Los frenos o sistemas de frenado deben detener el coche de forma segura a cualquier velocidad. Además, el freno está destinado a mantener el vehículo detenido cuando el conductor está ausente o en una pendiente. Los sistemas activos de seguridad en la conducción, como los sistemas antibloqueo de frenos (ABS) o los sistemas de control de tracción (ASR), complementan el sistema de frenado y tienen como objetivo estabilizar el coche en situaciones críticas.
Freno de fricción convencional
Durante el proceso de frenado, los sistemas de frenado convencionales convierten la energía cinética en energía térmica a través de la fricción. En este proceso, los frenos de las ruedas están conectados directamente al pedal de freno a través de un sistema hidráulico y un dispositivo de freno: los dispositivos de accionamiento deben activar y regular el efecto de frenado. La fuerza del pie actúa sobre el servofreno a través del pedal del freno. El cilindro maestro convierte la fuerza de accionamiento aumentada en presión hidráulica. Los dispositivos de transmisión hidráulica tienen la función de transmitir la presión de frenado a través de tuberías y mangueras de freno.
Durante el proceso de frenado real, los frenos de las ruedas son responsables de presionar las pastillas de freno contra el disco o tambor de freno. La fuerza de fricción resultante frena el disco o tambor de freno y la rueda montada en él.
Sistemas de frenado regenerativo
En coches electrificados, también se pueden utilizar sistemas de frenado regenerativo que utilizan el principio de la recuperación de energía. Durante el frenado, la energía cinética se convierte en energía eléctrica y se almacena temporalmente en la batería. Esta energía puede utilizarse posteriormente para la propulsión.
La recuperación también crea un par de frenado que desacelera el coche. En muchos casos, la potencia de frenado del alternador es suficiente para frenar el vehículo lo suficiente. Pero como los alternadores utilizados en los coches no generan suficiente potencia de frenado para cubrir todas las necesidades de frenado del vehículo, el freno de fricción convencional sigue siendo indispensable en los coches híbridos y eléctricos.
En general, el freno de fricción se utiliza mucho menos en el frenado regenerativo. Esto significa que el desgaste de los discos y pastillas de freno es significativamente menor que en los coches convencionales sin función de recuperación.
Los sistemas de frenado regenerativo en coches electrificados pueden reducir significativamente las emisiones de partículas de frenado.
Algunos fabricantes están desarrollando sistemas de transmisión por cubo de ruedas que eliminan completamente el freno mecánico. En estos sistemas, la desaceleración se produce solo mediante la recuperación de energía
El cilindro de rueda es un componente del freno de tambor hidráulico. Su función es extender las zapatas de freno y presionarlas contra el tambor de freno.
El cilindro maestro, también conocido como cilindro principal de freno, tiene la tarea de convertir la presión ejercida sobre el pedal de freno en fuerza de frenado hidráulica. Se utiliza en frenos de disco y de tambor.
Junto con las pastillas de freno, el disco de freno garantiza que la energía de frenado se convierta en energía térmica a través de la fricción. Esto permite al conductor regular la velocidad del vehículo.
El freno de disco se ha impuesto en los coches modernos y es el sistema de frenado más utilizado por delante del freno de tambor.
El freno de disco es el sistema de frenado más utilizado en turismos. En muchos vehículos híbridos y eléctricos, complementa el sistema de frenado regenerativo con función de recuperación.
El freno de estacionamiento eléctrico sustituye cada vez más al freno de mano mecánico y se acciona mediante un interruptor situado en el interior del vehículo. Se utiliza para evitar que el vehículo aparcado salga rodando.
El freno de tambor se utiliza principalmente en el eje trasero de coches pequeños y vehículos de clase compacta.
Aunque el freno de tambor es casi tan antiguo como el propio automóvil, todavía hoy se instala en algunos vehículos eléctricos e híbridos. Como freno de fricción, complementa el sistema de frenado regenerativo con función de recuperación en muchos sistemas de frenado junto con el freno de disco.
La función de los tubos de freno es transferir la presión hidráulica a los frenos de las ruedas con ayuda del líquido de frenos. Se distingue entre tubos y latiguillos de freno.
La misión del líquido de frenos es transferir la fuerza ejercida por el conductor sobre el pedal al freno de la rueda. Para ello, el punto de ebullición y la viscosidad del líquido desempeñan un papel importante.
Los lubricantes de frenos se encargan de proteger las piezas móviles de los frenos de disco y de tambor de la corrosión durante un largo periodo de tiempo, manteniendo su buen funcionamiento y evitando que se produzcan ruidos durante el frenado.
Al convertir la energía cinética en energía térmica, los vehículos se ralentizan durante las maniobras de frenado: cuando se pisa el pedal de freno, las pastillas de freno se presionan contra el disco de freno, que está unido de forma no giratoria al cubo de la rueda, a través de los pistones de las pinzas de freno. Esto frena el vehículo.
La pinza de freno, también conocida como estribo de freno, es un componente del sistema de frenos de disco. Su principal cometido es convertir la presión hidráulica del sistema de frenado en una fuerza mecánica.
El servofreno transmite la fuerza aplicada por el conductor sobre el pedal de freno al cilindro maestro de freno durante el frenado. El servofreno de vacío y el servofreno hidráulico son los diseños más comunes.
Al frenar, el peso del vehículo se desplaza del eje trasero al delantero. Para evitar que el vehículo derrape, se utilizan reguladores de la fuerza de frenado en el sistema de frenado. Estos se encargan de reducir la presión sobre el eje trasero.
Los sensores de velocidad de las ruedas, también conocidos como sensores de rueda, se encargan de detectar la velocidad de las ruedas y transmitir este valor en forma de señal a la unidad de control del ABS o del ESP®. Se distingue entre sensores de rueda activos y pasivos.
El sistema antibloqueo de frenos evita que las ruedas se bloqueen durante una frenada de emergencia y que el conductor pierda el control del vehículo. Esto se consigue bajando y subiendo repetidamente la presión de frenado.
Los sistemas de frenado regenerativo utilizan el principio de recuperación en los vehículos electrificados. Estos sistemas también pueden utilizarse en vehículos híbridos.
El tambor de freno es un componente central del freno de tambor. Tiene dos funciones: En primer lugar, debe ralentizar los movimientos de rotación de la rueda y, en segundo lugar, debe absorber y disipar el calor generado durante el frenado.
Se necesitan componentes adicionales para añadir la función ABS a un sistema de frenos convencional. La unidad de control ABS es el elemento central sin el cual los sistemas ABS no funcionarían.
Las zapatas de freno forman parte del sistema de frenado y, por tanto, son piezas del vehículo relevantes para la seguridad. Son un componente esencial del freno de tambor y también transportan el material de fricción.