Frenos de tambor: Componentes II

Componentes II

Tambor de freno

Es un cilindro de gran diámetro torneado interiormente y fabricado en aleación de función gris, lo que proporciona una gran dureza y resistencia mecánica. Es la parte móvil del dispositivo de freno y gira solidario a la rueda. En el lado exterior del tambor están mecanizados los orificios roscados para los espárragos de sujeción de la rueda así como para el centrado del tambor respecto al buje de la rueda. En algunos casos, el cuerpo del tambor ejerce a la vez de buje de la rueda, incorporando el rodamiento de rueda. La cara interna del tambor es hueca, de modo que alberga a los componentes del sistema de freno y contiene la superficie de fricción a la que se le ha practicado un mecanizado y bruñido, mejorando así el coeficiente de rozamiento.

Tambor de freno
Tambor de freno

Dispositivos de ajuste

Como consecuencia del desgaste de los forros en las sucesivas acciones de frenado, las zapatas se alejan cada vez más del tambor, alargando el recorrido de trabajo de los bombines y el pedal a la vez que aumenta el tiempo de respuesta de frenado. Para compensar el desgaste, se instalan dispositivos de ajuste que corrigen la distancia entre las zapatas y el tambor. Aunque en la actualidad dichos dispositivos son automáticos, en ocasiones pueden combinarse con sistemas de ajuste manual para realizar un ajuste inicial de la distancia entre los elementos de fricción.

Dispositivo de ajuste manual

Generalmente se utilizan dos dispositivos distintos: el de ajuste de rueda de estrella (el más empleado) y el de levas. El ajuste se debe realizar cada vez que se sustituyan las zapatas o si se requiere un reajuste del recorrido del freno de estacionamiento.

Dispositivo de ajuste de rueda de estrella

Está formado por dos ejes; uno es un eje roscado exteriormente (macho) sobre el que está mecanizada la rueda de estrella que apoya sobre una de las zapatas. El otro es un eje hueco roscado en su interior (hembra) que se mantiene fijado a la zapata restante.

Al hacer girar la rueda de estrella con un destornillador o herramienta específica, el eje roscado se desplaza longitudinalmente por el interior del eje hueco. El giro impuesto al mecanismo roscado se traduce en un aumento de la separación entre ambas zapatas y su aproximación al tambor. El conjunto permite también el retroceso de las zapatas, rotando en sentido inverso para liberar el freno de tambor en caso necesario.

Ajustador de rueda de estrella
Ajustador de rueda de estrella

En los vehículos dotados de ajustador de estrella manual, los portafrenos equipan un orificio en la parte trasera inferior tapado con un guardapolvo que permite acceder a la rueda de estrella para girarla con un destornillador. En caso de los vehículos que equipan el freno de tambor en el interior del disco de freno, puede accederse retirando un tornillo de sujeción de la rueda.

Acceso al dispositivo de ajuste a través del portafrenos o por el orificio de roscado de la rueda
Acceso al dispositivo de ajuste a través del portafrenos o por el orificio de roscado de la rueda
Dispositivo de ajuste por levas

Este ajustador consta de una leva dentada anclada al portafrenos por su eje. Mediante su giro, actúa sobre un tope fijado a la zapata, acercándola al tambor conforme aumenta el alzado de la leva. Se utiliza una leva por zapata y el ajuste se realiza desde el exterior del portafrenos.

Dispositivo de ajuste por levas
Dispositivo de ajuste por levas

Para hacer un correcto ajuste inicial con este sistema después de sustituir las zapatas, es necesario pisar varias veces el pedal de freno para que las mordazas se centren en el freno de tambor. A continuación, se girará la leva en sentido horario o antihorario (según marque el fabricante) hasta que el tambor quede frenado. Posteriormente, se girará en el sentido contrario al efectuado hasta que la rueda quede liberada nuevamente.

Operación de ajuste
Operación de ajuste

La presencia de ajustadores manuales facilita el desmontaje de los tambores de freno. Para desmontar los tambores resulta conveniente y muy práctico destensar o desajustar las zapatas de freno lo máximo posible, para lograr el espacio necesario entre las mordazas, los tambores y su posible rebaba interna por desgaste.

Dispositivo de ajuste automático

Los dispositivos "automáticos" corrigen mecánicamente el desgaste de los forros de fricción de modo que estos se mantienen siempre a la misma distancia del tambor. Existen múltiples configuraciones pero las más empleadas son las de recuperación de distancia libre mediante cuña, trinquete o sector dentado.

Dispositivo de ajuste de cuña

La compensación del desgaste de las zapatas se realiza aumentando la separación en reposo existente entre ellas mediante una bieleta y una cuña. La bieleta está situada entre ambas zapatas y se desplaza simultáneamente con la zapata secundaria por la acción de un resorte. La cuña se encuentra prisionera entre el extremo contrario de la bieleta y la zapata primaria y está fijada a la parte inferior de esta última por un muelle.

Dispositivo de ajuste por cuña
Dispositivo de ajuste por cuña

Cuando se produce el desgaste a causa de la fricción, el recorrido de accionamiento de las zapatas aumenta y de la misma forma lo hace la distancia libre entre la bieleta y a la zapata primaria cuando se acciona el freno. Esta distancia extra permite a la cuña desplazarse hacia abajo por la acción del resorte, llenando el espacio por su diseño de anchura creciente. Cuando se suelta el pedal de freno, la cuña permanece en su nueva posición, limitando el retroceso de las zapatas a la distancia adecuada respecto el tambor.

Este sistema presenta la particularidad de ajustar ocasionalmente en exceso las zapatas, dificultando la extracción del tambor cuando se requiere su desmontaje en labores de reparación o mantenimiento.

Para retornar las zapatas a su posición inicial y poder retirar de forma sencilla el tambor, se debe girar el mismo hasta encarar uno de los orificios de roscado de la rueda frente a la cuña. Después, se introducirá un destornillador plano a través de este agujero y se presionará la base de la cuña en dirección al bombín, trabajando en sentido contrario a la fuerza del muelle. Al aplicarse suficiente fuerza, la cuña se desplazará a su posición de inicio, retrayéndose las zapatas por la fuerza de los muelles de retracción. Cerciorarse en todos los casos de que el freno de estacionamiento no está accionado, lo cual enclava fuertemente la cuña en su posición.

Destensado de las zapatas
Destensado de las zapatas
Dispositivo de ajuste de trinquete

El principio de funcionamiento de este dispositivo es similar al de rueda de estrella. Este ajustador consta de una bieleta hueca que se apoya sobre una de las zapatas, un eje roscado en contacto con la zapata restante y un engranaje dentado situado entre ambos. Un trinquete móvil está fijado a una de las zapatas y mediante la acción de un resorte se mantiene presionado contra el engranaje dentado.

Dispositivo de ajuste de trinquete
Despiece del dispositivo de ajuste de trinquete

Cuando se aplica el pedal de freno o el freno de estacionamiento, las zapatas se separan hasta tocar el tambor. El recorrido de separación efectuado por las zapatas junto con la acción del resorte hacen pivotar al trinquete, que arrastra el engranaje dentado, haciéndolo rotar sobre el eje estriado. A medida que se desgastan los forros de fricción, el recorrido de las zapatas y del trinquete aumenta, incrementando el ángulo de rotación del engranaje dentado que al girar sobre la rosca inmóvil del eje roscado, lo desplaza lateralmente. Cuando el freno está accionado, la ausencia de fuerza en el mecanismo roscado permite el avance y elongación del sistema de recuperación de juego libre que, por otra parte, se bloquea por la fuerza de compresión realizada por los muelles de retención cuando los pistones del bombín retroceden por ausencia de presión.

Al liberar el freno, las zapatas retroceden y la forma asimétrica de los dientes del engranaje permiten al trinquete retornar a su posición de reposo saltando sobre los dientes.

Tras la sustitución de las zapatas, únicamente es necesario pisar el pedal de freno firmemente varias veces para que se realice el ajuste automático de la distancia de separación de las zapatas.

Dispositivo de ajuste de sector dentado

El conjunto está formado por una bieleta con una rueda dentada fija y un pasador sobre el que pivota un sector dentado. La bieleta se sitúa entre las dos zapatas y se mantiene en contacto con una de ellas por efecto de un muelle. Por efecto de otro resorte también se presiona el sector dentado contra la rueda.

Componentes del dispositivo de ajuste de sector dentado
Dispositivo de ajuste por sector dentado

En posición de reposo, el sector dentado se mantiene en contacto con la rueda dentada y con la ranura de la zapata. Al accionar el pedal de freno, los émbolos del bombín separan las zapatas, desplazándolas hacia el tambor. La zapata sobre la que se apoya el sector dentado arrastra a este último venciendo la fuerza del muelle, haciendo que se separen los dientes del sector y de la rueda a la vez que pivota, recuperando la tolerancia adicional causada por el desgaste del ferodo. Al liberar el pedal de freno, las zapatas retroceden hasta que los dientes del sector dentado contactan con los de la rueda, bloqueándolo, de modo que impide el retroceso de las zapatas. Canto mayor sea el recorrido de trabajo de las zapatas por el desgaste de los forros de fricción, mayor será el desplazamiento del sector dentado sobre la rueda y menor el movimiento de retracción de las zapatas

Fases del funcionamiento del ajuste por sector dentado
Fases del funcionamiento del ajuste por sector dentado

Freno de estacionamiento

En los vehículos equipados con freno de tambor, el sistema de freno de estacionamiento o freno auxiliar se integra en el interior del tambor y está formado principalmente por:

Componentes del sistema de freno de estacionamiento en un tambor
Componentes del sistema de freno de estacionamiento en un tambor

Al accionar el freno de estacionamiento, el cable Bowden que entra al interior del tambor estira de la palanca de accionamiento, provocando su desplazamiento. El movimiento de la palanca empuja, a través del dispositivo de ajuste, a la zapata secundaria hasta hacerla contactar con el tambor, transmitiendo a continuación el movimiento a la zapata primaria, al pivotar la palanca de accionamiento sobre el dispositivo de ajuste.

La funda del cable de accionamiento dispone de un retén que la mantiene fijada sobre el portafrenos a su entrada y unos muelles que aseguran su fijación a la palanca de accionamiento. Otros sistemas emplean una palanca exterior a la que se ancla el cable Bowden, disponiendo de un segundo cable de acero en el interior del tambor que es el que transmite el movimiento a la palanca de accionamiento.

Sistema tradicional (primera imagen) y sistema con palanca exterior (segunda imagen)
Sistema tradicional (primera imagen) y sistema con palanca exterior (segunda imagen)

Gracias a los sistemas de ajuste automático de las zapatas, el freno de estacionamiento dispone siempre de la misma distancia de accionamiento independientemente del desgaste de los forros de fricción, manteniéndose siempre correctamente tensado.

Algunos vehículos que disponen de freno de disco en el eje trasero, incorporan además un freno de tambor en el disco, utilizando este sistema como freno de estacionamiento. Este sistema se encuentra ubicado en el interior del propio disco de freno, empleando la superficie interna del cubo del disco como tambor de freno. Las zapatas se accionan únicamente al accionar el freno de estacionamiento, tensando los cables Bowden y aplicando esta presión mediante una palanca acoplada a las zapatas.

Vista seccionada de un freno de disco con tambor integrado
Vista seccionada de un freno de disco con tambor integrado

Por sus características, este sistema emplea zapatas de tamaño reducido y dispone de un sistema de tensado automático propio para asegurar una distancia adecuada entre la zapata y el tambor, manteniendo la tensión del freno de estacionamiento. Con un uso correcto del freno de estacionamiento, no es necesario realizar la sustitución de las zapatas debido a su reducido desgaste.