UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE DEPARTAMENTO DE ENERGÍA Y MECÁNICA INGENIERÍA AUTOMOTRIZ MANTENIMIENTO MECÁNICO AUTOMOTRIZ II
TEMA: SISTEMA DE FRENO SUBTEMA: FRENOS HIDRÁULICOS
INTEGRANTES: HENRY INTEGRANTES: HENRY PAUCAR DENIS UGEÑO JAIME LEÓN 21 de Julio del 2014
TEMA: SISTEMA DE FRENOS SUBTEMA: FRENOS HIDRÁULICOS OBJETIVOS: Identificar y definir definir los componentes del del sistema de frenos y conocer conocer sus principios de funcionamiento Realizar el montaje y desmontaje de cada componente componente del sistema de frenos frenos Conocer el correcto mantenimiento del sistema de frenos
MARCO TEORICO 1.
SERVOFRENO Es el elemento que se utiliza para ayudar al conductor en la acción de frenado. La acción del servofreno se suma a la fuerza ejercida por el conductor sobre el pedal de freno, con el fin de mejorar la frenada. El servofreno se fue implantando en todos los vehículos a medida que estos ganaban en peso y potencia. El servofreno funciona por medio del vacío generado en el colector de admisión del propio motor del vehículo. En los motores otto este vacío es suficiente para el funcionamiento del servofreno, pero en los motores Diesel, la depresión reinante en el colector de admisión no es suficiente y se necesita de una bomba de vacío auxiliar. En los automóviles se utilizan principalmente dos tipo s de servofreno: 1. 2.
El "Hidrovac" que se instala entre la bomba de frenos y los cilindros receptores El "Mastervac" que se instala entre el pedal de freno y la bomba.
El Mastervac se tiene que ubicar teniendo en cuenta la situación del pedal de freno, mientras que el Hidrovac se puede instalar en cualquier sitio del vano motor. Cualquiera que sea el tipo de servofreno utilizado, se tiene que garantizar que en caso de fallo de éste, el sistema de frenos tiene que seguir funcionando. En caso de avería del servo, los frenos son accionados únicamente por la fuerza del conductor sobre el pedal.
Figura 1 - Servofreno
SERVOFRENO HIDROVAC Este servofreno tiene ventaja principal que puede ubicarse en cualquier parte del vehículo, ya que puede ser accionado hidráulicamente a distancia. Este conjunto está c onstituido (figura inferior) por tres elementos básicos de funcionamiento, formados por: un cilindro hidráulico, un cuerpo de vacío y una válvula de control. 1.
Cilindro hidráulico
TEMA: SISTEMA DE FRENOS SUBTEMA: FRENOS HIDRÁULICOS OBJETIVOS: Identificar y definir definir los componentes del del sistema de frenos y conocer conocer sus principios de funcionamiento Realizar el montaje y desmontaje de cada componente componente del sistema de frenos frenos Conocer el correcto mantenimiento del sistema de frenos
MARCO TEORICO 1.
SERVOFRENO Es el elemento que se utiliza para ayudar al conductor en la acción de frenado. La acción del servofreno se suma a la fuerza ejercida por el conductor sobre el pedal de freno, con el fin de mejorar la frenada. El servofreno se fue implantando en todos los vehículos a medida que estos ganaban en peso y potencia. El servofreno funciona por medio del vacío generado en el colector de admisión del propio motor del vehículo. En los motores otto este vacío es suficiente para el funcionamiento del servofreno, pero en los motores Diesel, la depresión reinante en el colector de admisión no es suficiente y se necesita de una bomba de vacío auxiliar. En los automóviles se utilizan principalmente dos tipo s de servofreno: 1. 2.
El "Hidrovac" que se instala entre la bomba de frenos y los cilindros receptores El "Mastervac" que se instala entre el pedal de freno y la bomba.
El Mastervac se tiene que ubicar teniendo en cuenta la situación del pedal de freno, mientras que el Hidrovac se puede instalar en cualquier sitio del vano motor. Cualquiera que sea el tipo de servofreno utilizado, se tiene que garantizar que en caso de fallo de éste, el sistema de frenos tiene que seguir funcionando. En caso de avería del servo, los frenos son accionados únicamente por la fuerza del conductor sobre el pedal.
Figura 1 - Servofreno
SERVOFRENO HIDROVAC Este servofreno tiene ventaja principal que puede ubicarse en cualquier parte del vehículo, ya que puede ser accionado hidráulicamente a distancia. Este conjunto está c onstituido (figura inferior) por tres elementos básicos de funcionamiento, formados por: un cilindro hidráulico, un cuerpo de vacío y una válvula de control. 1.
Cilindro hidráulico
El cilindro hidráulico está formado por un cuerpo de bomba (1), que se comunica con la válvula de control por el conducto (23), y los orificios de entrada (5) y salida del líquido (6), procedente de la bomba principal de frenos, hacia las canalizaciones de las ruedas. Por su interior se desplaza un émbolo (2) unido mecánicamente, por medio del vástago (10), al plato (8) situado en el cuerpo de vacío, que se mantienen en su posición de reposo por medio del muelle (12) situado en la parte anterior del plato. 2.
Cuerpo de vacío El cuerpo de vacío, formado de chapa y cerrado herméticamente, lleva en su interior al plato (8) que hace de émbolo y separa herméticamente las dos cámaras de vacío (A) y (B) por medio de la junta (7). Estas dos cámaras cá maras se comunican con la toma de vacío a través de la válvula de control.
3.
Válvula de control La válvula de control está formada por un cuerpo de válvulas unido con tornillos a la tapa (11) del cuerpo de vacío. En su interior se forman dos cámaras (C) y (D), separadas por una membrana elástica (15), que se comunican a través de una válvula (17) unida al pistón (16) accionado por el líquido de frenos. Ambas cámaras se comunican a su vez con la toma de vacío y con las cámaras formadas en el cuerpo de vacío. La válvula (18) pone en comunicación la parte superior del cuerpo de válvulas con el aire exterior a través de un filtro (21) y se mantiene cerrada en su posición de reposo por la acción del muelle (19).
Figura 2 - Esquema interno del servofreno Hidrovac
Funcionamiento Posición de reposo En su posición de reposo (figura inferior) el plato (8) y el pistón (2) se encuentran situados, por la acción del muelle (12), en la parte posterior del servofreno (parte derecha del dibujo), mientras que las cámaras anterior (A) y posterior (B) del cuerpo de vacío se encuentran sometidas a la depresión creada por el vacío interno en ellas.
En esta posición, el circuito hidráulico procedente de la bomba que llega al circuito hidráulico del servofreno, pasa por el interior del pistón (2) a través de la válvula (3), situada en él, y que permanece abierta por la presión del líquido a las canalizaciones de las ruedas. De esta forma, si se produce una avería en el servofreno o fallos en el circuito se vacío que impide el funcionamiento del mismo, el sistema hidráulico queda establecido a través del émbolo, funcionando, en este caso, como un sistema simple sin el servofreno.
Figura 3 - Funcionamiento - posición de reposo
Posición de frenado Al accionar los frenos (figura inferior) el líquido a presión, procedente de la bomba, entra por el orificio (5), pasa por el conducto (23) y actúa sobre el émbolo (16) de la válvula de control, que cierra la válvula (17) incomunicando las dos cámaras de la válvula (C) y (D). A su vez abre la válvula de aire (18) pasando éste a la cámara posterior (B) del cuerpo de vacío, a través del conducto (22), mientras que la cámara anterior (A) sigue sometida al vacío. La depresión existente en la cámara anterior (A), ayudada por la presión atmosférica, al entrar en la cámara posterior (B), hace avanzar el plato (8) en el sentido indicado, desplaza el pistón (2) del cilindro hidráulico que cierra la válvula e impulsa el líquido a presión hacia los bombines de las ruedas. Como se puede observar, sobre el émbolo del cilindro hidráulico actúan la fuerza de empuje del servofreno y la presión del líquido transmitido por la bomba, por lo que la presión total de salida del líquido hacia los bombines de las ruedas es la suma de ambos efectos.
Figura 4 - Posición de frenado
Gráficas de presiones de frenado En la gráfica inferior se pueden ver las curvas de presión de frenado; "con" o "sin" servofreno para una misma fuerza ejercida sobre el pedal de freno. En la gráfica podemos destacar tres zonas de funcionamiento:
Presión comprendida entre 0 y 6 kgf/cm2; que resulta ser presión mínima de funcionamiento del servo; la válvula de control no actúa y la presión transmitida a los bombines de las ruedas es la suministrada por la bomba.
Presión comprendida entre 6 y 25 kgf/cm2; la presión de salida a las canalizaciones es la correspondiente a la acción combinada del servofreno y la bomba, cuyos esfuerzos se suman aumentado progresivamente. Presiones superiores a los 25 kgf/cm2; las líneas siguen paralelas, ya que el servo no transmite más presión por haber llegado al límite máximo de vacío (unos 500 mm de mercurio).
Figura 5 - Gráfica de presión de frenado
Reversibilidad de frenado El efecto de funcionamiento del servofreno es reversible, ya que como los desplazamientos del líquido, por efecto de un mayor recorrido del émbolo en el cilindro hidráulico son mayores que los desplazamientos en la bomba, el resultado obtenido se transforma en un menor recorrido del pedal y, por tanto, exige un menor esfuerzo por parte del conductor para obtener el mismo efecto de frenado. SERVOFRENO MASTERVAC Este sistema se emplea cuando las condiciones de in stalación lo permiten, ya que es posible simplificar la instalación al ir unida la bomba y el pedal de freno al servofreno (figura inferior).
Figura 6 - SERVOFRENO MASTERVAC
Al igual que en el sistema Hidrovac, la depresión actúa en el interior de su cilindro de depresión en la situación de reposo, penetrando aire a la depresión atmosférica solo durante el frenado. El vástago (1) se une al pedal del freno (15) y el vástago (11) empuja al pistón del cilindro principal (10) que va acoplado al servofreno. Las partes principales de este mecanismo son:
Una cámara de vacío. Una válvula de control.
Un cilindro principal o bomba.
Figura 7 - Servofreno Mastervac
Posición de reposo Cuando el vehículo está en marcha y los frenos en reposo la depresión obtenida del colector de admisión se transmite por las cámaras (A) y (B) a través del émbolo de vacío (12) y de la válvula de control. Con la válvula en la posición de reposo el orificio (14) de paso de aire a la presión atmosférica está cerrado y el orificio (2) de entrada de la depresión a través del émbolo de vacío está abierto, permitiendo así el paso de la depresión de la cámara (A) a la (B). La membrana (16) del émbolo de vacío (12) está entonces equilibrada por el vacío y a la vez es mantenida en la posición de reposo por el resorte de retroceso (4).
Figura 8 - Posición de reposo del servofreno - Mastervac
Posición de funcionamiento Cuando se accionan los frenos (figura inferior), la varilla de empuje (1) y el émbolo válvula (3) se desplazan hacia la derecha, dentro del émbolo de vacío (12), cerrando el orificio (2) de comunicación de la depresión y abriendo al mismo tiempo el de entrada de presión atmosférica (14), lo que permite la entrada de aire en la parte izquierda del émbolo de vacío o cámara (B), a través del filtro de aire (17) y de la válvula de control. Al existir depresión en la parte derecha (cámara A) y presión en la parte izquierda (cámara B) de la cámara de vacío, se produce un desequilibrio que empuja hacia la derecha al émbolo de vacío (12), al vástago de empuje (11) del cilindro principal (10) y al émbolo que, a su vez, produce una fuerte presión en todo el circuito de frenos. Durante la aplicación de la presión hidráulica por el cilindro principal, una fuerza de reacción actúa, por medio del vástago de empuje (1) y del disco de reacción (13), sobre el émbolo válvula (3), que tiende a cerrar el paso de entrada de la presión atmosférica y abrir la comunicación de vacío.
Como esta fuerza está en oposición a la fuerza aplicada sobre el pedal de freno por el conductor, permite regular y medir la fuerza aplicada a los frenos. La fuerza de reacción es proporcional a la presión hidráulica existente en el circuito de frenos.
Figura 9 - Posición de frenada del servofreno Mastervac
Posición de equilibrio Durante el frenado, la reacción contra el émbolo válvula (3) tiende constantemente a cerrar la entrada de aire y a abrir la comunicación de vacío de la válvula. Cuando los dos orificios están cerrados se dice que el Mastervac está en posición de equilibrio. Retorno a la posición de reposo Soltando el pedal de freno (figura inferior) la varilla de empuje (1) retrocede por la acción de su resorte y arrastra con ella el émbolo válvula (3), el cual cierra el orificio de entrada de la presión atmosférica y abre la comunicación de vacío. A partir de este momento las dos cámaras (A) y ( B) están de nuevo en comunicación, la depresión vuelve a pasar de uno a otro lado del émbolo de vacío (12), el cual, empujado por su resorte (4), vuelve a la posición de reposo.
Figura 10 - Retorno a la posición del servofreno - Mastervac
2.
CILINDRO MAESTRO El cilindro maestro del freno convierte la fuerza que se aplica al pedal de freno en presión hidráulica y la transfiere a los frenos de las ruedas (eje delantero y trasero). Al compartir el sistema de frenado entre dos circuitos de frenos independientes, los cilindros maestros del conjunto de los frenos pasan a ser de uso general (1967). Este sistema tiene la ventaja de que si uno de los dos circuitos de frenos falla, la potencia del sistema de frenado se sigue manteniendo. La característica distintiva de estos cilindros es que existen dos cámaras hidráulicas y que cada una de ellas forma parte por separado del circuito de los frenos. En el mercado de piezas
de recambio existe una serie completa de productos de distintas tecnologías (por ejemplo, con válvula central, cilindro escalonado).
Figura 11 - cilindro maestro, Fuente: http://www.honeywell-frictionmaterials.com/iam/es/productos/productos-para-turismos-y-camionesligeros/piezas-hidraulicas/cilindro-maestro-de-freno
Partes del cilindro maestro El depósito está hecho principalmente de resina sintética, mientras que los cilindros están hechos de hierro fundido o de una aleación de aluminio
Figura 12 - partes del conjunto cilindro maestro, Fuente: http://www.e-auto.com.mx/enew/index.php
El cilindro maestro en tándem tiene dos cámaras hidráulicas separadas. Esto crea en efecto dos circuitos hidráulicos de frenado separados. Si uno de estos circuitos falla, el otro circuito todavía puede funcionar para detener el vehículo. La distancia de frenado se incrementa significativamente, sin embargo, cuando se opera en un solo circuito de frenado, si este falla, no hay forma de detener el vehículo. Esta es una de las características de los vehículos de seguridad más importantes. 1.
Circuito de Tubería Convencional En vehículos de tracción trasera con motor delantero, una de las cámaras proporciona presión hidráulica de los frenos delanteros y el otro proporciona una presión para la parte trasera. Cuando un circuito falla, el otro permanece intacto para detener el vehículo.
Figura 13 - Tubería convencional para vehículos de motor delantero con tracción trasera, Fuente: http://www.e-auto.com.mx/enew/index.php
Funcionamiento del cilindro maestro Cuando los frenos no están aplicados, los empaques de los pistones primario y secundario están situados entre el orificio de entrada y el puerto de compensación. Esto libera paso entre el cilindro y el tanque de depósito. El pistón secundario es empujado a la derecha por el resorte de retorno secundario, y su movimiento es limitado por un perno de tope. Cuando el pedal de freno está presionado, el pistón primario se mueve a la izquierda. El empaque de pistón sella el puerto de compensación bloqueando el paso entre la cámara de presión primaria y el tanque de almacenamiento. A medida que el pistón es empujado más lejos, se acumula presión hidráulica dentro del cilindro y está es transmitida a los cilindros de rueda en ese circuito. La misma presión hidráulica se aplica también al pistón secundario. Pistón la presión hidráulica en la cámara primaria mueve el pistón secundario a la izquierda también. Después de que el puerto de compensación de la cámara secundaria está cerrado, la presión del fluido se acumula y se transmite al circuito secundario.
Figura 14 - distribución de la fuerza que trasmite el cilindro hacia los frenos, Fuente: http://www.e-auto.com.mx/enew/index.php
3.
FRENO DE TAMBOR Este tipo de freno está constituido por un tambor, que es el elemento móvil, montado sobre el buje de la rueda por medio de unos tornillos o espárragos y tuercas, del cual recibe movimiento, y un plato de freno, elemento fijo sujeto al puente o la mangueta. En este plato van instalados los elementos de fricción, llamados ferodos, y los mecanismos de accionamiento para el desplazamiento de las zapatas.
Figura 15 - Elementos que forman un tambor de freno
1.
Tambor El tambor es la pieza que constituye la parte giratoria del freno y que recibe la casi totalidad del calor desarrollado en el frenado. Se fabrica en fundición gris perlática con grafito esferoidal, material que se ha impuesto por su elevada resistencia al desgaste y menor costo de fabricación y que absorbe bien el calor producido por el rozamiento en el frenado. Cabe destacar también, para ciertas aplicaciones, las fundiciones aleadas, de gran dureza y capaces de soportar cargas térmicas muy elevadas.
Figura 16 - Tambor
El tambor va torneado interior y exteriormente para obtener un equilibrado dinámico del mismo, con un mecanizado fino en su zona interior o de fricción para facilitar el acoplamiento con los ferodos sin que se produzcan agarrotamientos. En la zona central lleva practicados unos taladros donde se acoplan los espárragos de sujeción a la rueda y otros orificios que sirven de guía para el centrado de la rueda al buje. El diámetro de los tambores, según las características del vehículo, esta normalizado según la norma UNE 26 019.
Figura 17 - Conjunto de tambor - rueda montada
2.
Plato de freno El plato de freno está constituido por un plato porta frenos o soporte de chapa embutida y troquelada, sobre el que se monta el bombín o bombines de accionamiento hidráulico y las zapatas de freno y demás elementos de fijación y regulación. Las zapatas se unen por un extremo al bombín y por el otro a un soporte fijo o regulable; a su vez, se mantienen unidas al plato por medio de un sistema elástico de pasador y muelle, que permite un desplazamiento de aproximación al tambor y las mantiene fijas en su desplazamiento axial. El muelle, que une las dos zapatas, permite el retroceso de las mismas a su posición de reposo cuando cesa la fuerza de desplazamiento efectuada por el bombín.
Figura 18 - Esquema interno de un plato de freno
3.
Forma y características de las zapatas Las zapatas de freno están formadas por dos chapas de acero soldadas en forma de media luna y recubiertas un su zona exterior por los ferodos o forros de freno, que son los encargados de efectuar el frenado por fricción con el tambor. Los forros de freno se unen a la zapata metálica por medio de remaches embutidos en el material hasta los 3/4 de espesor del forro para que no rocen con el tambor, o bien pegados con colas de contacto. El encolado favorece la amortiguación de vibraciones y, como consecuencia, disminuyen los ruidos que éstas ocasionan durante el frenado.
Figura 19 - Zapatas de freno de tambor
Tipos de freno de tambor Según la forma de acoplamiento de las zapatas al tambor para ejercer el frenado, los frenos de tambor se clasifican en los siguientes tipos: Freno de tambor Simplex En este tipo de freno las zapatas van montadas en el plato, fijas por un lado al soporte de articulación y accionadas por medio de un solo bombín de doble pistón. Este tipo de frenos de tambor es de los más utilizados sobre todo en las ruedas traseras.
Figura 20 - Freno de tambor Simplex
Con esta disposición, durante el frenado, una de las zapatas llamada primaria se apoya sobre el tambor en contra del giro del mismo y efectúa una fuerte presión sobre la superficie del tambor. La otra zapata, llamada zapata secundaria, que apoya a favor del giro de la rueda, tiende a ser rechazada por efecto del giro del tambor, lo que hace que la presión de frenado en esta zapata sea inferior a la primaria.
Figura 21 - Funcionamiento del freno de tambor Simplex 1
Invirtiendo el sentido de giro, se produce el fenómeno contrario: la zapata primaria se convierte en secundaria y la secundaria en primaria
Figura 22 - Funcionamiento del freno de tambor Simplex 2
Este tipo de freno de tambor se caracteriza por no ser el más eficaz a la hora de frenar, debido a que las zapatas no apoyan en toda su superficie sobre el tambor, pero destaca por su estabilidad en el coeficiente de rozamiento, es decir, la temperatura que alcanza los frenos en su funcionamiento le afectan menos que a los otros frenos de tambor
Freno de tambor Duplex En este freno, y con el fin de obtener una mayor fuerza de frenado, se disponen las zapatas en forma que ambas resulten primarias. Para ello se acopla un doble bombín de pistón único e independiente para cada zapata, los cuales reparten por igual las presiones en ambos lados del tambor. Estos frenos provistos de bastidores con efecto unilateral son muy eficaces pero sensibles a las variaciones del coeficiente de rozamiento. Presentan la ventaja de que, con su empleo, no se ponen de manifiesto reacciones sobre los rodamientos del buje.
Figura 23 - Freno de tambor Duplex
Figura 24 - Funcionamiento del freno de tambor Duplex
Freno de tambor Twinplex Este tipo de freno de tambor es muy similar al Duplex salvo que los puntos de apoyo de las zapatas en vez de ir fijos se montan flotantes. En este freno las dos zapatas son secundarias, pero por un sistema de articulaciones, trabajando en posición flotante, se acoplan al tambor en toda su superficie, evitando el acuñamiento y ejerciendo una presión uniforme sobre el tambor. En un sentido de giro las dos zapatas actuarían como zapatas primarias y en el otro sentido como zapatas secundarias.
Freno de tambor Duo-servo Está constituido por dos zapatas primarias en serie, con lo cual se aumenta el efecto de auto bloqueo. En este freno, una zapata empuja a la otra mediante una biela de acoplamiento. Es un freno altamente eficaz, pero muy sensible a las variaciones del coeficiente de rozamiento. Se consiguen esfuerzos más elevados de frenado y las zapatas ejercen en cada sentido de giro igual esfuerzo. Este tipo de freno se emplea mucho en frenos americanos.
Figura 25 - Freno de tambor Duo-servo
4.
CILINDRO DE RUEDA El cilindro de freno de las ruedas es un dispositivo que convierte la energía hidráulica en energía mecánica. En este caso, el diámetro del pistón es fundamental. En el sistema de frenos de tambor, cuando se pisa el pedal del freno, el mecanismo hidráulico, envía fluido hacia este cilindro de rueda, el cual debido a la presión recibida, empuja dos pequeños pistones, uno para cada extremo de zapata Esta acción abre las zapatas, y las presiona contra el tambor, en cuanto deja de pisar el pedal se suelta la presión, y las zapatas regresan a su posición de descanso, cumpliéndose así la acción de frenado.
Figura 26 - Despiece de un cilindro de rueda.
El cilindro de la rueda empuja las zapatas de freno en la batería causando fricción para detener el coche. Los cilindros de rueda tienen unos guardapolvos que los cubre y los protege. Pero con el tiempo esto lleva guardapolvos y comienza a escaparse. En ese momento, es necesario sustituir el cilindro de la rueda y para ello se siguen los siguientes pasos: 1. Levantar la parte trasera del vehículo y colocarlo en los soportes del gato. 2. Utilizar una llave para aflojar las tuercas y retirar las ruedas. 3. Retirar el tambor, tirando de él y golpeándolo con un martillo. 4. Quitar la línea de freno que entra en la parte trasera del cilindro de la rueda con una llave. 5. Utilizar la herramienta de resortes sobre el muelle hasta que salga. 6. Desenganche los resortes de retorno superior de las zapatas con un alicate. 7. Quitar las tapas de las zapatas del cilindro de rueda. 8. Quitar el cilindro de rueda. 9. Aflojar los tornillos de atrás y tirar de él duro con las manos.
10. 11. 12. 13. 14. 15.
Montar el cilindro de la rueda nueva. Dar apriete fuerte a los pernos. Conectar la línea de freno con el cilindro de la rueda nueva. Poner de nuevo todas las piezas desconectadas haciendo lo contrario. Purgar los frenos para eliminar el aire que quedó atrapado en el interior. Bajar el coche al suelo y volver a instalar la rueda. Apretar las tuercas.
5. FRENOS DE DISCO Este tipo de freno adoptado en la mayoría de los vehículos de turismo, tiene la ventaja sobre el freno de tambor de que su acción se frenado es más enérgica, obteniendo, por tanto, un menor tiempo de frenado que se traduce en una menor distancia de parada. Ello es debido a que elementos de fricción van montados al aire, al disponer de una mejor refrigeración, la absorción de energía y transformación en calor se puede realizar más rápidamente. Otra de las ventajas de estos frenos es que en ellos no aparece el fenómeno de "fading" que suele presentarse en los frenos de tambor. Este efecto se produce cuando por un frenado enérgico o frenados sucesivos, el tambor no tiene tiempo de evacuar el calor absorbido en la transformación de energía
Figura 27 - frenos de disco Fuente: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bremsanlage.jpg
Partes del freno de disco a) Disco de freno El material para fabricar los discos de freno es la fundición gris nodular de grafito laminar, ya que garantiza una estabilidad de las prestaciones durante el periodo de vida de los discos. El disco puede ser macizo o con huecos (autoventilado), por donde circula el aire en forma de ventilador centrífugo
Figura 28 - disco de freno, Fuente: www.cardediimport.es
b) Pastillas de freno Para cumplir con la normativa vigente de la fabricación de vehículos, la composición de las pastillas cambia dependiendo de cada fabricante. Aproximadamente 250 materiales diferentes son utilizados, y pastillas de calidad utilizan entre 16 a 18 componentes.
Figura 29 - Pastillas de freno, Fuente: www.mipropiomecanico.com
c)
Mordazas (Calipers) o pinzas La mordaza es el soporte de las pastillas y los pistones de freno. Los pistones están generalmente hechos de Hierro dulce y luego son recubiertos por un cromado. Hay dos tipos de mordazas: flotantes o fijas. Las fijas no se mueven, en relación al disco de freno, y utilizan uno o más pares de pistones. De este modo, al accionarse, presionan las pastillas a ambos lados del disco. En general son más complejas y caras que las mordazas flotantes. Las mordazas flotantes, también denominadas "mordazas deslizantes", se mueven en relación al disco; un pistón a uno de los lados empuja la pastilla hasta que esta hace contacto con la superficie del disco, haciendo que la mordaza y con ella la pastilla de freno interior se desplacen. De este modo la presión es aplicada a ambos lados del disco y se logra la acción de frenado.
d) Pistones y cilindros Los pistones cuentan con una fijación que va a lrededor y sellos que impiden el escape de la presión ejercida por el líquido de frenos, a través d el cual son accionados. La mordaza lleva un conducto por el cual entra el líquido de frenos y eso hace que la mordaza empuje la pastilla contra el disco y, a la vez, que se corra la mordaza para frenar con ambas y se logre uniformizar el frenado y el desgaste.
Figura 30 - mordaza con pistones, Fuente: www.mipropiomecanico.com
e) Funcionamiento del freno de disco
Está formado por un disco que se une al buje de la rueda o forma parte de él, girando con la rueda y constituyendo el elemento móvil de frenado. Sobre este disco, abarcando aproximadamente la quinta parte de la superficie del mismo, va montada una mordaza sujeta al puente o mangueta en cuyo interior se forman los cilindros por los que se desplazan los pistones. A estos pistones se unen las pastillas de freno de un material similar a los ferodos de las zapatas utilizadas en los frenos de tambor. Por el interior de la mordaza (2) van situados los conductos por donde se comunica el líquido de freno a los cilindros (3), acoplando en (A) el latiguillo de freno y en (B) el purgador. El líquido a presión, procedente del circuito de frenos y que entra por (A), desplaza a los pistones (4) hacia el interior, aplicando las pastillas de freno (5) sobre el disco (1), las cuales, por fricción, detienen el giro del mismo.
Figura 31 - Funcionamiento con partes del freno de disco, Fuente: http://www.aficionadosalamecanica.net/frenos-2.htm
PROCEDIMENTO PARA LA PRÁCTICA Para la siguiente práctica se necesita las siguientes herramientas y equipo:
HERRAMIENTAS:
1.
Llaves mixtas Juego de dados Martillo de goma Palanca de fuerza Desarmadores Llave de rueda Entenalla Caballetes Gata hidráulica Desarmador plano y estrella
Procedimiento para reconocer el funcionamiento y componentes del sistema de freno del KIA BLANCO
Encendemos el vehículo y lo colocamos en el elevador en posición recta alzamos en capo
Elevamos el vehículo y observamos cómo funciona como están distribuidas las cañerías o el circuito del sistema de freno si es independiente en un solo lado del vehículo o si el freno delantero del lado izquierdo está en función con el freno trasero del lado derecho pero este sistema resulto ser un sistema de freno independiente a las cuatro ruedas ABS consta de frenos de discos en las cuatro ruedas en las ruedas traseras tienen un frenos de tambor para el accionamiento del freno de mano
Figura. Sistema ABS del KIA independiente a las cuatro ruedas Retiramos el vehículo y lo estacionamos en el patio del taller para proceder a identificar partes y como funciona con llave de rueda aflojamos las tuercas de las ruedas
Colocamos la gata en un tope del vehículo y procedemos a elevarlo para poder retirar la rueda e identificar partes y componentes del sistema de freno con el freno de mano accionado
Es un sistema de freno ABS independiente a las cuatro ruedas con freno de disco a las cuatro ruedas consta de pastillas de freno, disco de fricción con canales que disipan calor, mordazas de freno que en su interior tiene o constan de dos pistones, cañerías de freno y un seguro de freno para cuando se desgastan las pastillas este suena y necesitamos reemplazarlas además consta de pedal de freno y un cilindro maestro conectado al servofreno en el deposito se aloja el líquido de freno
2.
Procedimiento para el desmontaje del SERVOFRENO 1. 2. 3. 4. 5. 6.
3.
Procedimiento para el desmontaje del CILINDRO MAESTRO 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
4.
Retirar todo el fluido del sistema de frenado Retirar el cilindro maestro Retirar el conducto de vacío del motor Retiramos la tapa de un lado del cuerpo de vacío Retiramos el resorte helicoidal Retiramos el diafragma, los émbolos y por últimos los retenedores
Retirar o evacuar el líquido de frenos Una vez que se haya evacuado todo el líquido se procede a retirar el depósito o tanque Re retira los pernos de sujeción Retirar guardapolvos A un lado del cilindro se debe retirar el seguro o vincha para que puedan salir los pistones y el muelle Retirar los pistones y muelle Verificar el estado de cada componente Montar nuevamente cada parte del cilindro maestro
Procedimiento para el desmontaje del FRENO DE TAMBOR 1. 2. 3. 4.
Aflojar los excéntricos que regulan las bandas Quitar el cable del freno de manos Quitar los resortes Quitar los seguros de las bandas
5. 6.
5.
Quitar las bandas Quitar el cilindro
Procedimiento para el desmontaje del FRENO DE DISCO 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Desconectar las cañerías de freno que van al cilindro maestro Aflojar los pernos de sujeción de la mordaza al disco Retirar los pernos de sujeción Retirar las vinchas de sujeción Retirar las pastillas Verificar el estado de las patillas y disco Volver a realizar el montaje de todos los elementos
6. Procedimiento para el mantenimiento del sistema de frenos CAMBIO DE ZAPATA TRASERA PARA EL CHEVROLET CORSA BLANCO 1. EXTRAER LAS LLANTAS TRASERAS
a. Usando una lleve de rueda, afloje las tuercas de rueda ¼ a ½ vuelva en secuencia cruzada antes de levantar el vehículo. b. Levantar el vehículo y extraer las ruedas traseras. c. Soltar el freno de parqueo.
Figura 32 - Sacar la rueda del vehículo
IMPORTANTE Tener cuidado no mezclar las llantas, colocarlos en el cubo de donde fueron sacadas. 2. SACAR LOS TAMBORES DE FRENOS TRASEROS REFERENCIA
Si el tambor de freno no puede ser sacado fácilmente, hacer lo siguiente:
a. Inserte un destornillador a través del orificio del plato de freno, y sujete la palanca del regulador automático alejándola del regulador.
Figura 33 - Aflojar el tornillo de ajuste para sacar el tambor de freno
b. Usando otro destornillador afloje el ajuste de la zapata girando el regulador.
Figura 34 - Sacar el tambor de freno
3. SAQUE LA PASTILLAS DE FRENO DELANTERA IMPORTANTE No dañar los guardapolvos de los cilindros de rueda.
Paso 1 Cuándo cambiar las pastillas de freno Podemos saberlo de diferentes maneras: una de ellas es observando el grosor de las pastillas. Si vemos que ya es inferior a 2mm, ya va siendo hora de sustituirlas. Muchos vehículos también incorporan un testigo luminoso que avisa cuando es preciso cambiarlas. De todos modos puede fallar (en el sistema de frenos hay cambios de temperatura muy altos y puede ser que se estropee el chivato), así que nada mejor que comprobarlo por nosotros mismos. Finalmente, si no hemos cambiado las pastillas a tiempo, terminará por rozar el metal con el disco y oiremos el chillido. Nota: si las pastillas se desgastan por completo, el disco de freno se rayará por el roce con el metal y se estropeará.
Pasó 2 Adquirir las pastillas de freno Antes de nada, tendremos que comprar las pastillas de freno nuevas con las que vamos a sustituir las actuales. En cualquier tienda de repuestos de automóvil o similar podemos encontrarlas. Debemos prestar atención y comprar las que necesita nuestro vehículo en concreto, por eso es conveniente consultar a un especialista si tenemos dudas de cuales pastillas adquirir.
Pasó 3
Elevar el vehículo Una vez preparadas las pastillas de repuesto, procedemos a elevar el vehículo. Cambiaremos las pastillas de cada eje, es decir, las de las dos ruedas de delante, las de las dos de detrás o todas. Podemos elevar todo el eje (por ejemplo, elevamos un lado con ayuda del gato, introducimos un objeto que pueda sostener el vehículo y retiramos el gato. Misma operación en la otra rueda) o también podemos ir haciéndolo de una en una. Sea como sea, una vez elevado (con seguridad ante todo) procedemos a retirar la rueda del lado por el que vamos a empezar, hasta encontrarnos como en la imagen a continuación.
Pasó 4 Aflojamos el pistón de la pinza para poder sacarla Antes de nada, podemos girar la dirección para tener más fácil acceso y poder trabajar cómodamente.
Dicho esto, procedemos a aflojar un poco el pistón (más adelante veremos cómo meterlo para adentro del todo) ayudándonos con un destornillador plano haciendo palanca entre la pastilla y la pinza.
Pasó 5 Sacar los dos tornillos de la pinza y retirarla La pinza está sujeta por dos tornillos: uno arriba y otro abajo muy fácilmente reconocibles. Para poder sacar la pinza simplemente tendremos que aflojar estos dos tornillos y la podremos retirar sin problemas con la mano. Procedemos a retirarla para acceder a las pastillas de freno.
Pasó 6 Sacamos las pastillas viejas Con ayuda de un destornillador plano, retiramos las pastillas viejas. No tiene ninguna dificultad, veremos que salen enseguida haciendo un poco de palanca hacia afuera con cuidado. Desenganchar primero la pestaña metálica que las sujeta por la parte superior.
Pasó 7 Preparamos las pastillas nuevas Ahora cogemos las pastillas nuevas que hemos adquirido. Nos fijamos porque lo más seguro es que incluya una chapita de sujeción nueva y también hay que sustituirla. Es muy simple, además podemos ayudarnos viendo como estaba colocada en las pastillas que hemos retirado, para dejarlo igual.
Pasó 8
Colocamos las pastillas de freno nuevas Una vez preparadas las pastillas, las colocamos igual que estaban las que hemos sustituido, introduciéndolas un poco ladeadas para enganchar primero en el chapita superior. Una vez enganchadas de arriba, las introducimos por completo, quedando bien ajustadas. Pasó 9 Preparamos la pinza Ya tenemos las pastillas cambiadas, así que hay que preparar la pinza para poder colocarla. Lo que haremos será comprimir el pistón para poder introducirlo ahora que el grosor de las pastillas es mayor. Es también muy fácil: con ayuda del sargento/apretador y de una pastilla vieja de las que hemos retirado, vamos comprimiendo el pistón como se muestra en la imagen a continuación. Apretar con fuerza, sin miedo.
Pasó 10 Recolocamos la pinza Ahora ya simplemente tendremos que colocar la pinza, invirtiendo la operación que hemos realizado para quitarla. La colocamos y ajustamos los dos tornillos asegurándonos de que quedan bien apretados. Pasó 11 Volvemos a colocar la rueda
Por último, recolocamos la rueda en su sitio y ya tenemos las pastillas cambiadas. Pasó 12 Realizar los mismos pasos con todas las ruedas a las que queramos cambiar las pastillas de freno. Si queremos cambiar las pastillas de otras ruedas, hacemos los mismos pasos. Recordar nuevamente que cambiamos las pastillas de las dos ruedas de cada eje o las cuatro.
ANÁLISIS DE RESULTADOS 1.
SERVOFRENO Partes del cuerpo de vacío
Figura 35 - Partes del cuerpo del vacío
Se retira la tapa del cuerpo de vacío
Figura 36 - Tapa del cuerpo de vacío o Servo
Cuerpo de toma de vacío
Figura 37 - Cuerpo de toma de vacío
Conjunto de toma de aire del exterior
Figura 38 - Conjunto de toma de aire del exterior
Diafragma y sellos
Figura 39 - sello de la toma de vacío y la toma de aire
2.
CILINDRO MAESTRO
Una vez que se realizó el conocimiento del cilindro maestro se procedió a realizar el desmontaje Para empezar debemos evacuara todo el líquido de frenos que exista en el componente
Figura 40 - cilindro maestro proceso de evacuación del líquido, Fuente: grupo de trabajo
A continuación se retira los pernos de sujeción del depósito y se retira el mismo del cilindro
Figura 41 - depósito desmontado Fuente: grupo de trabajo
Se retira el perno de sujeción de los elementos internos del cilindro.
Figura 42 - desmontaje de perno de sujeción, Fuente: grupo de trabajo
Ahora para poder desmontar el cilindro se retira el seguro o vincha que está a uno de los extremos del cilindro
Figura 43 - Retiro del seguro del cilindro, Fuente: grupo de trabajo
Una vez retirado el seguro se empieza a desmontar el primer cilindro y muelle
Figura 44 - Desmontaje de muelle y pistón, fuente: grupo de trabajo
Se retira el retenedor los dos muelles, dos pistones y guardapolvos se observa y reconoce el estado de los elementos del cilindro maestro y nuevamente se procede al montaje.
Figura 45 - Despiece del cilindro maestro, Fuente: grupo de trabajo
3.
FRENOS DE TAMBOR
Figura 46 - Tapa del freno de tambor
Figura 47 - Componentes internos del freno de tambor
Figura 48 - Despiece del sistema interno del freno del disco
4.
FRENOS DE DISCO Una vez que se realizó el conocimiento de los frenos de disco se procedió a realizar el desmontaje Primero se procede a desconectar las cañerías que provienen cilindro maestro
Figura 49 - Desmontaje del cilindro maestro, Fuente: grupo de trabajo
Se retira el cilindro maestro
Figura 50 - Cilindro maestro Fuente: grupo de trabajo
Se afloja y se retira los pernos que sujetan la mordaza
Figura 51 - desmontaje de la mordaza Fuente: grupo de trabajo
Una vez que se ha retirado la mordaza se desmonta las pastillas de freno de la misma para verificar el estado en que se encuentran.
Figura 52- Desmontaje de las pastillas de freno Fuente: grupo de trabajo
Verificamos el estado del disco de freno.
Figura 493 - Disco de freno Fuente: grupo de trabajo
Finalmente verificamos el estado de cada componente en este caso no presenta ninguna falla ni desgaste por ser un material didáctico que se encuentra disponible en los laboratorios, una vez que se haya observado se procedió a montar nuevamente todos los componentes
CONCLUSIONES SERVOFRENO
Las tomas de líquido y vacío, así como los elementos de purga y engrase, deben estar colocados de forma que sean fácilmente accesibles para una manipulación en el entrenamiento y conservación del mismo El funcionamiento del servo está supeditado al funcionamiento del motor, ya que el vacío se realiza por la succión efectuada en los cilindros. El grado de vacío en el servo está en función del número de revoluciones del motor, lo que quiere decir que a motor parado el servofreno no actúa, quedando el circuito de frenos solamente con su circuito hidráulico.
CILINDRO MAESTRO
El cilindro maestro es el encargado de subministrar la fuerza de frenado a todo el sistema El líquido de freno debe ser remplazado cada dos años Este sistema tiene la ventaja de que si uno de los dos circuitos de frenos falla, la potencia del sistema de frenado se sigue manteniendo
FRENO DE TAMBOR
Durante el frenado los tambores están expuestos a altas temperaturas, lo que causa que la superficie de fricción de ambas piezas se vaya endureciendo. Esto produce chirridos que pueden llegar a ser insoportables esto se llama cristalización. El espesor en tambores es importante, ya que entre más delgado se encuentre habrá más calentamiento de la superficie de fricción causando desvanecimiento de la balata o zapata de frenado Existen además frenos de tambor auto ajustables o auto regulables que tienen un diente y un mecanismo de auto regulación mientras se está desgastando las zapatas este se expande para recompensar el desgaste
FRENOS DE DISCO
El estado del disco es muy importante ya que este puede presentar desgastes es ahí donde se tiene que hacer el remplazo inmediato Los frenos de disco son más eficientes que los de tambor por ser más refrigerados al estar al aire libre
RECOMENDACIONES. SERVOFRENO
La toma de vacío se realiza directamente del colector de admisión por medio de un suplemento colocado entre el carburador y su asiento en el colector para los vehículos con motor Otto, o directamente del colector de admisión en los vehículos con motor Diesel.
CILINDRO MAESTRO
Utilizar la herramienta adecuada para desmontar cada elemento Ser precavido al momento de desmontar los pistones y muelles pueden saltar rápidamente Evitar el contacto de las manos con el líquido de frenos
FRENO DE TAMBOR
Tener las precauciones debidas con el sistema respiratorio del mecánico ya que el polvo de las zapatas se quedan dentro del tambor y al desarmarlo puede aspirarlo siendo este tóxico.
FRENOS DE DISCO
Utilizar la herramienta adecuada para desmontar cada elemento Tener cuidado con las cañerías Es recomendable realizar en las pastillas de freno unos canales que ayuden a disipar el calor producido con el frenado (esto se lo puede hacer con una cierra manualmente desbastarlo)
