2. Rótula
3. Guardapolvo
4. Segmento superior e inferior
(anillo)
5. Lubricante
6. Tapa de cierre
7. Cuerpo
8. Casquillo interior
Brazo de suspensión o de control: elemento
que acopla al resto de los componentes de la suspensión a
la carrocería o al chasis del vehículo mediante una
junta esférica (rótula o Terminal).
Rótula de carga: rótula que soporta
la fuerza ejercida por el resorte de suspensión o
cualquier otro elemento elástico utilizado para sostener
el peso de un vehículo. En una suspensión
independiente, es el dispositivo que esté montado en el
brazo de suspensión que proporcione la reacción al
elemento elástico. La rótula elástica puede
trabajar a tensión o compresión según el
diseño del sistema de suspensión del
vehículo.
Rótula de fricción o
seguidora: Rótula del sistema de suspensión que
no soporta cargas verticales, pero ayuda a resistir las cargas
horizontales. Siempre está montada en el brazo de
suspensión que no reacciona contra el elemento
elástico que sostiene al vehículo.En la
mayoría de los casos, la rótula de fricción
está precargada con un elemento plástico que la
capacita para amortiguar la vibración, cargas de choque y
facilita la acción giroscópica de la rueda del
vehículo.
Clasificación de las rótulas para
suspensión
Características Principales de las
rótulas
Angularidad: Es el desplazamiento total del perno
dentro del alojamiento de la rótula en un plano que pasa a
través del eje de la rótula.
Par de rotación: Es el par necesario para
hacer girar el perno sobre su propio eje.
Par de abatimiento: Es el par necesario para
desplazar el perno durante toda su angularidad.
Carga de extracción: Es la fuerza en
extracción necesaria para extraer el perno del alojamiento
de la carcasa.
Engranaje de Dirección
El engranaje de dirección no solamente convierte la
rotación del volante de dirección a los movimientos
los cuales cambian la dirección de rodamiento de los
neumáticos. Este también reduce la velocidad del
giro del volante de dirección a fin de aligerar la fuerza
de operación de la dirección, incrementando la
fuerza de operación y transmitiendo esta a las ruedas
delanteras. Fig.25.
Fig. 25
TIPOS DE SISTEMA DE
DIRECCIÓN
Mecánicos -cremallera
Hidráulicos
Hidráulico-electrónicos
2.3.1. ENGRANAJE DE DIRECCIÓN DE
PIÑÓN – CREMALLERA
Las
rotaciones de un engranaje (piñón) en el extremo
del eje principal enganchan con los dientes que son apoyados en
una barra redonda (cremallera) cambiando este giro a un
movimiento de izquierda o derecha. Fig.26, 27 y 28.
A dirección de cremallera, coma o su nombre
indica, está formada por una cremallera dentada sobre a
que engrana un piñón que le transmite o movimiento
do volante a través da columna da dirección,
transformando ese movimiento rotatorio en movimiento de
vaivén mas bielitas que están unidas á
cremallera, e de éstas, mediante unas rótulas,
más manguetas e de ahí ha rodas.
Fig. 26
Fig. 27
Fig. 28
2.3.2. ENGRANAJE DE DIRECCIÓN DE BOLA
RECIRCULANTE
El
espacio entre el engranaje sin fin en el extremo delantero del
eje principal y el engranaje de sector que engancha con este,
tiene bolas encajadas que reducen la fricción. La fuerza
de giro del volante de dirección es transmitida a las
ruedas vía esta bolas. La articulación de
dirección transmite la fuerza desde el engranaje
articulado de dirección a las ruedas delanteras. Esto
consiste de una barra combinada con brazos. Fig. 29.
Fig. 29
MECANISMO DE DIRECCIÓN DE
MOVIMIENTO GIRATORIO.
Se clasifican en:
Mecanismo de dirección de
tornillo y elementos deslizantes.Mecanismo de dirección por bolas
circulantesMecanismo de dirección por
tornillo sin finMecanismo de dirección por
tornillo sin fin y rodilloMecanismo de dirección por
tornillo sin fin y cremalleraMecanismo de dirección por
tornillo sin fin y dedo de rodamiento.
2.4.1. PARTES DE MECANISMOS DE
DIRECCIÓN
Volante: Permite al conductor orientar las
ruedas.Columna de dirección: Transmite el
movimiento del volanta a la caja de engranajes.Caja de engranajes: Sistema de
desmultiplicación que minimiza el esfuerzo del
conductor.Brazo de mando: Situado a la salida de la
caja de engranajes, manda el movimiento de ésta a los
restantes elementos de la dirección.Biela de dirección: Transmite el
movimiento a la palanca de ataque.Palanca de ataque: Está unida
solidariamente con el brazo de acoplamiento.Brazo de acoplamiento: Recibe el movimiento
de la palanca de ataque y lo transmite a la barra de
acoplamiento y a las manguetas.Barra de acoplamiento: Hace posible que las
ruedas giren al mismo tiempo.Pivotes: Están unidos al eje delantero
y hace que al girar sobre su eje, ingresa a las manguetas
hacia el lugar deseado.Manguetas: Sujetan la rueda.
Eje delantero: Sustenta parte de los
elementos de dirección.Rótulas: Sirven para unir varios
elementos de la dirección y hacen posible que, aunque
estén unidos, se muevan en el sentido
conveniente.Brazo de Pitman y del Brazo Auxiliar. Siempre
que un vehículo es conducido por las calles de la
ciudad o por los accidentados caminos de terracería,
el excesivo movimiento en el sistema de dirección y de
suspensión pueden causar un inesperado movimiento de
los componentes de la dirección esto traerá un
mal manejo del vehículo así como el desgaste
prematuro de las llantas
POR TORNILLO SIN FIN.
En cuyo caso la columna de dirección acaba
roscada. Si ésta gira al ser accionada por el volante,
mueve un engranaje que arrastra al brazo de mando y a todo el
sistema Fig. 30.
Fig. 30
2.6. POR TORNILLO Y PALANCA.
En el que la columna también acaba roscada, y por
la parte roscada va a moverse un pivote o palanca al que
está unido el brazo de mando accionando así todo el
sistema Fig. 31..
Fig. 31
2.7. POR CREMALLERA.
En este sistema, columna acaba en un
piñón. Al girar por ser accionado el volante, hace
correr una cremallera dentada unida a la barra de acoplamiento,
la cual pone en movimiento todo el sistema Fig. 32.
Fig. 32
2.8. SISTEMA DE DIRECCIÓN
HIDRÁULICA.
Servo dirección
Este sistema consiste en un circuito por el que circula
aceite impulsado por una bomba. Al accionar el volante, la
columna de dirección mueve, solamente, un distribuidor,
que por la acción de la bomba, envía el aceite a un
cilindro que está fijo al bastidor, dentro del cual un
pistón se mueve en un sentido o en otro, dependiendo del
lado hacia el que se gire el volante.
En su movimiento, el pistón arrastra el brazo de
acoplamiento, con lo que accionado todo el sistema
mecánico Fig. 33.
Fig. 33.
Vemos que el conductor sólo acciona el
distribuidor al mover el volante.
Existen vehículos pesados que disponen de dos o
más ejes en su parte trasera y también hay con dos
en la parte delantera. Para facilitar su conducción, todas
las ruedas de los ejes delanteros, son direccionales.
Caja de dirección con tornillo sin
fin.
Cosiste en un tornillo de dirección en el cual se
desplaza la tuerca de dirección al girar el volante y
tiene los siguientes componentes:
Columna de dirección
Tornillo sin fin
Tuerca
Bolas o balines
Sector
Árbol de salida
Bielita desplazable
SISTEMA DE DIRECCIÓN ASISTIDA
HIDRÁULICA
La necesidad de conseguir un mayor esfuerzo para
realizar el giro de las ruedas delanteras se hace notar
especialmente en diferentes situaciones:
velocidad reducida
Baja presión de inflado
Ruedas con gran superficie contacto con el
sueloCurvas cerradas
Para ello se hace cada vez más necesario la
implantación de sistemas de asistencia hidráulica
en la mayoría de los vehículos actuales.
Las partes principales que integran básicamente
un sistema de dirección asistida son:
La fuente de energía
La válvula de regulación
El cilindro de dirección
SISTEMA DE DIRECCIÓN ELECTRÓNICA O
LAS CUATRO RUEDAS (E4 WS)
El sistema es guiado electrónicamente a las
ruedas E4 WS, es un sistema de dirección que dirige las
ruedas traseras en el mismo sentido o en el sentido opuesto en
función del ángulo de giro de las dos ruedas
delanteras, de la velocidad de giro de la dirección y de
la velocidad del vehículo. De esta forma se mejora la
estabilidad, manipulación y maniobrabilidad del
vehículo a todas las velocidades. Y tiene los siguientes
componentes:
El sensor de velocidad
Sensor de giro delantero
Sensor de revoluciones
Sensor auxiliara del ángulo de
direcciónMecanismo posterior de dirección
Sensor de giro posterior
ECU
INCONVENIENTES Y SUS CAUSAS
La flojedad de las rótulas es crítica. Un
pequeño desgaste permite que se produzca el contragolpe.
Esto da comienzo a un martilleo, que una vez que ha empezado,
puede destrozar rápidamente la rótula.
Las irregularidades del suelo, como los efectos
generados por las fuerzas de inercia y por las fuerzas
centrífugas que actúan sobre un automóvil en
funcionamiento generan distintos tipos de
oscilaciones.
Las fuerzas de inercia en los momentos de
aceleración o frenada, generan una oscilación
alrededor del eje transversal denominada
"Cabeceo".
Las fuerzas centrífugas generadas al tomar una
curva es causa de otro tipo de oscilación alrededor del
eje longitudinal del vehículo, denominado
"Balanceo". El tercer tipo de oscilación es el
denominado "Shimmy", conocida vibración producida
por el movimiento giratorio de las ruedas directrices, debido al
desequilibrio dinámico de las mismas. Esta
anomalía, también se da como resultado de una
incorrecta alineación de los ángulos de
dirección.
SÍNTOMAS:
Cuando la rótula está desgastada se
presentan los siguientes síntomas:
Desviación del vehículo.
Juego excesivo del volante.
Ruidos y vibraciones.
Desgaste de neumáticos.
RECOMENDACIONES:
El primer punto para determinar el grado de
deterioro de la rótula es una inspección visual
y táctil de la situación en la que se
encuentran los guardapolvos de las rótulas. En caso de
deterioro por grietas o perforación con pérdida
de grasa, la rótula debe sustituirse por una nueva
inmediatamente.Inspección de las partes del chasis.
Comenzando con una simple revisión puede localizar
rápidamente las piezas gastadas o sueltas en el
sistema delantero. Para ello debemos descargar el peso del
vehículo sobre la rótula, usando un elevador,
para que éste sea el que sujete el peso del
vehículo. Sólo de esta forma se puede
garantizar un buen diagnóstico.El reemplazo del juego completo, ya que la
utilización de componentes con distintos niveles de
uso, es uno de los factores que determina muchas veces la
disminución del rendimiento.Alineación de las ruedas de acuerdo a las
especificaciones del fabricante.
2.12. SEGURIDAD ACTIVA
Los vehículos tienden a ser cada vez más
rápidos, pero también más seguros. El
objetivo es reducir el número de accidentes en la
carretera gracias a un equipamiento específico que
confiere estabilidad a los turismos y disminuye el riesgo de
colisión. Es lo que se conoce como Seguridad Activa, un
término que engloba los dispositivos sobre los que el
conductor puede actuar directamente:
Sistema de frenado: detiene el
vehículo y evita el bloqueo de las ruedas
(ABS).Sistema de suspensión: garantiza la
estabilidad durante la conducción.Sistema de dirección: hace girar las
ruedas de acuerdo al giro del volante.Sistema de climatización: proporciona
la temperatura adecuada durante la marcha.Neumáticos: su dibujo es
garantía de agarre, incluso en situaciones
climatológicas adversas.Sistema de iluminación: permite al
conductor ver y ser visto.Motor y caja de cambios: hacen posible
adaptar la velocidad a las circunstancias de la
carretera.Sistema de control de estabilidad: evita el
vuelco del vehículo gracias al denominado sistema
ESP.
2.3. ALINEAMIENTO DE DIRECCIÓN
Para la conducción fiable y segura de un
vehículo, éste ha de tener una dirección que
reúna las siguientes condiciones:
Semireversible: No debe de volver rápidamente
ni ser irreversible. Esto se consigue con el pipo de
engranajes.Progresiva: Significa que si damos al volante una
vuelta completa, las rudas girarán más en la
segunda media vuelta que en la primera. La progresión
constante se conseguirá por el tipo de engranaje y por
la inclinación de la barra de acoplamiento.Estable: Una dirección es estable cuando, en
condiciones normales, el vehículo marcha recto con el
volante suelto. Esto se consigue con las cotas de la
dirección.
DETECTA VIBRACIÓN AL MANEJAR, EL AUTO
DESVÍA SI LARGA EL VOLANTE O NO RESPONDE CUANDO ENTRA
EN LA CURVA?
Si la respuesta es si a estas preguntas, entonces su
vehículo tiene un problema y necesita
solución.Debe revisar las llantas, los sistemas de
dirección y suspensión para determinar la causa
y corregirla para devolverle la estabilidad a su
vehículo.Si no soluciona el problema, provocará un
desgaste excesivo en las llantas y la suspensión, y lo
mas crítico es que pondrá en peligro su
integridad y la de sus acompañantes.La alineación mantiene la estabilidad del
vehículo y prolonga la vida de sus llantas.
DETECTA VIBRACIÓN AL MANEJAR, EL AUTO
DESVÍA SI LARGA EL VOLANTE O NO RESPONDE CUANDO ENTRA
EN LA CURVA?
Si la respuesta es si a estas preguntas, entonces su
vehículo tiene un problema y necesita
solución.Debe revisar las llantas, los sistemas de
dirección y suspensión para determinar la causa
y corregirla para devolverle la estabilidad a su
vehículo.Si no soluciona el problema, provocará un
desgaste excesivo en las llantas y la suspensión, y lo
mas crítico es que pondrá en peligro su
integridad y la de sus acompañantes.La alineación mantiene la estabilidad del
vehículo y prolonga la vida de sus llantas.
2.3.3. CASTER ¿CUÁNDO ALINEAR LAS
RUEDAS DEL VEHÍCULO? Fig. 34.
Cuando se reemplazan las llantas con otras
nuevas.Cuando las llantas tienen un desgaste
irregular.Cuando se efectúa un mantenimiento en el
sistema de dirección o suspensión.Cuando el vehículo no va en línea
recta si larga el volante.Después de un choque con otro
vehículo, con un cordón o bache.Cuando el vehículo muestra síntomas de
mala alineación.Después de 20,000 km de haber efectuado la
última alineación o 1 vez al
año.
Fig. 34 Caster
Avance (Caster), A veces llamado ángulo de
castor. El ángulo de avance es la inclinación
de una línea imaginaria del eje donde rota la
rueda. Típicamente esto inclina para la parte trasera
del auto (avance negativo). El ángulo de
avance negativo crea fuerza que resulta en lo
siguiente:
Retorna las ruedas automáticamente a la
posición céntrica para que el auto vaya recto
después de la curva.
2.3.4. ¿EN QUÉ CONSISTE LA
ALINEACIÓN?
En que las llantas trabajen en forma paralela unas de
otras y que rueden en el ángulo correcto.
Camber. Es la inclinación de la parte
superior hacia fuera o hacia adentro. Cada vehículo tiene
sus propios ángulos. Estos ángulos dependen
del peso sobre cada una de las llantas delanteras y traseras,
diseño y resistencia de muelles, espirales o barras de
torque y otros factores. Fig. 35.
Fig. 35
Salida: Se considera la vertical del
eje con la prolongación del pivote en sentido transversal.
Suele ser de 5º Fig. 36-
Fig. 36
Caída: Se considera la horizontal de la
mangueta y la propia mangueta en sentido transversal. Suele ser
de 2º Fig. 37.
Fig. 37
Convergencia o divergencia: Según el
vehículo sea de tracción o propulsión,
respectivamente; se considera la mangueta y la
prolongación del eje, esto es, que las ruedas no
están completamente paralelas en reposo. La diferencia,
suele ser de 2 mm. a 3 mm. Fig. 38 y 39.
Fig. 38
Convergencia (Toe), a veces llamado Divergencia: La
convergencia es la diferencia entre la parte delantera de una
llanta y la parte trasera de la misma. Si las llantas
están apuntando para adentro, el auto tendrá mayor
sobreviraje, mientras apuntando para afuera, tiene menos control
y mayor desgaste. Para manejar en líneas rectas, esto
debería ser casi cero de diferencia. Cuando se maneja
mucho en curvas, se apunta un poco para adentro. Fig.
39.
Fig. 39
La convergencia normalmente es regulada en las ruedas
delanteras, pero existen condiciones donde el vehículo
sale de escuadra y las llantas traseras no quedan paralelas al
chasis. Ciertos vehículos tienen ajustes de esta
condición, mientras otros necesitan estirar el chasis con
gatas hidráulicas para devolverle el escuadro.
El vehículo con su dirección correctamente
alineada tendrá su volante centrado y recto, pasará
por el mismo arco cuando gira a la derecha o la izquierda, y
mostrará control en las curvas sin roncear (mientras la
velocidad y la aceleración sean
razonables). Además provee mayor vida útil a
las llantas, juntas homocinéticas,
cremallera, rodamientos, crucetas,
muñones, bujes, amortiguadores y demás del
tren de rodado.
Un vehículo está alineado cuando todos los
componentes de la suspensión y la dirección
(conjunto de llantas y volante) funcionan
correctamente.
3.3.5. SÍNTOMAS DE MALA ALINEACIÓN EN
EL VEHÍCULO:
Desgaste irregular de los neumáticos,
mostrando desgaste excesivo en una banda extrema.Sensación extraña en la
dirección. El volante se siente más duro
de lo normal o el vehículo gira más
fácil hacia un lado que al otro.En línea recta el volante no se encuentra en
posición correcta, es decir el vehículo va
recto pero el volante está girado a un
lado.El vehículo se carga hacia un lado mientras
maneja.Aparece una vibración a cierta velocidad,
pero se desaparece al ir más lento o más
rápido.El vehículo está descuadrado, es
decir, las llantas delanteras apuntan en una dirección
y las traseras en otra.El vehículo demuestra sobreviraje o
subviraje.
LA SEGURIDAD ES LA RAZÓN MÁS
IMPORTANTE POR LA CUAL DEBE INSPECCIONAR SU VEHÍCULO.
LA SEGURIDAD POR USTED MISMO Y POR LOS DEMÁS USUARIOS
DE LA CARRETERA.
¿Por qué se debe inspeccionar?
Un defecto en su vehículo que sea encontrado
durante una inspección podría evitarle problemas
más adelante. Podría tener una avería en la
carretera que le costaría tiempo y dinero, o aún
peor, una colisión provocada por el defecto.
Las leyes federales y estatales requieren que los
conductores inspeccionen sus vehículos. Los inspectores
federales y estatales también pueden inspeccionar su
vehículo. Si juzgan que el vehículo es inseguro, lo
pondrán "fuera de servicio" hasta que haya sido
reparado.
Tipos de Inspección del vehículo
Inspección previa al viaje. Una inspección
previa al viaje le ayudará a encontrar problemas que
podrían causar una colisión o una
avería.
Durante un viaje. Por seguridad usted
debería:
Fijarse en los medidores para detectar
señales de problemas.Usar sus sentidos para detectar cualquier problema
(mire, escuche, huela, toque).Revise las partes críticas cuando se
detiene:
Neumáticos, ruedas y llantas.
Frenos.
Luces y reflectantes.
Frenos y conexiones eléctricas al
remolque.Dispositivos de acoplado del remolque.
Dispositivos para asegurar la carga.
Inspección e informe posterior al viaje.
Usted debería hacer una inspección posterior al
viaje al final del mismo, del día o del turno de servicio,
en cada vehículo con el que haya operado. Dicha
inspección puede incluir el tener que completar un informe
sobre la condición del vehículo que enumere los
problemas que haya encontrado. El informe de inspección
ayuda al transportista a saber cuándo el vehículo
necesita reparaciones.
Qué se debe buscar
Problemas con los neumáticos.
Demasiada o muy poca presión
neumática.Mal tiempo. Usted necesita al menos 4/32 pulgadas de
profundidad en cada estría importante en los
neumáticos delanteros. Necesita 2/32 pulgadas en los
demás neumáticos. No debería verse
ninguna tela a través de las estrías o de las
paredes laterales.Cortes y otros daños.
Separación de la banda de
rodadura.Neumáticos duales que entran en contacto
entre sí o con otras partes del
vehículo.Tamaños que no hacen juego.
Neumáticos radiales y bias-ply usados
juntos.Vástagos de válvula cortados o
rotos.Neumáticos con ranuras nuevas, que han sido
sellados, en las ruedas delanteras de un autobús.
Estos están prohibidos.
Problemas con las ruedas y las llantas
Llantas dañadas.
Herrumbre alrededor de las tuercas de las ruedas, lo
cual puede significar que dichas tuercas están flojas.
Fíjese si están bien apretadas. Luego que se ha
cambiado un neumático, deténgase por un momento
un rato después y vuelva a fijarse si las tuercas
siguen bien apretadas.El hecho de que falten abrazaderas, clavos o
agarraderas significa peligro.Las llantas que no hacen juego, que están
dobladas o rotas son peligrosas.Las ruedas o llantas que han sido reparadas con
soldaduras no son seguras.
Tambores de freno o zapatas en mal estado
Tambores rotos.
Zapatas o pastillas de freno con aceite, grasa o
líquido de freno.Zapatas gastadas, estando peligrosamente finas,
faltantes o rotas.
Defectos del sistema de dirección
Tuercas, tornillos, chavetas u otras piezas
faltantes.Partes dobladas, sueltas o rotas, tal como el
mecanismo de dirección, la caja de cambios, o las
varillas de ligaduras.Si la dirección está equipada con
mangueras, bombas y el nivel del fluido; fíjese si hay
escapes.El juego de la dirección de más de 10
grados (aproximadamente dos pulgadas de movimiento en la
llanta de un volante de 20 pulgadas) puede hacer
difícil el conducir.
3.4. ALGUNOS GRÁFICOS DE ALINEAMIENTO DE
DIRECCIÓN
Este ángulo es la inclinación de las
ruedas hacia adentro o hacia afuera del
vehículo.Cuando la rueda esta inclinada hacia adentro en su
parte superior, el camber es negativo y positivo cuando la
rueda esta inclinada hacia afuera en su parte
superior.El valor correcto depende del diseño del
sistema de suspensión. Generalmente el camber ayuda a
la estabilidad de la dirección recta y alarga la vida
del neumático. El valor del Camber en la rueda
izquierda/derecha deberá ser el mismo para evitar
tirajes de costados.Un impropio valor de camber causa seguidamente
exceso de desgaste en los costados de los
neumáticos.
CASTER
Es la inclinación hacia adelante o hacia
atrás del cuerpo o brazo de mangueta. El ángulo se
mide a través de los puntos superior e inferior de este
cuerpo o brazo mangueta.
Es importante que los ángulos de caster sean el
mismo en las ruedas delanteras para evitar inestabilidad en la
ruta con agujeros o en la frenada.
KING PIN INCLINACIÓN –
KPI
Este ángulo también es conocido bajo el
nombre Swivel Axle Inclination (SAI). El ángulo es
determinado mediante la inclinación de la línea o
eje que atraviesa los puntos de rótula, hasta la vertical.
Los ángulos de pivote, sitúan el punto en que se
hace girar la rueda cerca del centro de la huella del
neumático, lo que reduce la transmisión de
interferencias de la calzada. Al girar la carrocería se
eleva, y lo probable es que cuando se suelte el volante, este
tenga tendencia a volverse a la posición "recto hacia
delante
Radio de giro máximo
La distancia entre pivotes (a) que recibe el nombre de
vía y la longitud e inclinación de los brazos de
acoplamiento en función de la batalla (b) del
vehículo, que corresponde a la distancia entre ejes,
determinan una de las características de la
dirección, como es su radio de giro máximo. Este
radio viene determinado de forma que las ruedas puedan girar
describiendo un circulo de diámetro cuatro veces mayor que
la batalla del vehículo.
El ángulo de viraje (Avi ) para un determinado
radio de giro (R), según los triángulos
rectángulos 0AB y 0CD de la figura inferior, se obtiene
por la función trigonométrica de los ángulos
que forman las ruedas en función de la batalla (b) del
vehículo y del ancho de vía (a).
Teniendo en cuenta que el radio de giro mínimo en
los vehículos suele ser aproximadamente el doble de la
batalla o distancia entre ejes: R = 2 b. El ángulo de
viraje máximo entre las ruedas es:
Geometría de la suspensión
y dirección
CAPITULO III
Sistema de
frenos
INTRODUCCIÓN:
Creo que si digo que no todas los vehículos
llevan frenos, es cierto que la mayoría de los motores
actuales llevan discos de freno pero los más veteranos
recordarán que esto no ha sido siempre así… es
más, en la actualidad, todavía las hay con freno de
tambor.
Para se equipa al vehículo con una serie de
mecanismos que se encargan de conseguirlo, permitiendo realizarlo
en las mejores condiciones de seguridad: tiempo y distancia
mínimos, conservación de la trayectoria del
vehículo, con una frenada proporcional al esfuerzo del
conductor, en diversas condiciones de carga, etc. Ahora bien,
hemos de tener en cuenta que si el proceso de frenado se realiza
muy bruscamente. Las ruedas se bloquean y se desplazan sin girar,
provocando una perdida de su adherencia y por lo tanto se
producirá un derrape.
Cuando el vehículo está en movimiento se
establece una fuerza de adherencia con respecto al piso el que se
desplaza. El valor de dicha fuerza depende, en cada instante, del
a carga que gravite sobre la rueda y el coeficiente de rozamiento
entre los neumáticos y el suelo. Por tanto la fuerza de
frenado aplicada debe ser, en toldo momento, inferior al
límite de adherencia del vehiculo. Cuando superamos dicho
valor las ruedas se bloquearán.
Las legislaciones actuales regulan los componentes que
han de equipar los diferentes vehículos según
categoría y especificaciones de frenado que deben
cumplir.
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE
Al concluir el estudio de este sistema, usted
estará capacitado para:
Describir las funciones del sistema de
frenosEnumerar los componentes principales de los
distintos sistemas de frenosExplicar el diseño y la operación de
los distintos sistemas de frenosDiagnosticar las averías mas comunes del
sistema de frenosReparar los componentes averiados del sistema de
frenosRegular el sistema de frenos
Darle servicio a un ensamble de accesorios y
componentes
FINALIDAD.
La finalidad de los frenos en un vehículo es la
de conseguir, detener o aminorar
la marcha del mismo en la condiciones que determine su
conductor, para ello, la energía cinética, en su
totalidad o en parte, por medio de rozamiento, es decir,
transformándola en calor. El efecto de frenado produce
ó friccionar unas piezas móviles; disco, tambores o
pastillas.
Los frenos son los dispositivos que pueden prevenir
cualquier tipo de colisión, es por ello que los
fabricantes dedican gran parte de su tiempo y esfuerzo al
desarrollo de sistemas de frenado más efectivos,
convirtiéndolos en uno de los elementos de seguridad
activa más importantes en el diseño y ensamblaje
automotriz
FRENOS.
Sistemas de seguridad activa más importantes
dentro de un automóvil, su función es desacelerar
el giro de los neumáticos para así lograr detener
el vehículo. En virtud de esto los fabricantes dedican
gran parte de su tiempo y esfuerzo al desarrollo de sistemas de
frenado más efectivos.
Desde los primeros sistemas colocados en las ruedas
delanteras y posteriores, hasta los últimos avances como
el sistema ABS que evita que los cauchos se deslicen, permitiendo
mantener el control del vehículo aun en una
situación extrema, los frenos han sido los encargados de
prevenir los accidentes o cualquier tipo colisión en las
calles y autopistas.
A continuación haremos un breve repaso de los
principales sistemas de frenado, su evolución y las
ventajas y desventajas que lo han acompañado.
FUNCIONAMIENTO DE LOS FRENOS.
Los frenos detienen el automóvil al presionar un
material de alta fricción (pastillas o balatas) contra los
discos o los tambores de hierro atornillados a la rueda, y que
giran con ella. Esta fricción reduce la velocidad del
automóvil hasta detenerlo.
Hay dos tipos de frenos: de disco y de tambor. Los
frenos de disco funcionan cuando las pastillas presionan ambos
lados del disco.
Los de tambor presionan las balatas contra la cara
interna del tambor. Los frenos de disco son más eficaces,
porque su diseño permite una mayor disipación del
calor por el aire. A su vez existen diferentes sistemas de
frenado, el más común y utilizado es el sistema de
antibloqueo de frenos, mejor conocido como ABS
La mayoría de los automóviles tienen
frenos delanteros de disco y frenos traseros de tambor Fig. 40a y
40b.
Fig. 40ª
Cuando las pastillas o balatas rozan contra el disco o
el tambor, se genera calor. Si éste no se disipa
rápidamente, los frenos se sobrecalientan y dejan de
funcionar. A este fenómeno se le llama
cristalización de balatas. Los frenos delanteros producen
80% de la potencia de frenado del automóvil, y por ello,
son más susceptibles al sobrecalentamiento que los
traseros. La mayoría de los automóviles tienen
frenos delanteros de disco porque al enfriarse por el aire, son
menos propensos a la cristalización de las
balatas
El freno de estacionamiento, que sirve para mantener
inmóvil al automóvil, es un sistema mecánico
de palancas y cables conectado a los frenos traseros. Un pedal o
una palanca de mano acciona los frenos y un retén de
engrane los sujeta. Una perilla o botón libera este sector
y libera los frenos.
Fig. 40b
3.5. TIPOS DE FRENOS.
Frenos mecánicos
Frenos hidráulicos
Frenos de tambor
Frenos de disco
Frenos neumáticos
Frenos ABS
EL LÍQUIDO DE FRENO:
El líquido de freno es el elemento que al ser
presurizado por la bomba empuja los cilindros de las pinzas
contra las pastillas, produciéndose así la
acción de frenado. Para los usuarios de los
automóviles es el eterno olvidado, es decir, muy pocos
conductores dan la importancia que dicho elemento tiene. Como
veremos a continuación sus características son las
que aseguran una correcta frenada, pero es un elemento que con el
uso y el paso del tiempo se degrada y debe de ser
sustituido.
Las características fundamentales del
líquido de freno son las siguientes:
Es incompresible (como todos los
fluidos).Su punto de ebullición mínimo debe ser
superior a los 230ºC. Así conseguirá
permanecer en estado líquido, sin entrar en
ebullición, cuando las solicitaciones de frenada sean
muy exigentes.Debe de tener baja viscosidad para desplazarse
rápidamente por el circuito.Debe de ser lubricante para que los elementos
móviles del sistema de freno con los que se encuentra
en contacto no se agarroten.
FRENOS
MECÁNICOS.
Este tipo de freno consistía en un cable que al
momento de ser presionado con el pie, transmitía la
potencia necesaria para detener el vehículo; El sistema
dejó de ser funcional cuando nuevos y potentes motores
empezaron a desarrollar altas velocidades, requiriendo un gran
esfuerzo físico para conseguir desacelerar el
automóvil. El sistema evolucionó en los frenos
hidráulicos, que con un menor esfuerzo conseguían
una potencia de frenado mucho mayor.
El freno mecánico ó "freno de
estacionamiento" como es conocido en algunos lugares, evita que
un vehículo estacionado se ponga en movimiento por si
solo, aun cuando este sistema puede ser utilizado, si es
necesario, como freno de emergencia durante la marcha del
vehículo Fig.40b.
Normalmente consiste en una palanca o pedal que se
encuentra al alcance del conductor; unida mediante un cable
metálico a la leva de freno. Al accionarlo, las levas
ejercen presión sobre las balatas de las ruedas traseras
originando un frenado, que en caso de producirse mientras el
vehículo está en movimiento, puede ser bastante
brusco.
FRENOS DE
HIDRÁULICOS.
Los frenos hidráulicos están divididos en
dos tipos de sistemas fundamentales: Los sistemas
hidráulicos, propiamente dichos y los basados en
materiales de fricción. En los sistemas
hidráulicos, cuando el freno del vehículo es
presionado, un cilindro conocido como "maestro" dentro del motor,
se encarga de impulsar líquido de frenos a través
de una tubería hasta los frenos situados en las ruedas, la
presión ejercida por el líquido produce la fuerza
necesaria para detener el vehículo fig. 41.
Fig. 41
Las pastillas ó materiales de fricción,
suelen ser piezas metálicas o de cerámica capaces
de soportar altas temperaturas. Estas piezas son las encargadas
de crear fricción contra una superficie fija (que pueden
ser tambores ó discos), logrando así el frenado del
vehículo; las balatas son piezas reemplazables que sufren
de desgaste y deben ser revisadas y cambiadas en forma
periódica.
3.5.2.1. TIPOS DE FRENOS
HIDRÁULICOS
3.5.2.1.1, FRENOS DE DISCO
Los frenos de disco consisten en un rotor sujeto a la
rueda, y un caliper que sujeta las pastillas del freno. La
presión hidráulica ejercida desde el cilindro
maestro causa que un pistón presione "como una almeja" las
pastillas por ambos lados del rotor, esto crea suficiente
fricción entre ambas piezas para producir un descenso de
la velocidad o la detención total del vehículo.
Fig.42.
La mayoría de los frenos de disco tienen pinzas
corredizas. Se montan de modo que se puedan correr unos
milímetros hacia ambos lados. Al pisar el pedal del freno,
la presión hidráulica empuja un pistón
dentro de la pinza y presiona una pastilla contra el rotor. Esta
presión mueve toda la pinza en su montaje y jala
también la otra pastilla contra el rotor.
Fig. 42
Este sistema de frenado tiene las
siguientes ventajas:
1. No se cristalizan las balatas, ya que se
enfrían rápidamente
2. Cuando el rotor se calienta y se dilata, se
hace más grueso, aumentando la presión contra las
pastillas
3. Tiene un mejor frenado en condiciones
adversas, cuando el rotor desecha agua y polvo por acción
centrífuga
Por otra parte, las desventajas de los frenos de disco,
comparados con los de tambor, son que no tienen la llamada
acción de servo o de aumento de potencia, y sus pastillas
son más pequeñas que las zapatas de los frenos de
tambor, y se gastan más rápido.
PARTES DEL FRENO DE DISCO
1. Pinza (mordaza o caliper)
2. Disco o rotor de freno
3. Pastilla de freno (balata)
4. Cubierta del émbolo o
pistón
Cubo (maza) de la rueda
5. Cubre polvo o guardapolvos
6. Pasador de deslizamiento de la
pinza
7. Ranuras de ventilación
8. Válvula de purga
(purgador)
9. Manguera o cañería de
frenos
3.5.2.1.2. FRENOS DE TAMBOR
Este tipo de frenos constan de tambor metálico
sujeto a la rueda, un cilindro de rueda, pastillas y resortes de
regreso. La presión hidráulica ejercida desde el
cilindro maestro, causa que el cilindro de rueda presione las
pastillas contra las paredes interiores del tambor, produciendo
el descenso de velocidad correspondiente Fig.43.
Fig. 43
En la actualidad los frenos de tambor se utilizan
solamente en las ruedas traseras y con ciertos vehículos,
ya que los frenos de disco gozan de una mayor fuerza de frenado
por lo que se utilizan en la mayoría de los
automóviles como frenos delanteros, aunque la tendencia
indica que la gran mayoría de los carros terminarán
usando frenos de disenso las cuatro ruedas.
PARTES DEL FRENO DE TAMBOR FIG.
44
1. Tambor del freno
2. Zapata
3. Balatas o fajas
4. Resortes de retorno de las
zapatas
5. Ancla
6. Plato de anclaje
7. Cable de ajuste
8. Pistón o émbolo
hidráulico
9. Cilindro de rueda
10 Regulador
11 Servofreno
Fig.44
SERVOFRENO:
El servofreno es el sistema por el cual la fuerza que
hay que ejercer sobre el pedal, para presurizar el circuito a una
misma presión, se reduce. Es decir, es un elemento que
reduce el esfuerzo que necesita el conductor para presurizar el
circuito pisando el pedal. Fig. 45.
Fig. 45
Las ventajas del servofreno no son exclusivamente las de
poder realizar una presión mayor sobre el circuito
hidráulico, y por consiguiente, sobre los pistones de las
pinzas con un mayor descanso del píe. Si no que lo que se
consigue es una mejor dosificación de la frenada. Fig.
46
Fig. 46
Los servofrenos actuales más corrientes son
aquellos que actúan por vacío.
Estos aparatos aprovechan la depresión creada en
el colector de admisión cuando se retira el pie del
acelerador para aumentar la fuerza que el pie proporciona al
pedal del freno.
Los valores típicos de esfuerzo
pedal / servo para el sistema tipo representado anteriormente,
son los siguientes
BOMBA DE FRENO:
La bomba de freno o cilindro principal, es el encargado
de presurizar el líquido por todo el circuito
hidráulico. Como la legislación actual obliga a los
fabricantes de vehículos a que estos vayan provistos de
doble circuito de freno, las bombas de freno son de tipo
tándem. Fig. 47
Fig. 47
El sistema tandem significa que la bomba dispone de dos
pistones, colocados uno a continuación del otro, con los
cuales se atiende al suministro del líquido a una
presión igual para cada uno de los dos circuitos
independientes normalmente distribuciones según una "X".
Es decir, un circuito actúa sobre la rueda delantera
izquierda y también sobre la trasera derecha mientras que
el otro actúa sobre la rueda delantera derecha y la
trasera izquierda como elemento de seguridad en el caso de
problemas de perdida de eficacia en uno de los dos
circuitos.
SISTEMA DE FRENOS DE AIRE O
NEUMÁTICOS
El sistema neumático se instala en
vehículos pesados, a partir de seis toneladas, y la
transmisión del esfuerzo del conductor hasta las ruedas se
hace al liberar aire comprimido. Fig. 48.
Fig. 48
ESQUEMA DE SISTEMA DE FRENOS DE
AIRE
1.-……………………………………………
2.-……………………………………………
3.-……………………………………………
4.-……………………………………………
5.-……………………………………………
6.-……………………………………………
7.-……………………………………………
8.-……………………………………………
9.-……………………………………………
10.-………………………………………….
11.-………………………………………….
12.-………………………………………….
13.-………………………………………….
Los componentes básicos del sistema frenos de
aire o neumático son:
1. Compresor de aire
2. Gobernador o controlador de
aire3. Tanque o deposito de almacenamiento de
aire4. Drenado de agua de tanque
depósito5. Evaporador de alcohol
6. Válvula de seguridad
7. Pedal de freno
8. Los dispositivos de freno
9. Los Medidores de la Presión de
Suministro10. El medidor de la Presión
Aplicada11. La Señal de Advertencia de
Presión Neumática Baja12. El Interruptor de las Luces de
Freno13. La Válvula Limitadora del Freno
Delantero14. Freno de resorte
15. Válvula reguladora de
pedal16. Válvula de descompresión
rápida17. Cámara de aire
18. Relevadora o relay.
19. Freno de emergencia
20. Bomba de freno de aire
21. válvula retención tanque
sistema neumático
1.- COMPRESOR DE AIRE.- Es el encargado de tomar
aire de la atmósfera y almacenarlo en los tanques
instalados para tal fin.
El compresor de aire bombea el aire en los tanques de
almacenamiento de aire (los depósitos). El compresor de
aire se conecta al motor por medio de engranajes o por medio de
una correa en V. El compresor puede ser enfriado por aire o puede
ser enfriado por el sistema de enfriamiento del motor. Puede
tener su propio suministro de aceite, o ser lubricado por el
aceite del motor. Si el compresor tiene su propio suministro de
aceite, verifique el nivel de aceite antes de conducir
2.- GOBERNADOR O CONTROLADOR DE AIRE.- Cuando se
llega a la presión máxima establecida (generalmente
120 a 125 PSI) el gobernador suspende el paso de aire hacia el
tanque impidiendo así una sobrepresión. Cuando la
presión disminuye entre 10 y 15 PSI del nivel
máximo, permite nuevamente el flujo de aire hacia el
tanque.
El controlador del compresor de aire controla cuando el
compresor de aire debe bombear el aire en los tanques de
almacenamiento de aire. Cuando la presión en el tanque de
aire llega al nivel de "corte" (alrededor de 125 libras por
pulgada cuadrada o "psi"), el controlador detiene el compresor
desde donde se bombea el aire. Cuando la presión del
tanque desciende por debajo de la presión "mínima"
(alrededor de 100 psi), el controlador permite que el compresor
comience a bombear nuevamente
3.- TANQUE O DEPÒSITO DE ALMACENAMIENTO DE
AIRE.- Mantienen una presión máxima de 125 PSI.
Ell tamaño y cantidad varía de acuerdo a la
longitud, número de líneas y tamaño de las
cámaras.
Los tanques de almacenamiento de aire se usan para
almacenar el aire comprimido. La cantidad y el tamaño de
los tanques de aire varían según los
vehículos. Los tanques deben almacenar suficiente aire
como para permitir usar los frenos varias veces aun cuando el
compresor deje de funcionar. Fig. 49.
Fig.49
Un depósito normalmente tiene en su parte
inferior un grifo o válvula para drenar el agua y el
lubricante acumulado.
También podemos encontrar una válvula de
seguridad, la cual permite la salida de aire cuando se sobrepasa
la máxima presión establecida por falla del
gobernador (150 PSI
4.- DRENADO DE AGUA DEL DEPÓSITO DE AIRE.-
El aire comprimido normalmente tiene un poco de agua y algo de
aceite del compresor lo cual es dañino para el sistema de
frenos neumáticos.
Por ejemplo, el agua puede congelarse durante el tiempo
frío y ocasionar que los frenos fallen. El agua y el
aceite tienden a acumularse en el fondo del tanque de aire.
Esté seguro de vaciar los tanques de aire por completo.
Cada tanque de aire está provisto con una válvula
de desagüe en el fondo. Hay dos tipos:
Manual, se acciona girándola un cuarto de
vuelta, o tirando de un cable. Usted debe vaciar los tanques
al final de cada jornada de trabajo. Vea la Figura
.50.Automática, el agua y el aceite son
expulsados automáticamente. Estas válvulas
también pueden estar equipadas para desagüe
manual.
Las válvulas automáticas están
disponibles con dispositivos calefactores eléctricos.
Estos ayudan a prevenir el congelamiento del desagüe
automático en tiempo de frío.
Fig. 50
5.- EVAPORADOR DE ALCOHOL.- Algunos sistemas de
frenos neumáticos tienen un evaporador de alcohol para
introducir alcohol en el sistema neumático. Esto ayuda a
reducir el riesgo de hielo en las válvulas del freno
neumático y otras partes durante el tiempo
frío.
El hielo dentro del sistema puede hacer que los frenos
dejen de funcionar. Verifique el depósito del alcohol y
llénelo cuando sea necesario y hágalo todos los
días durante el tiempo de frío. Aún se
necesita vaciar el tanque de aire diariamente para eliminar el
agua y el aceite. (A menos que el sistema tenga
válvulas de desagüe automáticas.)
6.- VÁLVULA DE SEGURIDAD.- Una
válvula de escape de seguridad se instala en el primer
tanque al cual el compresor de aire bombea el aire comprimido. La
válvula de seguridad protege el tanque y el resto del
sistema de la presión excesiva. La válvula
normalmente se ajusta para que se abra a los 150 psi. Si la
válvula de seguridad deja salir el aire, algo está
mal. Tiene un problema que debe ser arreglado por un
mecánico.
7.- EL PEDAL DE FRENO.- Usted aplica los frenos
empujando hacia abajo el pedal del freno. (También se le
llama la válvula de pie o válvula de pedal.) Al
empujar más fuerte el pedal hacia abajo, más
presión neumática es aplicada. Al soltar el pedal
del freno se reduce la presión neumática y se
liberan los frenos.
Al liberar los frenos un poco de aire comprimido sale del
sistema, por lo que la presión neumática en los
tanques se reduce. Ésta debe ser elevada nuevamente por
medio del compresor de aire. El presionar y soltar el pedal
innecesariamente puede liberar el aire más rápido
de lo que el compresor puede reemplazarlo. Si la presión
baja demasiado, los frenos no funcionarán. Fig. 51.
Fig.51
8.- LOS DISPOSITIVOS DE FRENO.- Se usan dispositivos
de freno en cada rueda. El tipo más común es el
freno de tambor con leva en S. Las distintas partes del freno se
tratan a continuación: (freno de tambor).Fig.52.
Fig. 52
Los Tambores, las Zapatas, y las Cintas de Freno.
Los tambores de freno se localizan en cada extremo de los ejes
del vehículo. Las ruedas están aseguradas a los
tambores. El mecanismo de frenaje está dentro del tambor.
Al frenar, las zapatas y las cintas son empujadas contra la parte
interior del tambor. Esto causa la fricción que frena al
vehículo (y produce calor). El calor que un tambor puede
tolerar sin sufrir daños depende de cuánta fuerza y
cuánto tiempo se usan los frenos. El calor excesivo puede
hacer que los frenos dejen de funcionar.
Los Frenos de leva en S. Cuando usted empuja el
pedal del freno, el aire comprimido penetra en cada cámara
de freno. La presión neumática empuja la biela
hacia fuera, moviendo así el ajustador de tensión,
haciendo girar el árbol de levas del freno. Esto hace
girar la leva en s (así llamada porque su forma es como la
de la letra "S"). La leva en s fuerza las zapatas hacia fuera y
las aprieta contra el interior del tambor de freno. Cuando usted
suelta el pedal del freno, la leva en s gira hacia atrás y
un resorte aleja las zapatas del tambor, permitiendo a las ruedas
rodar libremente de nuevo. Vea la Figura 5.2.
Los Frenos de Cuña. En este tipo de freno,
la biela de la cámara de freno empuja una cuña
directamente entre los extremos de las dos zapatas. Esto las
separa y las empuja contra la parte interior del tambor de freno.
Los frenos de cuña pueden tener una sola cámara de
freno, o dos, en este caso son empujadas las cuñas en
ambos extremos de las zapatas. Los frenos del tipo de cuña
pueden ser autoajustables o pueden requerir ajuste
manual.
Los Frenos de Disco. En los frenos de disco
accionados por aire comprimido, la presión
neumática actúa en la cámara de freno y en
el ajustador de tensión, de la misma forma que en los
frenos de leva en s. Pero en lugar de la leva en s, se usa un
"tornillo de poder". La presión de la cámara de
freno en el ajustador de tensión hace girar el tornillo de
poder. El tornillo de poder sujeta el disco o rotor entre las
pastillas de freno de un calibrador, similar a una gran
abrazadera con forma de c.
Los frenos de cuña y los frenos de disco son
menos comunes que los frenos de leva en S.
9.- LOS MEDIDORES DE LA PRESIÓN DE
SUMINISTRO.-Todos vehículos con los frenos
neumáticos tienen un medidor de presión conectado
al tanque de aire. Si el vehículo tiene un sistema de
frenos neumáticos dual, habrá un medidor para cada
mitad del sistema. (O un solo medidor con dos agujas.) Los
sistemas duales serán tratados más adelante. Estos
medidores le indican cuánta presión hay en los
tanques de aire.
10.- EL MEDIDOR DE LA PRESIÓN APLICADA.-
Este medidor indica cuánta presión neumática
usted aplica a los frenos. (Este medidor no lo tienen todos los
vehículos.) El tener que aumentar la presión
aplicada para mantener la misma velocidad significa que los
frenos están debilitándose. Usted debe disminuir la
velocidad y debe usar una marcha más baja. La necesidad de
incrementar la presión también puede ser causada
por estar los frenos desajustados, por pérdidas de aire, o
por problemas mecánicos.
11.- LA SEÑAL DE ADVERTENCIA DE PRESIÓN
NEUMÁTICA BAJA.- Se requiere una señal de
advertencia de que la presión está baja en los
vehículos con frenos neumáticos. Una señal
de advertencia que usted pueda ver debe activarse antes de que la
presión atmosférica en los tanques descienda por
debajo de los 60 psi. (O por debajo de la mitad de la
presión mínima del presostato del compresor en los
vehículos más viejos.) La advertencia normalmente
es una luz roja. También puede ser usando un
zumbador.
Otro tipo de señal de advertencia es el "wig
wag." Este dispositivo deja caer un brazo mecánico delante
de su vista cuando la presión en el sistema desciende por
debajo de los 60 psi. Un wig wag automático quitará
fuera de su vista la señal cuando la presión en el
sistema supere los 60 psi. En el tipo de restablecimiento
manual, debe ponerse la señal en la posición "fuera
de la vista" con la mano. No permanecerá en dicho lugar
hasta que la presión en el sistema sea superior a los 60
psi.
En los autobuses grandes es común que los
dispositivos de advertencia de presión baja se activen a
los 80-85 psi.
12.- EL INTERRUPTOR DE LAS LUCES DE FRENO.- Los
conductores detrás de usted deben ser advertidos cuando
usted aplica sus frenos. El sistema de frenos neumáticos
hace esto con un interruptor eléctrico que es accionado
por la presión neumática. El interruptor enciende
las luces de freno cuando usted aplica los frenos
neumáticos.
13.- LA VÁLVULA LIMITADORA DEL FRENO
DELANTERO.- Algunos vehículos antiguos (fabricados
antes de 1975) tienen una válvula limitadora de los frenos
delanteros y un comando en la cabina. El comando tiene dos
posiciones normalmente marcadas "normal" y "resbaladizo." Cuando
usted coloca el comando en la posición "resbaladizo", la
válvula limitadora disminuye la presión
neumática "normal" a la mitad. Las válvulas
limitadoras se usaban para reducir la posibilidad de que las
ruedas delanteras patinaran en las superficies resbaladizas. Sin
embargo, estas válvulas en realidad reducen la fuerza de
frenado del vehículo. Los frenos de las ruedas delanteras
funcionan bien en cualquier condición. Las pruebas han
mostrado que no es probable que las ruedas delanteras patinen al
frenar ni siquiera en el hielo. Asegúrese de que el
comando está en la posición "normal" para tener la
fuerza de frenado normal.
Muchos vehículos tienen válvulas
limitadoras automáticas en las ruedas delanteras. Estas
reducen la cantidad de aire que llega a los frenos delanteros
excepto cuando los frenos se presionan muy fuertemente (60 psi o
más de presión aplicada). Estas válvulas no
pueden ser controladas por el conductor.
14.- FRENOS DE RESORTE.- Todos los camiones,
camiones tractores y autobuses deben estar equipados con frenos
de emergencia y frenos de estacionamiento. Ellos deben frenar por
medio de la fuerza mecánica (porque la presión
neumática puede fugarse finalmente). Normalmente se usan
frenos de resortes para satisfacer estas necesidades. Cuando se
está conduciendo, poderosos resortes son retenidos por la
presión neumática. Si la presión
neumática es quitada, los resortes aplican los frenos. Un
comando de freno de estacionamiento en la cabina le permite al
conductor quitar el aire comprimido de los frenos de resorte.
Esto permite que los resortes apliquen los frenos. Una fuga en el
sistema de frenos neumáticos que cause que se pierda todo
el aire también causará que los resortes apliquen
los frenos.
Los frenos de resorte en los tractores y en los camiones
no articulados se aplicarán totalmente cuando la
presión neumática descienda por debajo de los 20 a
los 45 psi (normalmente entre los 20 y los 30 psi). No espere a
que los frenos se apliquen automáticamente. Cuando la luz
y el zumbador de advertencia de presión neumática
baja se prendan primero, lleve el vehículo en seguida a un
lugar seguro para detenerse, mientras todavía puede
controlar los frenos.
El poder de frenado de los frenos de resorte depende de
que éstos estén ajustados. Si los frenos no
están apropiadamente ajustados, ni los frenos normales ni
los frenos de emergencia/ estacionamiento funcionarán
correctamente.
15.- VALVULA REGULADORA DE PEDAL.- Es la
compuerta del aire comprimido.
Cuando el conductor acciona el pedal abre el paso de
aire comprimido hacia las cámaras en cada rueda. Al
mantener una fuerza constante sobre el pedal se cierra el paso de
aire controlando de esta forma la frenada a voluntad, ya que al
ejercer una mayor fuerza se abre nuevamente la
válvula.
Al liberar el pedal se cierra nuevamente el paso de aire
hacia las cámaras y conectan las líneas de
conducción con la atmósfera a través de la
válvula reguladora permitiendo la descompresión de
la tubería.
16.- VÁLVULA DE DESCOMPRESIÓN
RÁPIDA.- Se instala en las líneas de mayor
longitud (ejes traseros) equidistante a las ruedas del eje para
permitir una desactivación rápida de los frenos al
liberar de presión más retirada del
pedal.
17.- CAMARA DE AIRE.- Convierte la energía
del aire comprimido en energía mecánica
transmitiéndola a la leva de ajuste (candado) la cual
aplicar las bandas contra la campana para detener su movimiento.
Fig. 53.
Fig. 53
18.- RELEVADORA O RELAY.- En ciertos
vehículos el aire liberado por la válvula del pedal
no es suficiente para actuar los frenos traseros.
En este caso es necesario acondicionar una línea
adicional desde el tanque hasta una válvula cercana a las
ruedas traseras que entre a colaborar con la línea
principal en el suministro de aire a las cámaras traseras.
Esta válvula es conocida como relevadora o relay.
19.- FRENOS DE EMERGENCIA PARA FRENO DE AIRE.-
Los frenos de seguridad conocidos como frenos de resorte son
utilizados en el sistema neumático de freno aplicado a
vehículos diseñados para transportar carga superior
a 25 toneladas.
El objetivo es utilizarlo como freno de parqueo y de
emergencia en caso de pérdida de presión en el
sistema de aire.
El freno de estacionamiento esta montado detrás
de la cámara de aire. Su funcionamiento se hace a
través de un resorte activado con aire comprimido y que
funciona independientemente de la cámara de aire de
servicio standard.
No solo cumple las funciones mencionadas sino que
también, es freno de emergencia.
1. Cámara de aire de servicio
2. Diafragma de servicio
3. Embolo de emergencia
4. Reten
5. Resorte de emergencia
6. Tornillo desactuador
7. Filtro.
FRENO EMERGENCIA SU FUNCIONAMIENTO:
En el vehículo existen dos líneas, una de
servicio y otra de emergencia. La línea de emergencia,
operada manualmente, envía aire comprimido a la
cámara de seguridad, esto retrocede comprimiendo el
resorte y así queda hasta que se requiere de su
accionar.
Mientras tanto el vehículo hace uso de sus frenos
por medio de sus cámaras de servicio.
En caso de producirse un desperfecto en la línea
de servicio, el conductor accionar el sistema de
emergencia.
Una válvula manual (PP1) dejara escapar el aire
comprimido de la cámara de emergencia y entonces el
resorte se expandirá empujando la leva de freno. Si el
desperfecto afectase el compresor o a la línea de
emergencia, podrá desactuarse el freno por medio del
tornillo desactuador. De este modo se vuelve a comprimir el
resorte y la palanca retorna a su posición y el freno
queda desaplicado.
Con la línea de emergencia, el conductor aplica
los frenos cuando el vehículo esta estacionado. Es decir,
aplica el freno de estacionamiento dejando escapar el aire de las
cámaras de emergencia, con solo inyectarle nuevamente aire
comprimido, el freno queda liberado.
20.- BOMBA DE FRENO DE AIRE.- Le informamos que
bajo este nombre se conoce la válvula del freno que
generalmente se acciona mediante el pedal.
Su función es básicamente servir de
compuerta al paso de aire desde el tanque de almacenamiento hasta
las cámaras de freno cuando se acciona el pedal y servir
de desfogue liberando el aire a la atmósfera al soltarlo.
Esta calibrada para que la presión de salida del aire sea
casi proporcional al esfuerzo aplicado comúnmente para que
esta presión no sobrepase los 5.5 Kg/cm²
(aproximadamente 80 PSI) y evitar frenadas demasiado
bruscas.
Además existe la válvula de freno doble
para ser instalada en un vehículo con doble circuito de
frenos y en este caso la válvula de freno lleva dos
salidas que actúan en forma independiente y son accionadas
en forma simultánea al pisar el pedal del freno. En esas
condiciones el aire comprimido pasa desde los dos
depósitos a las cámaras de freno.
En general el principio de funcionamiento de las
válvulas de freno se ha mantenido aún cuando ha
presentado cambios en su forma externa.
21.- VÁLVULA RETENCIÓN TANQUE
SISTEMA NEUMÁTICO.- Una válvula de
retención o cheque se coloca a la entrada del tanque de
almacenamiento del aire comprimido ya que esto evita que se
descargue al dañarse la tubería entre el compresor
y el tanque.
Es decir que esta válvula permite la entrada pero
no el retorno del aire.
3.5.3.1.- FUNCIONAMIENTO FRENO DE
ESTACIONAMIENTO
La mayoría de los frenos de estacionamiento,
requieren tres palancas para multiplicar la fuerza física
del conductor, la primera de ellas es la palanca de mando. Al
mover la palanca de mando, la fuerza del conductor se multiplica
y se utiliza para tirar del cable delantero que, a su vez tira de
la palanca del compensador.
La palanca del compensador multiplica la fuerza
impartida por la palanca de mando y hala los cables traseros.
Esta fuerza de tracción pasa a través de un
compensador que garantiza que la tracción sea la misma en
ambos cables traseros.
Para cumplir esta función, el compensador permite
que los cables se deslicen un poco para equilibrar las ligeras
diferencias de longitud o ajuste entre dos cables. A su vez, los
cables traseros tiran de las palancas de los frenos de
estacionamiento.
Las palancas de los frenos de estacionamiento
están conectadas a las zapatas secundarias de los frenos
traseros.
Al accionar la palanca, esta empuja la biela contra su
resorte comprimiéndolo, la biela o palanca continúa
moviéndose empujando la zapata primaria contra el tambor
del freno. Cuando la zapata primaria entra en contacto con el
tambor, cesa el movimiento de la biela o palanca. En ese momento,
la palanca del freno de estacionamiento gira sobre el extremo de
la biela y la parte superior de la palanca empuja la zapata
secundaria contra el tambor. De esta manera la acción de
la palanca del freno multiplica nuevamente la fuerza del
conductor.
Ajuste freno de estacionamiento
Se considera que un freno de estacionamiento está
adecuadamente ajustado cuando satisface los siguientes
criterios:
1. Los frenos están aplicados a plenitud y
se mantienen en posición después de que el pedal o
la palanca se ha desplazado hasta menos de la mitad de su
recorrido posible.
2. Los frenos están totalmente sueltos
cuando el pedal o la palanca está en posición de
desenganche. Dado que los frenos de estacionamiento accionan las
zapatas de los frenos traseros, deberá existir el
suficiente espacio libre entre la banda y el tambor. Por tanto,
antes de tratar de ajustar un freno de estacionamiento, se
deberá inspeccionar la banda, los tambores y las piezas
conexas. Se deberá verificar el funcionamiento del
regulador de estrella y ajustar los frenos de manera que se deje
espacio libre suficiente entre la banda y el tambor.
. La mayoría de los fabricantes de
automóviles han establecido procedimientos
específicos para ajustar los frenos de estacionamiento de
los diversos modelos que producen; he aquí un
procedimiento típico para ajustar los frenos de
estacionamiento de un sistema de frenos de tambor:
1. Poner la palanca de cambios en la posición
neutra.
2. Poner la palanca de mando del freno de
estacionamiento en la posición de
frenado.
3. Levantar el automóvil y sostenerlo con gatos
colocados debajo de la suspensión.
4. Aflojar la contratuerca
5. Apretar la tuerca de ajuste contra el compensador
hasta que se vea que los frenos traseros comienzan a
ofrecer resistencia.
6. Aflojar la tuerca de ajuste hasta que los frenos se
hayan soltado completamente.
7. Apretar la contratuerca.
8. Verificar el funcionamiento del freno de
estacionamiento.
9. Bajar el automóvil.
3.5.3.2.- FRENO MOTOR
Todo motor a combustión interna, arrastrado por
el vehículo y alimentado en las condiciones de ralenti,
ofrece un par resistente interno debido a los rozamientos entre
las piezas en movimiento y a la depresión durante el
tiempo de aspiración; el trabajo absorbido durante la
compresión es restituido en gran parte durante el tiempo
de expansión y el absorbido durante el tiempo de escape es
débil.
El valor del par resistente depende del tipo de motor
(de cuatro o de dos tiempos a carburación o a
inyección) y de la velocidad de rotación. En un
motor de cuatro tiempos, a carburación o a
inyección de gasolina, la mariposa debe permanecer
ligeramente abierta ya que es necesario alimentar de aceite el
motor. Finalmente, para el motor Diesel la depresión en la
admisión es menor, pero los rozamientos son más
importantes debido a que la relación de compresión
es más elevada.
Si Cr y Ni representan el par resistente interno y el
número de r.p.m. el motor, n y r el número de
r.p.m. y el radio de las ruedas motrices, la fuerza de
desaceleración, que se desarrolla en el contacto del
neumático con el suelo vale aproximadamente Cr Ni ; para
un motor dado, el frenado debido al motor es pues función
de la relación N/n es decir de la desmultiplicación
de la transmisión de movimiento.
Para aumentar la eficacia del freno motor, es necesario
aumentar N/n manteniendo N la máxima velocidad de
rotación determinada por el constructor; esta
condición puede ser aproximadamente satisfecha cuando se
desciende una pendiente empleado la relación de
desmultiplicación que debería emplearse normalmente
para subirla.
El descenso de una pendiente sobre la relación
apropiada de la caja de velocidades puede evitar la acción
de los frenos a fricción cuando el vehículo tiene
un motor lo suficientemente potente en relación con el
peso y una caja de cambios con el suficiente número de
velocidades o relaciones de engranaje; esta condición
generalmente no se realiza en los pesos pesados y en los
vehículos pequeños.
Cuando la pendiente excede de un cierto porcentaje, el
freno motor puede resultar insuficiente para estabilizar la
velocidad del vehículo sin riesgo de averías del
motor; entonces es necesario recurrir a los frenos de servicio
con los consiguientes inconvenientes o bien intensificar el
efecto de desaceleración sobre el motor aumentando
Cr.
FRENOS ABS.
Los Frenos ABS (anti-block-system). el sistema
ABS (Anti-Lock Brake System) o Sistema Antibloqueo de Frenos,
consiste en un mecanismo instalado en el sistema de frenado de
los vehículos que impide la inmovilización de las
ruedas cuando el conductor aplica el freno de manera brusca. Cada
una de las ruedas cuenta con un sensor que determina las
revoluciones y detecta cuando alguna rueda disminuye la cantidad
de giros en comparación con un valor predeterminado. De
suceder, el sistema ABS ordena la disminución de la fuerza
del frenado e impide el bloqueo. Fig.55.y 56.
Fig. 55
Fig.56
Un sistema de frenado antibloqueo (ABS) controla
automáticamente la presión del líquido de
frenos, evitando que las ruedas se bloqueen cuando se ejerce
excesiva presión sobre el pedal, generalmente en
situaciones de alto riesgo, optimizando el funcionamiento del
sistema y permitiendo al conductor, al mismo tiempo, mantener la
estabilidad y control del vehículo. Fig.57.
Fig.57
Las siglas que lo identifican provienen de su
denominación en idioma ingles: Antilock Brake
System. Algunos autores españoles han castellanizado
la acepción, denominándolos SFA (Sistema de Frenos
Antibloqueo). Se lo suele calificar como sistema reactivo, pues
funciona reaccionando frente a una o más ruedas
bloqueadas.
Liquido de frenos
Los líquidos de freno dividen en la actualidad en
dos grupos dependiendo de las características que
presenten. Así en la actualidad se pueden comercializar
dos calidades de líquido de freno.
DOT 4: Cuyo punto de ebullición es de
255ºC. Empleado en sistemas de disco/tambor o
disco/disco sin ABS.DOT 5: Cuyo punto de ebullición es de
270ºC. Fig. 58..
Fig. 58
Debe ser el utilizado para vehículos de altas
prestaciones y aquellos que vayan dotados de sistemas
ABS.
Ambas calidades de líquido son miscibles entre
sí, pero no se recomienda el mezclado de ambos. Aunque
exista la posibilidad de mezclarlos, es conveniente leer el libro
de mantenimiento del vehículo para saber, si necesitamos
rellenar, que tipo de líquido emplea nuestro
vehículo. Cuando procedamos a sustituir el líquido
de freno es conveniente limpiar el circuito con alcohol
metílico para conseguir que el líquido nuevo,
conserve todas sus propiedades. Además en
cualquier
¿Por qué el sistema ABS es
benéfico?
La primera ventaja a destacar es que los sistemas
antibloqueo permiten que el auto se detenga en distancias
más cortas. Esto se explica porque al mejorar el
contacto neumático-suelo, se mantiene un mayor
coeficiente de rozamiento y, como consecuencia, se logra una
mayor eficiencia de frenado.
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