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Sistemas de frenado de motocicletas

Los frenos delanteros de la Aprilia Tuono R cuentan con dos discos flotantes de acero inoxidable con pastillas sinterizadas y pinzas de cuatro pistones de montaje radial. Los si...

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Los frenos delanteros de la Aprilia Tuono R cuentan con dos discos flotantes de acero inoxidable con pastillas sinterizadas y pinzas de cuatro pistones de montaje radial.

Los sistemas de frenado de las motocicletas han variado a lo largo del tiempo, desde la evolución de las bicicletas con motor hasta los prototipos de motocicletas de 350 km/h (220 mph ) que compiten en MotoGP . La mayoría de los sistemas funcionan convirtiendo la energía cinética en energía térmica (calor) mediante la fricción. En las motocicletas, el freno delantero puede proporcionar al menos el 70 % de la potencia de frenado. Sin embargo, esto puede variar según el modelo; las motocicletas con mayor distancia entre ejes y mayor peso desplazado hacia atrás, como las cruisers y las touring, pueden requerir un mayor esfuerzo por parte del freno trasero. Por el contrario, las motos deportivas con menor distancia entre ejes y una geometría de horquilla más vertical pueden soportar mayores cargas de frenado delantero. [ 1 ] Por estas razones, las motocicletas suelen tener un freno delantero mucho más potente que el trasero.  

Historia

Freno delantero tipo cuchara accionado por una palanca en el manillar y una biela en un triciclo Royal Riley de 1899 en el Heritage Motor Centre , Gaydon, Inglaterra.

Las primeras motocicletas eran esencialmente bicicletas con un motor acoplado y no tenían ningún sistema de frenado más allá de cortar la potencia y esperar a que la motocicleta redujera la velocidad lo suficiente como para poder sacar el pie. Una de las primeras motocicletas con algún tipo de mecanismo de frenado fue fabricada por Steffey Motorcycles de Filadelfia en 1902. [ 2 ] Esta utilizaba un freno de cuchara que actuaba únicamente sobre la rueda delantera. [ 3 ] Alrededor de 1909 se introdujeron los frenos de banda , que utilizaban una banda que se contraía alrededor del exterior de un tambor. [ 4 ] : 16

Las motocicletas Douglas estaban disponibles con frenos de disco delanteros y traseros de la Research Association en su modelo RA de 1923, a veces llamado modelo TT, y la máquina con sidecar de Freddie Dixon de 1923, ganadora del TT, también tenía un freno de disco accionado por el pasajero para la rueda del sidecar. [ 5 ] [ 6 ]

Los frenos de tambor se utilizaron por primera vez en motocicletas en la década de 1920 y su diseño básico no ha cambiado mucho. Originalmente utilizados para frenar tanto la rueda delantera como la trasera, los frenos de tambor han sido reemplazados en gran medida por frenos de disco o se utilizan únicamente para el frenado trasero. [ 4 ] : 17

La Lambretta TV125 Serie 3 fue la primera motocicleta moderna de producción con freno de disco. [ 2 ] MV Agusta le siguió con su motocicleta de turismo de 600  cc de producción limitada anunciada en 1965 que tenía un par de frenos de disco delanteros Campagnolo accionados por cable. [ 7 ] : 80 [ 8 ] : 80 La Honda CB750 de 1969 introdujo los frenos de disco en las motocicletas en el mercado masivo, utilizando una pinza deslizante de un solo pistón accionada hidráulicamente con un disco delantero sólido. [ 7 ] : 80

Las primeras ruedas de fundición no eran fácilmente compatibles con los frenos de tambor. Las pastillas sinterizadas ofrecen un calentamiento más rápido y un mejor rendimiento en condiciones de lluvia. Se utilizaba amianto en las pastillas de freno, pero su uso disminuyó al descubrirse sus efectos negativos para la salud.

En 1989, BMW lanzó la primera motocicleta equipada con un sistema de frenado asistido (ABS). El sistema instalado en la BMW K100 LT pesaba considerablemente más que los sistemas ligeros que equipan las motocicletas modernas. [ 2 ]

La suspensión delantera de la Yamaha GTS1000 lanzada en 1993 era un basculante monobrazo que, entre otras características, buscaba reducir el hundimiento al frenar. El diseño solo permitía un único disco de freno delantero, por lo que  se acopló un disco relativamente grande de 330 mm a una pinza de seis pistones, una primicia mundial en una motocicleta de producción. [ 9 ] : 28

El montaje axial tradicional de la pinza de freno comenzó a ser poco fiable con la introducción de los neumáticos lisos, por lo que las motocicletas comenzaron a adoptar pinzas de freno de montaje radial procedentes de la Fórmula Uno . [ 10 ]

frenos de tambor

Freno de tambor ventilado Grimeca en una motocicleta de carreras de resistencia Honda RCB.
Honda RCB con freno de tambor delantero ventilado del fabricante italiano de accesorios Grimeca.

Los frenos de tambor tienen un efecto de servocontrol. [ 11 ] El diseño más común es el de zapatas delanteras y traseras. Los diseños más exóticos tenían cuatro, ocho o dieciséis zapatas. [ 4 ] Algunas motocicletas usaban carcasas con aletas y/o ventiladas para una refrigeración adicional, la primera de las cuales fue AJS. [ 2 ]

frenos de disco

Basculante delantero y conjunto de freno para Yamaha GTS1000.

discos

Los discos flotantes ofrecen una mejor centración con una pinza fija. Además, evitan la deformación del disco y reducen la transferencia de calor al buje de la rueda. Lambretta fue el primer fabricante en utilizar discos flotantes en una motocicleta de producción en serie.

Los discos ondulados colocan la masa más cerca del eje para reducir la inercia, [ 12 ] mejor disipación del calor y menor peso. [ 13 ] Originalmente se desarrollaron para motos de motocross , sin embargo, desde entonces también se han utilizado en motocicletas de carretera. [ 2 ]

Deslizante versus fijo

Rueda delantera Comstar dorada invertida de una Honda CB400NC con pinza de freno de doble pistón.
Pinza de freno deslizante de doble pistón en una Honda CB400NC , montaje axial.

Las pinzas de acción simple tienen pistones de freno que operan solo en un lado. Este tipo tiene un diseño de pasador flotante que permite que el lado del pistón de la pinza empuje sobre la superficie del disco y tire del otro lado para que también entre en contacto. [ 11 ] : 100 Las pinzas de doble acción, u opuestas, están fijas en su posición para reducir la flexión. Las pinzas de doble acción tienen pistones opuestos a cada lado del disco para mejorar considerablemente el área del pistón.

pinzas de freno de pistones múltiples

Se pueden usar rotores más grandes para aumentar la fuerza de frenado, pero esto también aumenta el peso y la inercia. Para superar esto, los fabricantes de frenos desarrollaron pinzas de cuatro, seis e incluso ocho pistones. [ 14 ] El aumento del número de pistones incrementa el área de desplazamiento del pistón, lo que permite usar pastillas de freno más largas y estrechas, y discos más pequeños.

Montaje de la pinza de freno

Rueda delantera Kawasaki KH400
Pinza de freno montada en la pata de la horquilla delantera, también llamada montada axialmente

Las primeras pinzas de freno de disco se ubicaban delante de la pata de la horquilla, sobre el disco. Esto situaba la pinza en una zona de alto flujo de aire para una mejor disipación del calor. En la mayoría de las motocicletas modernas, las pinzas se montan en la parte trasera de la pata de la horquilla. Esto reduce el momento angular del conjunto de la horquilla y mejora el manejo a baja velocidad. [ 15 ]

Pinzas de freno de montaje radial

Una pinza de freno radial se monta paralela a la dirección de avance en el sistema de frenado, lo que las hace más rígidas que las de montaje axial tradicionales y menos propensas a la flexión torsional. [ 16 ] La ausencia de un ligero movimiento lateral permite un frenado más preciso y una sensación de frenado más nítida. [ 17 ] [ 18 ] Las pinzas radiales pueden simplificar la modificación de un freno de disco existente con rotores más grandes porque no es necesario reemplazar todo el soporte de montaje, sino solo un espaciador entre el soporte y la pinza. [ 17 ]

Frenos internos

Honda probó un diseño de freno interno en algunos modelos como la VF400F y la CBX550F , pero volvió a la configuración estándar. La intención era mejorar el rendimiento en condiciones de lluvia y lograr una apariencia más limpia. El conjunto del freno delantero con discos ventilados estaba encerrado en un buje de aluminio ventilado y la pinza estaba montada en el buje y sujetaba el disco desde el exterior. Esto mantenía el conjunto del freno seco y permitía el uso de discos ventilados de hierro fundido porque la cubierta ocultaba cualquier óxido superficial antiestético en el disco. [ 19 ] El sistema resultó ser de corta duración, ya que todos los modelos posteriores volvieron a la configuración estándar sin cubierta.

Construcción de la pinza

Pinza de freno axial "punto azul" para Yamaha FJR1300 , utilizada en muchos modelos de Yamaha.

Tradicionalmente, las pinzas de freno de pistones opuestos se fabrican en dos mitades que luego se atornillan. Las ventajas de este método son la facilidad y la rapidez con que se pueden fabricar las piezas. La desventaja es que son menos resistentes a la flexión bajo carga. [ 20 ] Las pinzas monobloque mecanizadas a partir de una sola pieza de metal son más resistentes, pero mucho más caras de fabricar, por lo que algunos fabricantes, como Sumitomo, funden el cuerpo de la pinza en una sola pieza y luego mecanizan los orificios de los pistones externamente, tapando los orificios creados después del montaje. Este tipo de diseño de pinza ha sido ampliamente utilizado por Yamaha en una amplia gama de modelos, desde su buque insignia Yamaha YZF-R1 hasta la más económica Yamaha FZS600 Fazer . El monobloque Brembo se utilizó por primera vez en la Ducati 1098. [ 21 ]

Frenos perimetrales

Buell Motorcycle Company adoptó un freno de disco montado en la llanta que, según se decía, reducía el peso no suspendido en el sistema de freno de la rueda, permitiendo el uso de radios más ligeros. [ 22 ] Este estilo se denomina genéricamente "freno perimetral" por su punto de fijación a la rueda, y otros fabricantes lo habían utilizado en menor medida antes que Buell . Rara vez se encuentran en ruedas de radios de alambre para motocicletas personalizadas . [ 23 ] [ 24 ]

frenos de disco de carbono

Frenos delanteros con disco de carbono y pinza radial en la motocicleta de carreras Suzuki MotoGP 2011.

En MotoGP se utilizan frenos de carbono. La fricción entre los discos y las pastillas de carbono genera una enorme fuerza de frenado, mucho mayor que la de los discos de acero convencionales. Estos frenos funcionan a temperaturas muy elevadas, generalmente entre 400 y 1000  °C. El frenado tardío y continuo puede provocar el sobrecalentamiento de los frenos de carbono, ya que se oxidan y se desgastan más rápidamente. Las altas temperaturas necesarias para que los frenos de carbono sean efectivos impiden su uso en mojado. Para las carreras en mojado, los pilotos deben cambiar a un sistema de frenos de acero convencional. [ 25 ]

Sistemas de frenado combinados

Sistema de frenos antibloqueo

nuevos sistemas alternativos

Las motocicletas de carreras de aceleración pueden alcanzar velocidades de hasta 412 km/h (256 mph ) en el transcurso de la carrera de 400 m (1/4 de milla ) [ 26 ] y pueden usar frenos de disco junto con paracaídas para reducir la velocidad después de la carrera cronometrada. [ 27 ] La ​​clase Streamliner de motocicletas de récord de velocidad en tierra está obligada a tener paracaídas instalados si la motocicleta es capaz de superar los 400 km/h (250 millas por hora ) . [ 28 ] : 38    

Las motocicletas eléctricas pueden utilizar el frenado regenerativo para reducir la velocidad y recargar las baterías al mismo tiempo.

KTM utilizó en secreto una máquina con un sistema de frenado regenerativo tipo KERS durante el  Gran Premio de Valencia de 125 cc de 2008. Aunque se consideró una infracción del reglamento, el uso de un sistema KERS precedió a su uso en la Fórmula 1. [ 29 ]

Referencias

  1. ↑ Basem Wasef. "Preguntas frecuentes: Cómo frenar en una motocicleta" . Consultado el 9 de junio de 2015 .
  2. 1 2 3 4 5 Tim Watson (8 de diciembre de 2003). "Historia de la motocicleta: Frenos" . Ride Apart . Recuperado el 10 de junio de 2015 .
  3. ↑ John Glimmerveen. "Motocicletas clásicas: ruedas de motocicleta" . about.com . Consultado el 3 de junio de 2015 .
  4. 1 2 3 Margie Siegal (agosto de 1995). "Tecnología de frenado: Los ABC de la frenada" . American Motorcyclist . American Motorcyclist Assoc. ISSN 0277-9358 . 
  5. ↑ Wilson, Hugo. (1993) El libro definitivo sobre motocicletas, pág. 51. Douglas y sidecar de bancada. Dorling Kindersley ISBN 0751300438Consultado y añadido el 25/11/2015.
  6. ↑ Más carreras de autos clásicos Douglas Vintagent, 30 de enero de 2007, consultado el 25 de noviembre de 2015
  7. 1 2 Frank, Aaron (2003). Motocicletas Honda . MotorBooks/MBI Publishing Company. pág. 80. ISBN  0-7603-1077-7.
  8. ↑ Ian Falloon (15 de octubre de 2011). El libro de las clásicas MV Agusta Four . Veloce Publishing Ltd. ISBN 978-1845842031.
  9. ↑ "Top Gear: Merry Motorcycling" . American Motorcyclist . American Motorcyclist Assoc. Diciembre de 1992. ISSN 0277-9358 . 
  10. ↑ "PREGÚNTALE A KEVIN: ¿Cuál es la ventaja de las pinzas de freno de montaje radial?" . Cycle World . Consultado el 3 de octubre de 2017 .
  11. 1 2 John Robinson (14 de marzo de 1994). Puesta a punto de motocicletas: Chasis . Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0750618403. Consultado el 25 de junio de 2015 .
  12. ↑ Bob Gray (30 de enero de 2013). "Conocimientos para principiantes: Frenos de disco" . Bike Sports News . Consultado el 6 de junio de 2015 .
  13. ↑ Basem Wasef (31 de agosto de 2012). "Los frenos del coche se deforman" . Popular Mechanics . Consultado el 6 de junio de 2015 .
  14. ↑ Ken Hutchinson (10 de septiembre de 2007). "Primera prueba de la Buell 1125R de 2008" . Motorcycle USA.com.
  15. ↑ "Prueba de carretera de Cycle World" . Cycle World . Marzo de 1976. Consultado el 20 de junio de 2015 .
  16. ↑ Jeff Gehrs (9 de octubre de 2002). "Pinzas de freno de montaje radial: ¿A qué viene tanto revuelo, Bub?" . Motorcycle.com.
  17. 1 2 "¿Qué son los frenos radiales y por qué los tienen las motos deportivas modernas?" . RevZilla . Consultado el 3 de octubre de 2017 .
  18. ↑ Tibu, Florin (25-07-2014). "Frenos radiales explicados" . autoevolution . Consultado el 03-10-2017 .
  19. ↑ Shoemark, Pete (1989). Honda CBX550 572.5cc 1982 a 1986: Manual de taller del propietario . Haynes. pág. 6. ISBN  0856969400.
  20. ↑ "Pinzas de freno explicadas: Rompiendo las reglas" . Super Street Bike. 25 de junio de 2009.
  21. ↑ Mackenzie, Niall; Urry, Jon (6 de mayo de 2008). "Prueba de carretera: Ducati 999 vs. 1098" . Visordown . Consultado el 21 de junio de 2015 .
  22. ↑ Wes Siler (13 de octubre de 2010), Erik Buell Racing 1190RR-B , RideApart
  23. ↑ Cyril Huze (15 de julio de 2010), "Rotores de disco perimetrales instalados en ruedas de radios" , Cyril Huze Post
  24. ↑ Paul Crowe (2007), "Perimeter Disc Brake Rotors" , The Kneeslider
  25. ↑ Kevin Cameron (4 de agosto de 2012). "Lo opuesto a los motores" . Cycle World . Consultado el 24 de junio de 2015 .
  26. ↑ Jack Korpela (12 de noviembre de 2007). "McBride logra una velocidad récord y finaliza la temporada con una victoria" . Cycle Drag . Consultado el 23 de junio de 2015 .
  27. ↑ Jack Korpela (13 de agosto de 2012). "Spiderman cancelado por lluvia en Norwalk 6.01 y prueba de paracaídas exitosa" . Cycle Drag . Recuperado el 23 de junio de 2015 .
  28. ↑ Campeonato de Velocidad Terrestre de AMA Racing: Pruebas de Velocidad en Motocicleta BUB . Asociación Americana de Motociclistas .
  29. ↑ "¡KTM supera a la F1 con el debut secreto del KERS! | Noticias de MotoGP | Febrero de 2009" . Crash.Net. 4 de febrero de 2009. Consultado el 14 de agosto de 2010 .