Servofreno: Descripción

Descripción

La función del servofreno es amplificar la fuerza ejercida por el conductor sobre el pedal de freno. El aumento de la fuerza transmitida a la bomba de freno repercute tanto en la potencia de frenado como en la comodidad de uso del sistema, al requerir menor esfuerzo físico por parte del conductor. Las mayores presiones de trabajo permiten la utilización de elementos frenantes relativamente compactos, lo cual contribuye a disminuir la masa no suspendida del vehículo.

El incremento de la fuerza de salida efectuada por el servofreno puede oscilar entre 5 y 10 veces la fuerza de entrada, en función de la construcción y tamaño del mismo.

El sistema más utilizado es el denominado Mastervac y consiste en un servofreno neumático integrado en serie entre el pedal de freno y el émbolo maestro, situado habitualmente en el vano motor. Su principio de funcionamiento se basa en la diferencia de presiones aplicadas sobre una membrana en un mismo sentido.

Servofreno seccionado
Servofreno seccionado

El servofreno está compuesto por dos cámaras separadas por una membrana -11- o diafragma. La cámara situada en el extremo más cercano a la bomba de freno se denomina cámara de vacío -2- y en ella se encuentra el resorte de retención -14- cuya función es devolver la membrana a su posición de reposo y retenerla durante el accionamiento del pedal de freno. A esta cámara le llega vacío (presión inferior a la presión atmosférica) a través de la válvula de vacío de sentido único -15- al ponerse en marcha el motor. Situada en el lado del pedal de freno se encuentra la cámara de presión -3- que durante el funcionamiento del servofreno será provista de presión atmosférica a través del tapón filtrante -6- y alberga en su interior el cuerpo de mando formado por: el vástago de empuje -4- procedente del pedal de freno, la válvula de presión -8- cuya función es cerrar el paso de comunicación con la cámara de vacío, los resortes -7 y 10- encargados de mantener estables los movimientos de la válvula de presión y el émbolo distribuidor -9-, cuyo cometido es ejercer presión sobre el disco de reacción -12- y este a su vez sobre el émbolo de mando -13- que actuará directamente sobre el émbolo maestro de la bomba de freno.

Componentes del servofreno tipo Mastervac
Componentes del servofreno tipo Mastervac

Funcionamiento

Fase de reposo

...(No disponible en la versión "demo")


Paso a la cámara de vacío abierto









Fase de accionamiento

...(No disponible en la versión "demo")





Paso a la cámara de vacío cerrado

 ... ("Demo)  desplaza el émbolo distribuidor hasta presionar y deformar levemente el disco de reacción, transmitiendo su movimiento al émbolo de mando. La válvula de presión permanece estática junto con el cuerpo de la membrana por efecto del resorte de retención. El desplazamiento del émbolo distribuidor respecto la válvula de presión abre el conducto que permite la entrada de aire atmosférico filtrado por el tapón a la cámara de presión de la membrana, estableciéndose ... ("Demo)




 ... ("Demo) el grado de apertura del paso de aire exterior viene dado por la deformación del disco de reacción, ligeramente flexible. Cuando se realiza una frenada suave y progresiva la deformación es mínima, por lo que el grado de apertura de la válvula, incremento de presión en la cámara y fuerza de asistencia serán pequeños. Cuando se realiza una frenada de mayor intensidad, aumenta la deformación  ... ("Demo)


Paso a la cámara de presión abierto





 ... ("Demo)  ejerciendo fuerza sobre la parte externa del disco de reacción, deformándolo. Al igualarse el recorrido de avance del émbolo distribuidor (consecuencia de la fuerza aplicada por el conductor) y el del cuerpo central de la membrana (provocado por la diferencia de presiones), la válvula de presión vuelve a cerrar el paso de entrada de aire exterior a la cámara de presión, sellando ambas cámaras.

Paso a la cámara de presión cerrado





Fase de mantenimiento y aumento de fuerza

Al mantenerse pisado el pedal de freno pero sin aumentar la fuerza aplicada, las cámaras se mantienen selladas y por tanto, permanece la asistencia. La fuerza total ejercida sobre el émbolo de mando del servofreno y en consecuencia, sobre el émbolo maestro de la bomba de frenos, es en este momento el valor resultante de la suma de la fuerza ejercida por el conductor sobre el pedal y la generada por la diferencia de presiones sobre la superficie de la membrana.

Como el líquido de frenos no es compresible, al pisar el pedal se establece una fuerza en sentido contrario al émbolo de mando que es transmitida al disco de reacción. Si la presión del circuito es muy elevada provoca su deformación, efecto que hace retornar levemente el émbolo de mando, disminuyendo la fuerza de frenado.

Para realizar mayor fuerza de frenado será necesario pisar con más fuerza el pedal provocando una nueva deformación del disco de reacción y restableciendo la comunicación entre la presión atmosférica y la cara posterior de la membrana. En consecuencia se produce una mayor diferencia de presiones entre ambas cámaras del servofreno y aumenta la amplificación de la fuerza de asistencia.

Fase de retorno

Cuando se libera el pedal para interrumpir la frenada, el vástago de empuje y el émbolo distribuidor retornan solidarios junto al pedal de freno por la acción de sus respectivos resortes y por efecto de la presión hidráulica. Dicho desplazamiento provoca el contacto entre el émbolo distribuidor y la válvula de presión, cerrando el conducto que conecta el aire exterior y la cámara de presión. El conjunto de mando sigue desplazándose a su posición de reposo mientras que la membrana permanece estática por la presión existente en el interior de la cámara de presión. El movimiento de la válvula de presión respecto el cuerpo de la membrana abre el paso que comunica ambas caras del diafragma, siendo la presión existente succionada por el motor a través de la válvula de vacío, creando nuevamente el equilibrio de presiones en el interior del servofreno. La membrana retorna a su posición de reposo por la fuerza ejercida por el resorte de retención.

Apertura del paso durante el retroceso
Apertura del conducto durante el retroceso

Servofreno tándem

 ... ("Demo) de frenado también se utilizan servofrenos tándem, cuya diferencia más significativa es que equipan dos diafragmas en paralelo -2 y 4- separados por una pared intermedia indeformable -3-, de esta manera se obtienen cuatro cámaras de trabajo, dos de presión -12- y dos de vacío -13-. Este diseño es ventajoso para vehículos que necesitan un gran refuerzo de la fuerza de frenado sin aumentar el diámetro del diafragma.El aumento de fuerza prácticamente  ... ("Demo)





Componentes del servofreno tándem

Su funcionamiento  ... ("Demo)