El freno de tambor es un componente esencial en los sistemas de frenado de vehículos. Aunque la mayoría de los automóviles modernos utilizan frenos de disco, el freno de tambor sigue siendo muy común en automóviles más antiguos y en vehículos pesados como camiones y autobuses. En este artículo, exploraremos los componentes principales de un freno de tambor, los diferentes tipos disponibles y cómo funciona este sistema de frenado. Sigue leyendo para descubrir todo lo que necesitas saber sobre el freno de tambor.
Freno de tambor: componentes, tipos y principio de funcionamiento.
Un freno de tambor es un freno que utiliza la fricción creada por un conjunto de zapatas o pastillas de freno que presionan hacia afuera contra una parte cilíndrica giratoria llamada tambor de freno.
El término freno de tambor generalmente se refiere a un sistema de frenado en el que las zapatas presionan la superficie interna del tambor. Cuando las zapatas presionan el exterior del tambor, generalmente se lo denomina freno de cierre. Cuando el tambor se sujeta entre dos zapatas, de manera similar a un freno de disco tradicional, a veces se lo denomina freno de tambor de compresión, aunque estos frenos son relativamente raros. Un tipo relacionado llamado freno de banda utiliza una correa o “banda” flexible que se envuelve alrededor del exterior de un tambor.
Los frenos de tambor se utilizan principalmente en el eje trasero de vehículos pequeños y compactos.
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FUNCIÓN
Los frenos de tambor existen desde casi tanto tiempo como el propio automóvil y todavía se instalan en los automóviles modernos en formas modificadas y mejoradas. El término freno de tambor describe el principio de diseño: es decir, una estructura cilíndrica cerrada.
COMPONENTES DEL FRENO DE TAMBOR
Un freno de tambor consta de los siguientes componentes:
1. Placa portadora:
Proporciona una base sólida para otros componentes del freno de tambor conectados al manguito del eje.
2. Tambor de freno:
Se atornilla al cubo de la rueda y gira con la rueda. A menudo está hecho de hierro fundido y es resistente al calor y al desgaste. Esto es lo que ves cuando miras un freno de tambor ensamblado. Es el componente al que se aplica la fuerza de frenado para frenar o detener el automóvil.
3. Cilindro de rueda:
Contiene dos pistones, uno en cada extremo del cilindro, para accionar las zapatas de freno. El cilindro aplica presión a los pistones, lo que empuja las zapatas de freno hacia el tambor, desacelerando o deteniendo el automóvil. Se requiere un cilindro por rueda.
4. Zapata de freno:
Empuja el tambor para crear la fricción necesaria para frenar o detener el automóvil. Unido al soporte, pero puede deslizarse cuando se aplica presión desde el cilindro de la rueda. Se le adjunta un revestimiento hecho de compuestos orgánicos o metálicos. De hecho, el revestimiento entra en contacto con el tambor y se desgasta con el uso. Cada freno contiene dos zapatas. La zapata primaria está ubicada más cerca de la parte delantera del vehículo, mientras que la zapata secundaria está ubicada más cerca de la parte trasera. Dependiendo del tipo y marca, las zapatas de freno pueden ser reemplazadas.
5. Ajustador automático:
Mantiene las zapatas de freno a una distancia constante del tambor incluso cuando la pastilla está desgastada.
6. Muelles de retorno:
Aleja las zapatas de freno del tambor cuando el conductor suelta el pedal del freno.
El tambor de freno está unido a la rueda y gira con ella. Al frenar, el cilindro de la rueda separa las zapatas de freno estacionarias y las presiona contra el tambor de freno, frenándolo así. Cuando se suelta el freno, los resortes de retorno mueven las zapatas de freno a su posición original.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Cuando el conductor presiona el pedal del freno, la fuerza es amplificada por el servofreno (sistema servo) y convertida en presión hidráulica (presión de aceite) por el cilindro maestro. La presión llega a los frenos de las ruedas a través de mangueras llenas de aceite de frenos (líquido de frenos). La presión suministrada presiona los pistones de los frenos de las cuatro ruedas. Los pistones presionan las pastillas de freno, que son materiales de fricción, contra las superficies internas de los tambores de freno, que giran con las ruedas. Las pastillas se presionan sobre los tambores giratorios, que a su vez frenan las ruedas, desacelerando y deteniendo el vehículo.
Tipos de frenos de tambor
Existen principalmente tres tipos: frenos de tambor mecánicos, hidráulicos y asistidos neumáticamente.
1. Mecánico:
En los sistemas de frenos de tambor mecánicos, como los de vehículos de dos ruedas y autorickshaws, las zapatas de freno son accionadas por una leva unida al varillaje del freno y al pedal. Cuando presiona el pedal del freno, la leva gira. Esto hace que las zapatas de freno se expandan hacia afuera y rocen contra el tambor.
La fricción entre las pastillas de freno y el tambor hace que el tambor deje de girar, provocando que la rueda se detenga. Cuando suelta el pedal del freno, los resortes de retorno devuelven las zapatas de freno a su posición original. Esto crea un espacio entre ellos y el tambor y le permite girar libremente nuevamente.
2. Hidráulico:
El sistema de frenos de tambor hidráulico, como en los automóviles, es ligeramente superior al mecánico. En este diseño, el cilindro hidráulico de rueda reemplaza a la leva. En el sistema hidráulico, en lugar de una leva, son los pistones del cilindro de rueda los que empujan las zapatas de freno hacia afuera. Las zapatas de freno encajan en la placa de anclaje o placa de freno. Mantiene las piezas del sistema de frenos juntas y en el eje del vehículo. Cuando presiona el pedal del freno, el aceite en el cilindro maestro multiplica la potencia hidráulica enviada a los cilindros de las ruedas. Esto empuja sus pistones hacia afuera. Los pistones, a su vez, hacen que las zapatas de freno se expandan y rocen contra el tambor. La fricción entre las pastillas de freno y el tambor hace que el tambor deje de girar, provocando que la rueda se detenga.
3. Asistido neumáticamente:
El tercer tipo: sistema de freno de tambor asistido neumáticamente; Operado por presión de aire y funciona según el mismo principio que el sistema de freno de tambor mecánico. También es accionado por una leva más grande o leva en forma de “S” y se conoce popularmente como sistema de frenado “S-Cam”. Sin embargo, el aire comprimido a alta presión acciona un pistón neumático que hace girar la leva. Especialmente los vehículos comerciales medianos y pesados utilizan este tipo de sistema de freno de tambor.
BASADO EN PRINCIPIO
1. Freno de tambor con zapatas delanteras/traseras
“Zapata delantera (o principal)” es un término que se refiere a la zapata que se mueve en la dirección de rotación cuando se presiona contra el tambor. El otro zapato se llama “zapato final (secundario)”. La zapata del freno delantero se empuja en la misma dirección que la rotación del tambor, y esta rotación ayuda a empujar las zapatas contra el tambor con mayor presión para una mayor fuerza de frenado. Esto se llama efecto servo (efecto de autorrefuerzo), que genera las fuertes fuerzas de frenado de los frenos de tambor.
Estructuralmente consta de un cilindro de rueda que alberga un pistón con el que se genera presión hidráulica para presionar las dos zapatas contra la superficie interior del tambor.
La función de las dos zapatas de freno es que actúan como zapata de arrastre o de zapata delantera dependiendo de si el vehículo se mueve hacia adelante o hacia atrás. Los frenos de tambor producen una fuerza de frenado constante independientemente de si el vehículo se mueve hacia adelante o hacia atrás. Esto se debe a que los frenos de tambor producen la misma fuerza de frenado en ambas direcciones. Generalmente, este tipo se utiliza para los frenos traseros de los turismos.
2. Freno de tambor con zapatas dobles.
Este tipo de freno de tambor tiene dos cilindros de rueda y dos zapatas de freno delanteras. Cada cilindro de rueda presiona una zapata de freno, por lo que ambas zapatas de freno actúan como frenos guía a medida que el vehículo avanza, proporcionando una potencia de frenado superior.
Cada uno de los pistones alojados en los cilindros de las ruedas se mueve en un sentido, de modo que cuando el vehículo va marcha atrás, ambas mordazas actúan como seguidoras. Este tipo se utiliza principalmente para los frenos delanteros de camiones pequeños y medianos.
El tipo de zapata guía doble tiene pistones que se mueven en ambas direcciones, lo que permite que ambas zapatas actúen como zapatas guía independientemente de la dirección del movimiento. Este tipo se utiliza principalmente para los frenos traseros de camiones pequeños y medianos.
3. Freno de tambor servo dúo
El tipo duo servo tiene una estructura en la que dos zapatas de freno, llamadas zapata primaria y zapata secundaria, están conectadas mediante un ajustador. La fuerte presión del efecto servo (efecto de autorrefuerzo) de la zapata primaria se transmite a la zapata secundaria conectada, generando una fuerza de frenado muy grande.
Este tipo se utiliza principalmente para frenos de estacionamiento en automóviles, frenos centrales en camiones y frenos en carretillas elevadoras.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
Ventajas del sistema de freno de tambor:
1. Diseño sencillo y piezas sencillas.
2. Más fácil y económico de fabricar
3. Bajos costos de mantenimiento
4. Vida útil comparativamente más larga
Desventajas del sistema de frenos de tambor:
1. Baja fuerza de frenado en comparación con los frenos de disco
2. Los frenos se debilitan cuando se aplican durante un período prolongado
3. El revestimiento de las zapatas de freno de amianto es perjudicial para los seres humanos.
4. Cuando está mojado, el agarre del freno disminuye significativamente.
5. Los revestimientos sin asbesto atrapan la humedad y hacen que los frenos de tambor se atasquen repentinamente.
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Freno de tambor: Componentes, tipos y principio de funcionamiento
Un freno de tambor es un mecanismo de frenado que utiliza la fricción generada por un conjunto de zapatas o pastillas que presionan hacia afuera contra una parte cilíndrica giratoria llamada tambor de freno.
El término freno de tambor generalmente se refiere a un sistema de frenado en el que las zapatas presionan sobre la superficie interior del tambor. Cuando las zapatas presionan sobre el exterior del tambor, generalmente se llama freno por mordaza. Cuando el tambor está aprisionado entre dos zapatas, similar a un freno de disco convencional, a veces se llama freno de tambor por pinza, aunque estos frenos son relativamente raros. Un tipo relacionado llamado freno de banda utiliza una correa flexible o «banda» que se enrolla alrededor del exterior de un tambor.
Los frenos de tambor se utilizan principalmente en el eje trasero de vehículos pequeños y compactos.
Funcionamiento:
Los frenos de tambor han existido casi desde el inicio del automóvil y aún se instalan en la actualidad en una forma modificada y más sofisticada en los automóviles modernos. El término freno de tambor describe el principio de diseño: una estructura cilíndrica cerrada.
Componentes del freno de tambor:
Un freno de tambor consta de los siguientes componentes:
1. Placa de respaldo: proporciona una base sólida para otros componentes del freno de tambor, que se adjunta al manguito del eje.
2. Tambor del freno: atornillado al cubo de la rueda y gira con la rueda. Por lo general, está hecho de hierro fundido y es resistente al calor y al desgaste. Este es el componente sobre el que se aplica la fuerza de frenado para desacelerar o detener el automóvil.
3. Cilindro de rueda: contiene dos pistones, uno en cada extremo del cilindro, para accionar las zapatas de freno. El cilindro aplica presión a los pistones, que empujan las zapatas de freno hacia el tambor, desacelerando o deteniendo el automóvil. Se necesita un cilindro por rueda.
4. Zapata de freno: se introduce en el tambor para crear la fricción necesaria para desacelerar o detener el automóvil. Se fija a la placa de respaldo, pero puede deslizarse cuando se aplica presión desde el cilindro de la rueda. Tiene un revestimiento adherido, compuesto por compuestos orgánicos o metálicos. El revestimiento es lo que realmente entra en contacto con el tambor y se desgasta con el uso. Cada freno contiene dos zapatas. La zapata primaria está más cerca del frente del vehículo, mientras que la zapata secundaria está más cerca de la parte trasera. Dependiendo del tipo y la marca, las zapatas de freno pueden ser intercambiables.
5. Ajustador automático: mantiene las zapatas de freno a una distancia constante del tambor, incluso cuando el revestimiento se desgasta.
6. Resortes de retorno: jala las zapatas de freno lejos del tambor cuando el conductor suelta el pedal de freno.
El tambor de freno está fijado a la rueda y gira con ella. Al frenar, el cilindro de la rueda separa las zapatas de freno fijas y las presiona contra el tambor de freno, desacelerándolo. Cuando se suelta el freno, los resortes de retorno mueven las zapatas de freno a su posición original.
Tipos de frenos de tambor:
Existen principalmente tres tipos: frenos de tambor mecánicos, hidráulicos y asistidos neumáticamente.
1. Mecánico:
En el sistema de freno de tambor mecánico, como en las motocicletas y los vehículos de tres ruedas, las zapatas de freno son accionadas por una leva que está conectada al mecanismo y al pedal del freno. Cuando se presiona el pedal del freno, la leva gira y hace que las zapatas de freno se expandan hacia afuera y rocen contra el tambor. La fricción entre los revestimientos de las zapatas y el tambor hace que este deje de girar y, por lo tanto, que la rueda se detenga. Cuando se suelta el pedal del freno, los resortes de retracción devuelven las zapatas de freno a su posición original, lo que crea un espacio entre ellas y el tambor y permite que este gire libremente.
2. Hidráulico:
El sistema de freno de tambor hidráulico, como en los automóviles, es un poco superior al sistema mecánico. En este diseño, el cilindro de la rueda hidráulico reemplaza a la leva. En el sistema hidráulico, en lugar de una leva, los pistones del cilindro de la rueda empujan las zapatas de freno hacia afuera. Las zapatas de freno se ajustan a la placa del ancla o placa de freno, que mantiene unidas las partes del sistema de frenos y el eje del automóvil. Cuando se presiona el pedal del freno, el aceite en el cilindro maestro de frenos multiplica la fuerza hidráulica enviada a los cilindros de las ruedas. Esto hace que los pistones empujen hacia afuera y que las zapatas de freno se expandan y rocen contra el tambor. La fricción entre los revestimientos de las zapatas y el tambor hace que este deje de girar y, por lo tanto, que la rueda se detenga.
3. Asistido neumáticamente:
El tercer tipo es el sistema de freno de tambor asistido neumáticamente, accionado por presión de aire, que funciona según el mismo principio que el sistema de freno de tambor mecánico. También es accionado por una leva de mayor tamaño o la leva en forma de ‘S’ y se conoce popularmente como sistema de freno «S-Cam». Sin embargo, un pistón neumático accionado por aire comprimido de alta presión gira la leva. En su mayoría, los vehículos comerciales medianos a pesados utilizan este tipo de sistema de freno de tambor.
Basado en el principio de funcionamiento:
1. Freno de tambor con zapata líder y zapata trasera:
«Zapata líder» es un término que se refiere a la zapata que se mueve en la dirección de rotación cuando se presiona contra el tambor. La otra zapata se llama «zapata trasera». La zapata líder se presiona en la misma dirección que la rotación de los tambores, y esta rotación ayuda a presionar las zapatas contra el tambor con mayor presión para obtener una fuerza de frenado más fuerte. Esto se conoce como efecto servo (efecto de refuerzo automático) que permite obtener fuerzas de frenado potentes con los frenos de tambor.
Estructuralmente, tiene un cilindro de rueda que alberga un pistón con el que se genera presión hidráulica para empujar las dos zapatas contra la superficie interior del tambor.
Ambas zapatas funcionan de tal manera que ambas se convierten en zapata trasera o zapata líder dependiendo de si el vehículo se mueve hacia adelante o hacia atrás. Los frenos de tambor generan una fuerza de frenado consistente, ya sea que el vehículo se mueva hacia adelante o hacia atrás. Generalmente, este tipo se utiliza para los frenos traseros de automóviles de pasajeros.
2. Freno de tambor con dos zapatas líderes:
Este tipo de freno de tambor tiene dos cilindros de rueda y dos zapatas líderes. Cada cilindro de rueda presiona una zapata para que ambas actúen como zapatas líderes cuando el vehículo se mueve hacia adelante, proporcionando una fuerza de frenado superior. Cada uno de los pistones alojados en los cilindros de rueda se desplaza en una dirección, por lo que cuando el vehículo está en reversa, ambas zapatas actúan como zapatas traseras. Este tipo se utiliza principalmente para los frenos delanteros de camiones pequeños a medianos. El tipo de doble zapata líder tiene pistones que se desplazan en ambas direcciones, lo que permite que ambas zapatas actúen como zapatas líderes, independientemente de la dirección del movimiento. Este tipo se utiliza principalmente para los frenos traseros de camiones pequeños a medianos.
3. Freno de tambor tipo duo-servo:
El tipo duo-servo presenta una estructura en la que dos zapatas de freno, llamadas zapata primaria y zapata secundaria, están conectadas mediante un ajustador. La fuerte presión del efecto servo (efecto de refuerzo automático) de la zapata primaria se transmite a la zapata secundaria vinculada, generando una fuerza de frenado muy grande. Este tipo se utiliza principalmente para frenos de estacionamiento en automóviles de pasajeros, frenos centrales en camiones y frenos en montacargas.
Ventajas y desventajas:
Ventajas del sistema de freno de tambor:
1. Diseño y partes simples
2. Fácil y más barato de fabricar
3. Bajo costo de mantenimiento
4. Vida útil comparativamente más larga
Desventajas del sistema de freno de tambor:
1. Fuerza de frenado baja en comparación con los frenos de disco
2. Los frenos se «desvanecen» cuando se aplican durante mucho tiempo
3. El revestimiento de las zapatas de freno hecho de asbesto es perjudicial para los humanos
4. Cuando está mojado, el agarre de frenado se reduce considerablemente
5. Los revestimientos sin asbesto captan la humedad, lo que hace que los frenos de tambor se agarren repentinamente.
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