cuando se toca el pedal del freno la barra
rompe el vacío al abrirse permitiendo que
entre aire al asistente en uno de los lados
del diafragma al tiempo que sella el vacio.
• Esta acción permite que aumente la
presión en un lado del diafragma de modo
tal que ayuda a empujar la barra lo que a
la vez empuja el pistón en el cilindro
maestro.
• En la medida que el pedal es liberado, la
válvula sella el suministro externo de aire
a la vez que abre de nuevo la válvula de
vacío.
• Esta acción restaura nuevamente el vacío
a ambos lados del diafragma, permitiendo
que todo retorne a su estado original.
HIDRAULICA
• La idea básica detrás de cualquier sistema
hidráulico es muy simple: la fuerza
aplicada en un punto es transmitida a otro
punto usando un fluido incompresible,
por lo general aceite de algún tipo.
• La mayoría de los sistemas de frenos
también multiplican la fuerza en el
proceso.
SISTEMA HIDRAULICO SIMPLE
• Como el aceite es incompresible la
eficiencia es muy buena, casi toda la
fuerza aplicada al primer pistón aparece
en el segundo pistón.
• Otra ventaja es que la tubería que conecta
a ambos cilindros puede ser de cualquier
longitud.
• Permite que la tubería pueda serpentear
alrededor de diferentes objetos que
separan a los dos cilindros.
• La tubería puede también dividirse de
modo tal que el cilindro maestro puede
accionar mas de un cilindro “esclavo”
o dependiente.
(ver próxima figura)
• Los sistemas hidráulicos permiten la
multiplicación de fuerza de manera fácil,
solo es necesario cambiar los tamaños de
cilindros y pistones con relación al otro
para lograrlo.
En la próxima figura se ilustra este
principio.
• Para determinar el factor de multiplicación
hay que primeramente observar el tamaño
de los pistones en la figura anterior.
Asumiendo que el pistón de la izquierda
tiene un diámetro de 2 pulgadas, mientras
que el pistón de la derecha tiene un
diámetro de 6 pulgadas:
Ar
2
donde A  area del piston
r  radio del piston
Ai area del piston de la izquierda
Ad area del piston de la derecha
Fi fuerza aplicada al piston de la izquierda
Fd fuerza aplicada al piston de la dercha
Pi  Pd presion del aceite en la tuberia
C om o am bas presiones son iguales :
Fd
Ad

Fi
Ai
; sust ituyendo
Fd
r
2
d

Fi
 ri
2
• Despejando:
 rd 
F d  Fi  
 ri 
 rd 
fm   
 ri 
2
2
fa cto r m u ltip lica d o r
•
Para el caso del ejemplo:
2
2
 rd 
6
fm        9
2
 ri 
•
Cuando se aplica una fuerza de 100 lbs en el cilindro izquierdo, se obtiene una
fuerza en el cilindro derecho que es 9 veces mayor, es decir una fuerza de 900 lbs
PEDAL DE FRENO SIMPLE
• El efecto de multiplicación por efecto
palanca producido por el pedal se aprecia
en la figura anterior:
Se puede apreciar que la distancia desde
el pedal hasta el pivote es 4 veces la
distancia entre el cilindro y el pivote. De tal
manera la fuerza en el pedal se
incrementa por un factor de 4 antes de ser
transmitida al cilindro.
• Como se vio anteriormente, el diámetro
del cilindro de freno es 3 veces mayor que
el diámetro del cilindro maestro, por lo
tanto la fuerza aplicada adicionalmente se
multiplica por 9. En su conjunto este
sistema incrementa la fuerza aplicada por
el pie del conductor por un factor de 36.
Si el pie del conductor aplica una fuerza
de 10 lbs sobre el pedal, se generan 360
lbs en la rueda, apretando las pastillas de
freno sobre el disco.
FRENOS DE DISCO
• La mayoría de los automóviles modernos
tienen frenos de disco en las ruedas
delanteras y algunos tienen frenos de
disco en las cuatro ruedas.
• El tipo más común de freno de disco en
los automóviles modernos es el de caliper
flotante de un solo pistón
• Las principales componentes son:
Las pastillas de freno.
El caliper o mordaza.
Cilindros.
Pistones.
Disco.
• Los frenos de disco auto ajustables de un
solo pistón se auto ajusta y se auto centra.
El caliper es capaz de deslizarse de lado a
lado de modo tal que se mueve al centro
cada vez que se aplica el freno.
• Las pastillas siempre mantienen un ligero
contacto con el disco debido a que no
existen resortes que permitan retirar las
pastillas del disco. Aunque los sellos y
bamboleo del disco permiten un pequeño
retiro.
• El que las pastillas mantengan un ligero
contacto es importante ya que si el pistón
se retrajera completamente en el cilindro,
obligaría al conductor hacer varias
aplicaciones del freno antes de poder
frenar.
FRENOS DE TAMBOR
• Funcionan bajo los mismos principios,
existen unas zapatas que presionan sobre
una superficie en rotación a la que se le
llama tambor.
• Tiene un numero mayor de componentes
que un freno de disco.
• Requieren mayor esfuerzo para hacerles
servicio.
• Son menos costosos de fabricar.
• Se les puede incorporar mecanismos para
frenado de emergencia mas fácilmente.
•
•
•
•
•
En el freno de tambor existen 2 zapatas.
Un pistón.
Un mecanismo de ajuste.
Un mecanismo para freno de emergencia.
Y muchos resortes.
• Cuando las zapatas entran en contacto
con el tambor se presenta un cierto grado
de auto bloqueo lo cual tiene el efecto de
presionar aun mas las zapatas contra el
tambor con mayor fuerza.
• Este efecto cuña permite el uso de
pistones mas pequeños que los usados en
frenos de disco.
• Debido al efecto cuña, las zapatas deben
ser separadas del tambor cuando se libera
el freno.
• Esta es la razón para la existencia de
algunos de los resortes.
• Otros resortes ayudan a mantener a las
zapatas en su lugar y el retorno al brazo o
palanca de ajuste después de que actúe.
• Para que los frenos de tambor funcionen
correctamente las zapatas deben
permanecer muy próximas al tambor sin
tocarlo.
• Si están lejos el pistón debe recorrer una
mayor distancia y requiere mas fluido y el
pedal llegaría mas próximo al piso del
automóvil.
• Por esta razón es necesario la presencia
de un mecanismo de ajuste.
• La mayoría de los frenos de tambor están
dotados de un mecanismo automático de
ajuste.
• Cada vez que el carro se detiene,
mientras esta en reversa, las zapatas son
arrastradas mas fuertemente hacia el
tambor.
• Cuando la separación es suficientemente
grande (entre tambor y zapatas), la
palanca de ajuste se mueve lo suficiente
para hacer avanzar un diente al
mecanismo.
• El mecanismo de ajuste tiene rosca, como
un tornillo de modo tal que se desatornilla
un poco cuando gira, alargándose para
reducir la separación.
• En algunos carros el mecanismo de ajuste
es activado por el freno de emergencia
(freno de mano) cuando este se aplica.
• Este tipo de mecanismo se desajusta si el
freno de mano no se usa por periodos
prolongados.
FRENO DE EMERGENCIA
• Trabaja independiente del sistema
principal de frenado.
• Consiste de un sistema sencillo actuado
por un cable.
• Cuando se activa, el cable hala una
palanca que a la vez empuja ambas
zapatas separándolas y produciendo el
contacto con el tambor.
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