Sistemes de frens hidràulics: una guia pràctica per a professionals de l'automoció

Si treballeu amb la frenada del vehicle, sabeu que la potència de frenada no només es tracta de seguretat, sinó de control, predictibilitat i durabilitat. Com a enginyer que ha dissenyat i provat innombrables components de frens hidràulics, he vist com petits malentesos condueixen a seleccions incorrectes de peces, desgast prematur o fins i tot fallades dels frens. Aquesta guia destil·la els fonaments dels sistemes de frens de tambor hidràulics, amb un enfocament clar en els components que subministrem (cilindres mestres, cilindres de rodes i maquinari relacionat) i la lògica del món real darrere del seu disseny.

El mercat global de peces de frens hidràulics està creixent, impulsat per flotes de vehicles més antigues, reparacions de bricolatge i manteniment de flotes comercials. Els compradors cerquen termes com la substitució del cilindre principal del fre, els símptomes de fuites del cilindre de la roda o com ajustar els frens de tambor. Més important encara, quan un mecànic o un taller confia en el vostre contingut tècnic, és molt més probable que compren.

Permeteu-me guiar-vos per l'estructura essencial dels sistemes de frens hidràulics

Un sistema de fre ha de fer quatre coses de manera fiable, dia rere dia:

• Desaccelerar o pararun vehicle en moviment (fre de servei)
• Mantenir un vehicle paraten pendent (fre d'estacionament)
• Proporcioneu una parada de seguretatsi falla el fre de servei (fre secundari/d'emergència)
• Control de velocitaten llargs descensos sense sobreescalfament (fre auxiliar, p. ex. escapament o retardador)

Per a la majoria de turismes i camions lleugers, el fre de servei i el fre d'estacionament són obligatoris. El nostre objectiu és el fre de servei hidràulic, el que utilitzeu amb el pedal.

Fins i tot amb l'electrònica moderna, el principi bàsic es manté sense canvis. Acilindre mestre de freconverteix la força mecànica del pedal en pressió hidràulica. Aquesta pressió viatja a través del líquid de fre (DOT 3, 4 o 5.1) dins de mànegues d'acer o flexibles fins als cilindres de cada roda. Dins d'un fre de tambor, el cilindre de la roda empeny dues sabates de fre cap a fora contra un tambor de fre giratori. La fricció frena la roda. Quan deixeu anar el pedal, les molles de retorn estiren les sabates cap enrere, deixant un petit espai lliure (normalment0,25-0,5 mm) per evitar l'arrossegament.

Aquí és on viuen els nostres productes: el cilindre mestre i tots els cilindres de les rodes. Els seus segells interns, pistons i acabats del forat determinen directament la sensació del pedal, l'equilibri de frenada i la vida útil sense fuites.

Ús de vehicles modernssistemes hidràulics de doble circuitper seguretat. Si un circuit perd pressió (per exemple, una mànega tallada o un cilindre de roda amb fuites), l'altre circuit encara proporciona frenada, normalment al voltant del 50% del rendiment normal. Hi ha tres dissenys comuns:

• Divisió davantera-darrera– un circuit serveix als dos frens davanters, l'altre als dos frens posteriors. Senzill, però una fallada del circuit davanter deixa només els frens posteriors, que poden provocar inestabilitat.
• Divisió en diagonal– cada circuit connecta un fre davanter i un altre en diagonal oposat posterior. Una sola fallada encara dóna un fre davanter (essencial per al control de la direcció).
• Cilindres de rodes dobles en el mateix eix– cada circuit fa funcionar un dels dos cilindres de rodes al mateix fre. Això és rar avui en dia, però ofereix una redundància segura.

Des de la perspectiva del producte, entendre el disseny us ajuda a recomanar el cilindre mestre correcte (per exemple, cilindres mestres en tàndem amb dues cambres separades) i identificar quin cilindre de roda pertany a quin circuit.

Elcilindre mestre en tàndem(dues cambres en una carcassa) és estàndard en pràcticament tots els vehicles moderns. La seva genialitat està en com gestiona el fracàs:

1. Si el circuit posterior té fuites, el pistó posterior es mou cap endavant fins que empeny mecànicament el pistó davanter, de manera que els frens davanters encara funcionen.
2. Si el circuit frontal té fuites, el pistó posterior genera pressió sol i el pistó davanter toca el fons sense pèrdua de pressió.

Senyals d'avaria habituals: el pedal del fre s'enfonsa lentament al terra (fuita interna) o una fuita de líquid visible sota el cilindre mestre.

Els cilindres de rodes es presenten en dues formes bàsiques:

• Doble pistó– els pistons empenyen les dues sabates de fre cap a fora. Comú als frens de tambor posterior i alguns tambors davanters.
• Mono pistó– un pistó empeny una sabata primària; la sabata secundària s'acciona mitjançant un ajustador o un enllaç. Sovinttrobat en vehicles comercials lleugers.

Dins de cada cilindre de roda, apistó, segell de got de goma, iajustador(de vegades un "taquet" roscat o una lleva excèntrica) funcionen junts. L'ajustador compensa el desgast del revestiment. Un ajustador agafat és una queixa freqüent: el fre se sent baix o es tira cap a un costat.

Substituïu sempre els cilindres de les rodes per parells al mateix eix. Un cilindre amb fuites en un costat contamina les sabates i el tambor, provocant una frenada desigual.

No tots els frens de tambor són iguals. La disposició de les sabates, els punts de pivot i els cilindres de les rodes canvia dràsticament la força de frenada, l'estabilitat i la sensibilitat al material de fricció.

• Duo-servo (doble autoenergització)- màxima potència d'aturada cap endavant. Una sabata empeny l'altra mitjançant un enllaç flotant, multiplicant la força. S'utilitza en els frens posteriors de molts cotxes asiàtics i americans. Mala frenada inversa.
• Única autoenergitzant– guany cap endavant moderat, revés molt pobre. Només per a algunes aplicacions de tambor frontal.
• Sabatilla de doble punt– dues sabates de lideratge (ambdues autoenergitzades) en direcció cap endavant. Equilibrat, però es converteix en bessó al revés. Es troba en alguns tambors davanters europeus.
• Sabatilla de punta- un de davant, un de darrere. Igual rendiment endavant i enrere. Senzill, barat i encara comú als eixos posteriors dels cotxes petits.
• Sabata de trail doble– rendiment més baix però més coherent amb els canvis de fricció. rar; s'utilitza quan l'estabilitat supera la potència bruta (per exemple, alguns remolcs).

Per al mercat de recanvi, elcapdavantera-descensiduo-servodominen els tipus.

En acapdavantera-descensfre, les dues sabates empenyen el tambor amb forces diferents. El tambor experimenta una càrrega radial neta, és a dirdesequilibradadisseny. Afegeix estrès als coixinets de les rodes, però és acceptable per a vehicles lleugers.

Enbessó líder, duo-servo, idoble trailfrens, les sabates estan disposades simètricament de manera que les seves forces radials s'anul·lin. Aquests sónequilibratfrens. Són més amables amb els coixinets i es prefereixen per a vehicles més pesats o de velocitat superior.

Els frens de tambor necessiten un ajust periòdic per mantenir l'espai lliure correcte entre la sabata i el tambor (0,25-0,5 mm). Massa poc espai lliure → arrossegament, sobreescalfament i desgast prematur del revestiment. Massa espai lliure → recorregut llarg del pedal, frenada retardada i sensació esponjosa.

La majoria de frens de tambor moderns tenenautoajustadors(mecanismes de trinquet activats durant la frenada inversa). Però els autoajustadors fallen a causa de l'òxid, els ressorts trencats o les lleves desgastades.

A partir d'anys de gestió de les devolucions de la garantia i les trucades dels clients, aquí teniu el que falla realment als sistemes de frens hidràulics:

• Cilindre mestre– desgast intern del segell (fluència del pedal) o corrosió del forat (visible en climes humits).
• Cilindres de rodes– El fluid extern passa per la funda de pols de goma, sovint a causa dels orificis perforats del fluid antic.
• Ajustadors– fils enganxats o lleves enganxades, especialment a les regions amb cinturons de sal.
• Mànegues de fre- Col·lapse intern que provoca arrossegament o estirada del fre, sovint diagnosticat erròniament com un problema del cilindre de la roda.