Frenos de disco y tambor combinados

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En los carruajes, antecesores del automóvil, los frenos actuaban sobre la circunferencia exterior de las ruedas, mediante unas zapatas.

La eficacia era escasa y su mayor utilidad era para mantener el vehículo detenido en las paradas, sería como un freno de estacionamiento “P”.

La llegada del automóvil y sus crecientes prestaciones obligó a mejorar la capacidad de frenada; primero los tambores independientes de las ruedas y las zapatas internas, del accionamiento mecánico se pasó al hidráulico y después se diseñaron los discos con pastillas.

Actualmente el equipamiento habitual es discos en las cuatro ruedas, los tambores detrás se mantienen en coches urbanos y de usos similares.

Parece que no va a haber un sistema adicional a los tambores/zapatas y discos/pastillas como sistemas de frenada de las ruedas; pero si que evoluciona el accionamiento que ya es eléctrico en algunos modelos, con el circuito hidráulico para casos de incidentes eléctricos.

En el camino ha quedado un sistema de frenos frenos de disco y tambor que se publicó en las revistas especializadas, al no instalarse en ningún coche ha debido desestimarse su evolución probablemente porque las mejoras no compensaban los costes.

Es un sistema particularmente interesante para los aficionados a la tecnología del automóvil y lo vamos a comentar en este artículo.

Combina tambor, zapatas, discos y pastillas aportando las ventajas de ambos sistemas y solucionando casi por completo sus desventajas.

Antes de entrar en materia vamos a repasar los frenos de tambor y disco, para valorar mejor las aportaciones del sistema que se va a explicar.

Al final se incluyen enlaces a temas relacionados del blog para complementar la información que se considere útil.

Frenos de tambor y disco

Los tambores son unos cilindros huecos, en cuyo interior hay dos zapatas.

Sin frenar las zapatas están separadas del tambor.

Frenando son empujadas las zapatas sobre la superficie interior del tambor haciendo el efecto de frenada por la fricción.

Los discos son lo que su nombre indica, junto a sus dos superficies hay dos pastillas que sin frenar no ejercen presión sobre el disco.

Frenando las pastillas se comprimen sobre los discos haciendo la función de frenada por la fricción que se produce.

Al generarse la fricción dentro de los tambores su evacuación del calor es lenta, lo que afecta a su resistencia en uso intensivo.

En los discos la fricción se produce en las superficies en contacto con el aire de la marcha, lo que facilita la evacuación del calor con mejor resistencia en uso intensivo.

Los tambores no necesitan mucha fuerza sobre el pedal para obtener buena eficacia de frenada.

En los discos la fuerza sobre el pedal ha de ser bastante mayor para que se logre buena respuesta de frenada.

Circuito hidráulico con discos delante y tambores detrás

Se ve en este automóvil el sistema de frenos con estos elementos; pedal de freno, servofreno (multiplica la fuerza que hace el conductor sobre el pedal), bomba de frenos con depósito de líquido, circuito hidráulico hasta las ruedas.

A las ruedas delanteras llega el líquido a las pinzas en cuyo interior unos pistones desplazan las pastillas hacia los discos.

A las ruedas traseras llega el líquido a menos presión, pues el regulador de frenada la limita para que no se bloqueen en frenadas fuertes o sobre piso deslizante, lo que provocaría sobreviraje.

Tras el regulador de frenada el líquido llega a los bombines que empujan a las zapatas sobre los tambores.

Estas son las particularidades de los sistemas de disco y tambor.

Frenos de disco:

Buena refrigeración, lo que implica más resistencia en uso intensivo.
Desgaste uniforme de las pastillas; al apoyar paralelas sobre los discos.
Precisa mucha fuerza sobre el pedal de freno; hace falta servofreno para reducir la fuerza que ha de ejercer el conductor, y el freno de estacionamiento “P” ha de hacer igualmente mucha presión en pendiente. Es frecuente que automóviles con cuatro discos lleven pequeños tambores traseros para la función de freno de estacionamiento “P”.

Frenos de tambor:

Mala refrigeración; al generarse el calor en su interior y por la misma razón son menos resistentes a uso intensivo.
Desgaste desigual de las zapatas; no apoyan con la misma presión en toda la superficie de contacto.
Precisa menos fuerza sobre el pedal de frenos; de hecho tienden las zapatas a bloquear el tambor si se frena con cierta fuerza. Por esta razón son muy eficaces como freno de estacionamiento “P”.

Concepto de frenos de disco y tambor combinados

Este sistema se basa en mantener la superficie de corona circular del tambor unida al eje o buje de rueda por unos radios para permitir el paso del aire.

Dos pastillas / zapatas de longitud similar a las pastillas se colocan una por el exterior y la otra por el interior de la pared del tambor.

Sin frenar están las pastillas / zapatas separadas del tambor, al frenar se comprimen sobre las dos superficies haciendo la función de frenada.

La fuerza necesaria en el pedal de frenos es menor que con discos/pastillas, y la evacuación del calor es bastante mejor que con tambores/zapatas.

Complementos de frenos de disco y tambor combinados

Se representa en vista lateral el circuito hidráulico simplificado con freno de disco – tambor, a la izquierda sin frenar y a la derecha frenando.

En el interior de los bombines hay dos pistones que por la presión del líquido de frenos comprimen las pastillas / zapatas sobre la superficies del tambor.

Es un sistema que parece conjugar las ventajas de discos/pastillas y tambor/zapatas, pero habrá que solventar algunos detalles para que su funcionamiento, fiabilidad y desgastes sean equivalente a los dos sistemas citados.

Actualmente el rendimiento de los discos/pastillas es excelente, por lo que las inversiones en I + D + i se destinan a otros aspectos necesarios en la evolución del automóvil para reducir la contaminación, consumo y aportaciones de seguridad en el camino hacia el coche autónomo.

Simulación de implantación de frenos de disco y tambor combinados

Se ve en este concepto de automóvil la implantación del sistema de frenos; depósito de líquido, bomba, grupo electrohidráulico (ABS y sus derivados), conductos del circuito hidráulico hasta los bombines de los discos – tambores combinados en las ruedas.

Comparando los tres sistemas estos son los resultados:

Desventajas de los frenos de disco; mucha fuerza en el pedal, necesita servofreno para reducirlo y la eficacia del freno de “P” en pendientes no es muy alta.
Desventajas de los frenos de tambor; mala refrigeración con menos resistencia en uso intensivo y desgaste desigual de las zapatas.
Frenos de disco y tambor combinados; buena refrigeración y resistencia en uso intensivo, posible desgaste desigual de las pastillas / zapatas y precisa menos fuerza en el pedal lo que le hace idóneo como freno de “P”.