Bomba de frenos

Descripción

La bomba de frenos, también denominada cilindro maestro, es el elemento que transforma la fuerza que ejerce el conductor en el pedal de freno y que es amplificada por el servofreno en presión hidráulica en el interior del circuito de frenos.

Cuerpo y pistones de una bomba tándem
Cuerpo y pistones de una bomba tándem

Desde que se introdujo la norma que obliga al uso de dos circuitos de trabajo independiente en el sistema de frenos, se equipan bombas con dos cámaras de presión separadas, una para cada circuito, accionadas por dos émbolos colocados en serie. Este tipo de bombas se conoce comúnmente como bombas tándem.

El conjunto de la bomba de frenos está formado por un depósito de líquido de frenos -2- que se instala al cuerpo de la bomba -1-. El cuerpo de la bomba tiene mecanizado un cilindro y los pasos de equilibrado -3-, los conductos de entrada y salida del fluido del depósito -4- y los que conectan la bomba con los dispositivos de freno -12 y 16-. También alberga los émbolos de accionamiento primario y secundario -9 y 14- que incorporan sus respectivos anillos flotantes -10 y 15- y resortes de recuperación -11 y 17-, un retén de separación de las cámaras -13- y un retén de estanqueidad -5- que impide la perdida de fluido al exterior. Para proteger la bomba de la suciedad, se instala un guardapolvo -6-.

Bomba de freno seccionada
Bomba de frenos seccionada

Cuando el conductor ejerce fuerza sobre el pedal de freno, esta es amplificada por el servofreno y posteriormente transmitida mediante su émbolo de mando a la bomba. La primera fase del desplazamiento de dicho émbolo está destinada a recuperar el juego libre existente entre este y el émbolo primario de la bomba. Este espacio libre es necesario para que los émbolos de la bomba puedan retroceder lo suficiente como para mantener el paso de entrada y salida hacia el depósito abierto, siendo posible liberar totalmente la presión interna del circuito hidráulico cuando se suelta por completo el pedal. Además, el juego libre debe compensar la dilatación longitudinal de los diferentes componentes de la bomba causada por la temperatura transmitida al líquido de frenos producida por la presión del sistema y por el contacto del fluido con los elementos frenantes.

Funcionamiento de la bomba de frenos
Funcionamiento de la bomba de frenos

Una vez que el émbolo de mando del servofreno ha recuperado el juego libre, contacta con el émbolo primario desplazándolo con una fuerza igual a la suma de la fuerza ejercida por el conductor en el pedal de freno y la producida por la asistencia del servofreno. El movimiento del émbolo primario es transmitido al émbolo secundario mediante el resorte de recuperación primario. Esto es debido a que dicho resorte es más duro que el resorte secundario, produciendo la deformación del segundo que permite avanzar al conjunto. El desplazamiento simultaneo de los émbolos sella las cámaras de trabajo cuando los anillos flotantes superan los pasos de entrada del fluido a la bomba, produciendo una leve presión únicamente en la cámara secundaria. Dicha presión es suficiente para comenzar a desplazar el líquido hacia las pinzas y bombines de freno, pero insuficiente para producir el frenado de las ruedas.

Funcionamiento de la bomba de frenos
Funcionamiento de la bomba de frenos

El desplazamiento del conjunto continúa hasta que las pastillas de freno hacen tope con el disco o las zapatas con el tambor, momento en el que comienza a aumentar la presión en la cámara secundaria hasta alcanzar un valor suficiente como para vencer la fuerza del resorte de recuperación primario. Al comprimirse dicho resorte, se produce el avance del émbolo primario respecto al secundario, reduciéndose el volumen de la cámara primaria que fuerza la salida del líquido hacia los elementos receptores. En el momento que los cilindros receptores (pinzas o bombines) hacen tope mecánico, se eleva la presión en el circuito de la cámara primaria.

Junto con el avance de los émbolos, se produce la entrada de fluido por el paso de equilibrado que evita la entrada de aire y la posible deformación de los anillos flotantes y del retén por la presión de las cámaras. El aumento de la fuerza aplicada y del desplazamiento de los émbolos se transformará a partir de este momento en aumento de presión por igual en ambos circuitos hidráulicos de salida.

Funcionamiento de la bomba de frenos
Funcionamiento de la bomba de frenos

La disposición "flotante" del émbolo secundario realiza la compensación de presiones entre ambos circuitos a la vez que permite diferencias de volumen y caudal, de modo que se logra compensar los diferentes juegos de retracción de los cilindros receptores de freno. Así pues, los elementos frenantes primero contactan sin efectuar una fuerza considerable y después reciben la fuerza de forma simultánea, repartida e igualada.

En caso de sufrir una rotura o fuga en alguna canalización hidráulica la compresión del fluido en la bomba se realizaría de la siguiente manera:

  • Si la avería afecta a la cámara primaria: no se realizará compresión en la cámara secundaria hasta que el émbolo primario presione con su eje al émbolo secundario.
  • Si el conducto roto afecta a la cámara secundaria: la compresión del líquido en la cámara primaria no se realizará hasta que el émbolo secundario haga tope con el fondo de la bomba de frenos.
Funcionamiento de la bomba de frenos
Funcionamiento de la bomba de frenos

Al liberar el pedal de freno disminuyen las fuerzas que actúan sobre el émbolo de mando y, en consecuencia, sobre los émbolos primario y secundario. Ambos retroceden por efecto de la presión hidráulica y de los resortes de recuperación. Durante el retroceso, el fluido existente en la parte posterior de los émbolos retorna al depósito por el paso de equilibrado. Cuando los anillos flotantes superan los taladros de los pasos de entrada y salida del líquido al depósito, se libera la presión interna del circuito de frenos hasta alcanzar los valores de reposo.

Funcionamiento de la bomba de frenos
Funcionamiento de la bomba de frenos

En algunos sistemas de freno de tambor, se equipa a las bombas de freno con una válvula de presión residual en los conductos de salida hacia el circuito posterior. Esta mantiene una presión constante en las tuberías (de 1,7 a 1,9 bares) para evitar la entrada de aire en el circuito en caso de un fallo de estanqueidad en los bombines de freno.