En los vehículos con sistema de frenado hidráulico, los cilindros de freno principal y de rueda desempeñan un papel fundamental.Lea sobre qué es un cilindro de freno, qué tipos de cilindros hay, cómo están dispuestos y funcionan, así como la correcta selección, mantenimiento y reparación de estas piezas en el artículo.
Cilindro de freno: funciones, tipos, características
Cilindro de freno es el nombre general para el control y los actuadores de los sistemas de freno de vehículos de accionamiento hidráulico.Hay dos dispositivos que se diferencian en diseño y finalidad:
• Cilindro maestro de freno (GTZ);
• Cilindros de freno de rueda (de trabajo).
GTZ es el elemento de control de todo el sistema de frenos, los cilindros de rueda son actuadores que accionan directamente los frenos de las ruedas.
La GTZ resuelve varios problemas:
• Conversión de la fuerza mecánica del pedal del freno en presión del fluido de trabajo, que es suficiente para accionar los actuadores;
• Asegurar un nivel constante de fluido de trabajo en el sistema;
• Mantener el rendimiento de los frenos en caso de pérdida de estanqueidad, fugas y otras situaciones;
• Facilitar la conducción (con servofreno).
Los cilindros esclavos tienen una función clave: accionar los frenos de las ruedas al frenar el vehículo.Además, estos componentes proporcionan un retorno parcial del GTZ a su posición original cuando se suelta el vehículo.
El número y ubicación de los cilindros depende del tipo de coche y del número de ejes.El cilindro maestro del freno es uno, pero de varias secciones.El número de cilindros de trabajo puede ser igual al número de ruedas, dos o tres veces más (al instalar dos o tres cilindros en la rueda).
La conexión de los frenos de ruedas a la GTZ depende del tipo de tracción del vehículo.
En vehículos con tracción trasera:
• Primer circuito - ruedas delanteras;
• El segundo circuito son las ruedas traseras.
Esquema típico del sistema de frenos de un coche.
Es posible una conexión combinada: si hay dos cilindros de trabajo en cada rueda delantera, uno de ellos está conectado al primer circuito, el segundo al segundo, funciona junto con los frenos traseros.
En vehículos con tracción delantera:
• Primer circuito: ruedas delanteras derecha y trasera izquierda;
• Segundo circuito: ruedas delanteras izquierda y trasera derecha.
Se pueden utilizar otras configuraciones de frenado, pero los esquemas anteriores son los más comunes.
El diseño y principio de funcionamiento del cilindro maestro de freno.
Los cilindros de freno maestros se dividen en dos grupos según el número de circuitos (secciones):
• Circuito único;
• Doble circuito.
Los cilindros de circuito único prácticamente no se utilizan hoy en día; se pueden encontrar en algunos coches antiguos.La gran mayoría de los automóviles modernos están equipados con GTZ de doble circuito; de hecho, se trata de dos cilindros en una carrocería que funcionan con circuitos de freno autónomos.El sistema de frenos de doble circuito es más eficiente, fiable y seguro.
Además, los cilindros maestros se dividen en dos grupos según la presencia de un servofreno:
• Sin amplificador;
• Con servofreno de vacío.
Los automóviles modernos están equipados con un GTZ con un servofreno por vacío integrado, lo que facilita el control y aumenta la eficiencia de todo el sistema.
El diseño del servofreno principal es sencillo.Se basa en un cuerpo cilíndrico de fundición, en el que hay dos pistones instalados uno tras otro, que forman secciones de trabajo.El pistón delantero está conectado por una varilla al servofreno o directamente al pedal del freno, el pistón trasero no tiene una conexión rígida con el delantero, entre ellos hay una varilla corta y un resorte.En la parte superior del cilindro, encima de cada tramo, se encuentran canales de derivación y compensación, y de cada tramo salen uno o dos tubos para la conexión a los circuitos de trabajo.Se instala un depósito de líquido de frenos en el cilindro y se conecta a las secciones mediante canales de derivación y compensación.
La GTZ funciona de la siguiente manera.Cuando se presiona el pedal del freno, el pistón delantero se desplaza, bloquea el canal de compensación, como resultado de lo cual el circuito se sella y la presión del fluido de trabajo aumenta en él.El aumento de presión hace que el pistón trasero se mueva, también cierra el canal de compensación y comprime el fluido de trabajo.Cuando los pistones se mueven, los canales de derivación en el cilindro siempre permanecen abiertos, por lo que el fluido de trabajo llena libremente las cavidades formadas detrás de los pistones.Como resultado, la presión en ambos circuitos del sistema de frenos aumenta; bajo la influencia de esta presión, los cilindros de freno de las ruedas se activan, empujando las pastillas y el vehículo disminuye la velocidad.
Cuando se retira la pata del pedal, los pistones tienden a volver a su posición original (esto lo proporcionan los resortes), y a esto también contribuyen los resortes de retorno de las pastillas que comprimen los cilindros de trabajo.Sin embargo, el fluido de trabajo que ingresa a las cavidades detrás de los pistones en el GTZ a través de los canales de derivación no permite que los pistones regresen instantáneamente a su posición original; gracias a esto, la liberación de los frenos es suave y el sistema funciona de manera más confiable.Al regresar a la posición inicial, los pistones abren el canal de compensación, como resultado de lo cual la presión en los circuitos de trabajo se compara con la presión atmosférica.Al soltar el pedal del freno, el líquido de trabajo del depósito ingresa libremente a los circuitos, lo que compensa la disminución de la cantidad de líquido por fugas o por otros motivos.
El diseño del cilindro maestro de freno garantiza la operatividad del sistema en caso de fuga de fluido de trabajo en uno de los circuitos.Si se produce una fuga en el circuito primario, el pistón del circuito secundario se acciona directamente desde el pistón del circuito primario; para ello se proporciona una varilla especial.Si se produce una fuga en el segundo circuito, cuando presiona el pedal del freno, este pistón se apoya en el extremo del cilindro y proporciona un aumento en la presión del fluido en el circuito primario.En ambos casos, el recorrido del pedal aumenta y la eficacia de frenado disminuye ligeramente, por lo que la avería debe solucionarse lo antes posible.
El servofreno por vacío también tiene un diseño sencillo.Se basa en un cuerpo cilíndrico sellado, dividido por una membrana en dos cámaras: la de vacío trasera y la atmosférica delantera.La cámara de vacío está conectada al colector de admisión del motor, por lo que se crea en ella una presión reducida.La cámara atmosférica está conectada por un canal al vacío y también a la atmósfera.Las cámaras están separadas por una válvula montada en el diafragma, una varilla atraviesa todo el amplificador, que está conectada al pedal del freno por un lado y, por el otro, descansa sobre el cilindro maestro del freno.
El principio de funcionamiento del amplificador es el siguiente.Cuando no se pisa el pedal, ambas cámaras se comunican a través de la válvula, se observa baja presión en ellas, todo el conjunto queda inoperable.Cuando se aplica fuerza al pedal, la válvula desconecta las cámaras y al mismo tiempo conecta la cámara frontal a la atmósfera; como resultado, la presión en ella aumenta.Debido a la diferencia de presión en las cámaras, el diafragma tiende a moverse hacia la cámara de vacío, lo que crea una fuerza adicional sobre el vástago.De esta forma, el amplificador de vacío facilita el control de los frenos al reducir la resistencia del pedal al pisarlo.
Diseño y principio de funcionamiento de los cilindros de freno de ruedas.
Los cilindros esclavos de freno se dividen en dos tipos:
• Para frenos de ruedas de tambor;
• Para frenos de ruedas de disco.
Los cilindros receptors en los frenos de tambor son piezas independientes que se instalan entre las pastillas y aseguran su extensión durante el frenado.Los cilindros de trabajo de los frenos de disco están integrados en las pinzas de freno y proporcionan presión de las pastillas al disco durante el frenado.Estructuralmente, estas partes tienen diferencias significativas.
El cilindro de freno de los frenos de tambor en el caso más simple es un tubo (cuerpo fundido) con pistones insertados en los extremos, entre los cuales hay una cavidad para el fluido de trabajo.En el exterior, los pistones tienen superficies de empuje para la conexión con las pastillas, para protegerlos contra la contaminación, los pistones se cierran con tapas elásticas.También en el exterior hay un accesorio para la conexión al sistema de frenos.
El cilindro de freno de los frenos de disco es una cavidad cilíndrica en la pinza en la que se inserta un pistón a través de una junta tórica.En el reverso del pistón hay un canal con un racor para la conexión al circuito del sistema de frenos.La pinza puede tener de uno a tres cilindros de diferentes diámetros.
Los cilindros de freno de las ruedas funcionan de forma sencilla.Al frenar, la presión en el circuito aumenta, el fluido de trabajo ingresa a la cavidad del cilindro y empuja el pistón.Los pistones del cilindro del freno de tambor se empujan en direcciones opuestas y cada uno impulsa su propia pastilla.Los pistones de la pinza salen de sus cavidades y presionan (directa o indirectamente, a través de un mecanismo especial) la pastilla contra el tambor.Cuando se detiene el frenado, la presión en el circuito disminuye y, en algún momento, la fuerza de los resortes de retorno se vuelve suficiente para devolver los pistones a su posición original: el vehículo se libera.
Selección, sustitución y mantenimiento de cilindros de freno.
A la hora de elegir las piezas en cuestión, es necesario seguir estrictamente las recomendaciones del fabricante del vehículo.Al instalar cilindros de otro modelo o tipo, los frenos pueden deteriorarse, lo cual es inaceptable.
Durante el funcionamiento, los cilindros maestro y esclavo no necesitan un mantenimiento especial y funcionan sin problemas durante muchos años.Si el funcionamiento de los frenos o de todo el sistema se deteriora, es necesario diagnosticar los cilindros y, en caso de mal funcionamiento, simplemente sustituirlos.Además, periódicamente es necesario comprobar el nivel de líquido de frenos en el depósito y, si es necesario, reponerlo.
Hora de publicación: 21-ago-2023