Els frens són un d'aquests sistemes que s'instal·len a tots els vehicles, els components dels quals no semblen ser de gran rellevància a l'hora d'adquirir un vehicle. Moltes vegades, no som conscients dels grans esforços que fan les companyies per millorar l'eficàcia dels productes que ja estan comercialitzats.
A la mateixa velocitat, no és el mateix aturar un cotxe com pot ser el Porsche Cayenne (que supera les dues tones de pes) que un Alfa Romeo 4C el pes en sec del qual no supera la tona, Sembla curiós pensar, que un dels més grans hàndicaps de la indústria de l'automoció no sigui desenvolupar potència; sinó desenvolupar capacitat de detenció.
És per això, per això en aquesta ocasió, des d'Actualitat Motor, volem oferir una panoràmica de els tipus més comuns de sistemes de frenada i els seus components més importants perquè d'una manera pràctica, puguem entendre no només el funcionament; sinó que a més, el perquè de la seva implantació a cada model de cotxe.
Com hem dit anteriorment, ens trobem a l'era en què, al nostre parer, l'objectiu principal per a les marques d'automòbils pot ser desenvolupar motors potents i ecològics. Tot i això, els frens d'un cotxe són components que realitzen l'acció oposada a la propulsió mecànica i sense; gran part de les tecnologies enfocades a la seguretat (com l'ABS, sistemes de detecció de vianants, sistemes de frenada automàtica,…) mancarien de sentit. A més, darrere de tot això es desenvolupen contínuament exhaustives proves amb nous materials que ajudin a fabricar nous components més resistents, econòmics i lleugers.
Quina és la finalitat dels frens de cotxe?
La finalitat de qualsevol sistema de frenada consisteix en transformar lenergia del moviment en energia tèrmica amb el finde obtenir una desacceleració o bloquejar el vehicle quan s'està estacionat. A més, els components que conformen els frens han de poder aturar el vehicle i poden dissipar la calor generada amb una elevada eficàcia.
Quins són els components dels sistemes de frens?
Bàsicament, es poden resumir a: un dispositiu de control, accionat pel conductor; una transmissió hidràulica (que fa de mer connector) i el propi dispositiu de frenada. En els darrers anys, la introducció de tecnologies com l'ABS proporcionen una major eficàcia de frenada en multiplicar les ordres produïdes pel conductor.
Ho justifica la Llei de Pascal
Tant el pedal d'accionament com els frens estan connectats per un circuit hidràulic. Aquest darrer s'encarrega de impulsar un gran cilindre la pressió acumulada del qual es transmet a la pastilla oa la sabata de fre; les quals fan pressió contra el disc o contra el tambor; reduint així la velocitat del vehicle. El líquid viscós utilitzat al circuit hidràulic és un compost específic denominat, líquid de frens.
Per què utilitzar discos de fre?
L'increment de la velocitat màxima assolida pels vehicles i la construcció d'autopistes i autovies, ha precipitat a la substitució dels sistemes de frens de tambor per frens de disc a l'eix davanter. El disc (que gira en conjunt a la mateixa velocitat que la roda) se li aplica fricció pels dos costats.
Els avantatges que presenten els frens de disc és el vostre bona refrigeració, disminuint la probabilitat de reescalfar-se. A més davant de l'aigua o la humitat; serà el propi gir de la roda qui l'expulsi; de manera que la eficàcia de frenada es manté gairebé completament.
La precisió amb què es pot controlar la frenada és elevada; no obstant, la potència de frenada no és possible multiplicar-la com amb el cas dels frens de tambor; ia més, la seva capacitat de detenció en parada és inferior que en el cas dels sistemes de tambor.
En què consisteixen els frens de tambor?
L'eficàcia de la frenada s'aconsegueix amb l'expansió d'unes sabates localitzades a l'interior d'un tambor cilíndric contra les parets; el qual gira a l'uníson juntament amb la roda. Com a curiositat, es produeix un efecte que ajuda que es generi la força de frenada i és que; quan es frena, la força centrífuga obliga les sabates a enganxar-se contra la paret del cilindre generant una força addicional.
Com a desavantatges podem parlar de la pobre o absent capacitat de dissipació d'aigua i/o humitat romanent, cosa que provoca una disminució de la seva eficàcia. Per si això fos poc, la dissipació de la calor és molt més pobra que en un sistema de fre de disc.
Inconvenients com a conseqüència del sobreescalfament
Hi ha un problema que s'anomena «bloqueig per vapor»; el qual és degut a l'escalfament del líquid de frens com a conseqüència de l'exposició a unes temperatures altes derivades de les pastilles de fre. Això fa que el líquid de frens arribi a bullir i com a conseqüència, es generen bombolles a l'interior del circuit hidràulic. La pressió exercida pel pedal del fre no és eficaç podent en última instància deixar de funcionar els frens del tot.
Un altre dels grans inconvenients és «la fatiga». Aquest fenomen es produeix comunament quan se sotmeten als frens a un ús intensiu en un curt període de temps. Tant les pastilles com els frens se sobreescalfen i com a conseqüència, produeixen un gas que actua lubricant el sistema i reduint la fricció i amb això l'eficàcia de la frenada.
Quins tipus de disc de fre hi ha?
- Discs de fre massissos. És l'exemple més bàsic de disc de fre. Consisteixen en un disc d'un metall (normalment ferro colat) que a causa del seu menor cost de producció, s'implanta a l'eix davanter de molts vehicles lleugers. El seu inconvenient més gran és la poca capacitat de refrigeració.
- Discs de fre ventilats. Estem davant dels discos més comunament utilitzats per la indústria automobilística. Consisteixen en la unió de dos discos amb franges de ventilació entre ells. Si els comparem amb els discos massissos, la capacitat de ventilació és d'un 30% més gran; allargant amb això la pastilla de fre. El seu major inconvenient és el pes més gran.
- Discos ventilats avançats. S'hi inclouen tant els discos perforats com els discos estriats. Són semblants als discos ventilats però a més, presenten perforacions o estries que milloren la conducció de l'aire a través seu i amb això, la seva refrigeració. Normalment es munten en esportius d'altes prestacions i sobre l'eix davanter.
Què són les mordasses?
Les mordasses són uns components que a través d'un pistó empenyen les pastilles de fre contra el disc cada vegada que s'acciona al pedal de fre. Hi ha de dos tipus:
- Mordasses flotants: la força que es genera oposada a l'acció principal, provoca que la pastilla situada a la cara oposada premeu contra la paret del disc. L'ajust de les dues pastilles amb el disc és continu i en cap moment no es produeix desajust en el seu ús. Això porta com a conseqüència que la força de frenada sigui constant en tot moment.
- Mordassa de pistons oposats: en aquesta ocasió, els pistons es posicionen a les dues cares del disc de fre; pressionant-lo de manera simultània. Com a conseqüència de lincrement de pes (per la incorporació de dues mordasses) se solen fabricar de materials lleugers com lalumini. Com a inconvenient, estan obligades a muntar-se amb muntura flotant que evita la deformació de les mateixes a causa de la calor de la frenada.
Font- Apex