Tambor y disco de frenos

Al funcionar el automóvil, es decir que se mueve por si mismo, la forma de reducir su velocidad es disminuir la del giro de las ruedas. Las prestaciones del automóvil fueron aumentando progresivamente, lo que hacia necesario sistemas más eficientes para poder reducir la velocidad y detenerle lo antes posible en situaciones de emergencia.

De las zapatas externas en las ruedas que se aplicaban en los vehículos arrastrados por animales, se pasó a las zapatas internas con tambores. Vemos esta aplicación en la parte trasera del automóvil de la imagen y en los dos detalles en planta y vista lateral. La imagen es un Lada Niva que hemos utilizado en el artículo de la sección “Historia del automóvil”. Años después se diseñó el disco de freno, con importantes ventajas en capacidad de detener el automóvil y sobre todo mantener su eficacia en uso intensivo. El automóvil de la imagen tiene discos en las ruedas delanteras y se ven dos detalles en perspectiva y panta. Veamos el funcionamiento resumido de estos dos sistemas de frenada, que se siguen utilizando en la actualidad aunque es el disco el que tiene con diferencia más aplicación:

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    • Tambor;  es un cilindro hueco que gira con la rueda. En su interior unas zapatas con forma semicircular pivotan en un punto, en los detalles de las imágenes están en la parte inferior. En la parte opuesta un bombín recibe presión del líquido de frenos a pisar el pedal, y mediante unos pistones internos empujan las zapatas sobre la superficie interior del tambor, de la fricción resultante se obtiene la frenada. Las zapatas tienes una parte de fricción que se desgaste con el uso y un soporte metálico al que están unidas. Por la forma semicircular de las zapatas no se logra un apoyo totalmente uniforme sobre el tambor. El calor que se genera al trabajar los frenos de tambor se produce en su interior tardando en ser evacuado al exterior. Para su funcionamiento no se requiere demasiado esfuerzo sobre el pedal de freno y tiene una respuesta inicial al pedal de freno efectiva, pero la progresividad de frenada no es muy uniforme. Para el retorno de las zapatas después de frenar se incorpora un muelle que las separa del tambor. Con el uso los forros de fricción de las zapatas se van gastando, separándose del tambor lo que aumenta el recorrido del pedal de freno. La solución es que se han de aproximar periódicamente o incluir un sistema mecánico de auto aproximación, que es lo que se hace actualmente en los automóviles que mantienen tambores en las ruedas traseras.
    • Disco; su nombre indica su forma y giran con las ruedas. Sobre sus dos superficies se ubican las pastillas, son placas soporte con material de fricción para rozar con los discos. Una pinza u horquilla de frenos rodea las pastillas, y en su interior uno o más pistones se desplazan al pisar el freno empujados por el líquido, haciendo que las pastillas friccionen sobre las dos superficies de los discos logrando el efecto de frenada. El asentamiento de las pastillas con los discos es plano obteniendo un buen resultado con desgaste uniforme. El calor generado al frenar se evacua directamente pues los discos están en contacto con el exterior. Para disponer de una buena eficacia de frenada hace falta bastante más fuerza en el pedal que con los tambores, por esta razón al incorporase frenos de disco se hizo necesario el “servofreno” que reduce el esfuerzo necesario sobre el pedal. El sistema más utilizado es el servofreno por depresión o vacío que se intercala entre el pedal de freno y la bomba de frenos (está en la imagen del coche). Los frenos de disco cuentan con un sistema de estanqueidad del líquido de frenos que a la vez hace un efecto de auto aproximación de las pastillas a los discos, manteniendo la altura efectiva del pedal de freno. El retorno de las pastillas después de frenar se consigue mediante un mínimo alabeo de los discos que las separa al no tener presión del circuito de frenos.

Comparación tambor y disco; utilizamos un cuadro basado en nuestro libro “Tecnología del automóvil”

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En un automóvil para lograr una buena seguridad activa por frenada, el sistema de frenos ha de tener una potencia de aproximadamente 5 veces más que la del motor.

 

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