Què cal saber sobre el sistema de frenada d’un cotxe?

Per seguretat, tots els vehicles no només han de poder maniobrar de manera eficient, sinó que també s’han d’aturar a poca distància. I el segon factor és més important. Amb aquesta finalitat, qualsevol vehicle té un sistema de frenada.

Sobre el dispositiu i les modificacions de la direcció dèiem una mica abans. Considerem ara els sistemes de frenada: la seva estructura, mal funcionament i principi de funcionament.

Què és un sistema de frenada?

El sistema de frenada d’un vehicle és un conjunt de peces i mecanismes, l’objectiu principal dels quals és frenar la rotació de les rodes el més aviat possible. Els sistemes moderns estan equipats amb dispositius i mecanismes electrònics que estabilitzen el vehicle en condicions de frenada d’emergència o en carreteres inestables.

Aquests sistemes i mecanismes inclouen, per exemple, ABS (sobre la seva estructura Llegeixi aquí) i un diferencial (què és i per què es necessita en un cotxe, es diu en una altra ressenya).

Una curta digressió cap a la història

Tan bon punt es va inventar la roda, immediatament va sorgir la pregunta: com frenar la seva rotació i fer aquest procés el més suau possible. Els primers frens semblaven molt primitius: un bloc de fusta unit a un sistema de palanques. Quan es va posar en contacte amb la superfície de la roda, es va crear fricció i la roda es va aturar. La força de frenada depenia de les dades físiques del conductor: com més es premia la palanca, més ràpid es detenia el transport.

Al llarg de les dècades, el mecanisme s’ha anat perfeccionant: el bloc es va cobrir amb pell, es va canviar la seva forma i posició prop de la roda. A principis de la dècada de 1900, va aparèixer el primer desenvolupament d’un fre de cotxe eficaç, tot i que molt sorollós. Louis Renault va proposar una versió més millorada del mecanisme en la mateixa dècada.

Amb el desenvolupament de l’automobilisme, es van fer importants ajustaments al sistema de frenada, ja que els cotxes van augmentar la potència i, alhora, la velocitat. Ja als anys 50 del segle XX, va aparèixer el desenvolupament de mecanismes realment efectius que asseguren la ràpida desacceleració de les rodes dels vehicles esportius.

En aquella època, el món de l'automòbil ja tenia diverses opcions per a diferents sistemes: tambor, disc, sabata, cinturó, hidràulic i fricció. Fins i tot hi havia dispositius electrònics. Per descomptat, tots aquests sistemes de disseny modern són molt diferents dels seus primers homòlegs, i alguns no s’utilitzen en absolut a causa de la seva impracticabilitat i baixa fiabilitat.

Actualment, el sistema més fiable és el de disc. Els cotxes esportius moderns estan equipats amb grans discos que funcionen en tàndem amb pastilles de fre amples, i les pinces contenen de dos a 12 pistons. Parlant de la pinça: té diverses modificacions i un dispositiu diferent, però aquest és un tema per a una altra revisió.

Els cotxes econòmics estan equipats amb un sistema de frenada combinat: els discs s’uneixen als hubs anteriors i els tambors a les rodes posteriors. Els cotxes esportius i d’elit tenen frens de disc a totes les rodes.

Com funciona el sistema de fre

Els frens s’activen prement el pedal situat entre l’embragatge i els pedals de gas. Els frens són accionats hidràulicament.

Quan el conductor prem el pedal, la pressió augmenta a la línia plena de líquid de fre. El fluid actua sobre el pistó del mecanisme situat a prop de les pastilles de fre de cada roda.

Com més fort el conductor prem el pedal, més clarament s’aplica el fre. Les forces provinents del pedal es transmeten als actuadors i, en funció del tipus de sistema, a les rodes les pastilles subjecten el disc de fre o bé es desvien i es troben contra les llandes del tambor.

Per convertir els esforços del conductor en més pressió, hi ha un buit a les línies. Aquest element augmenta el flux de fluid a la línia. Els sistemes moderns estan dissenyats de manera que si les mànegues de fre estan despressuritzades, el fre continuarà funcionant (si almenys un tub roman intacte).

Els frens es descriuen detalladament al següent vídeo:

Com funcionen el sistema de fre i el reforç de buit.

Dispositiu del sistema de fre

Els frens de màquina es componen de dues categories d'elements:

• Drive: un sistema que acciona una part del mecanisme de fre;
• Mecanisme: els esforços provenen de l’impuls. Crea una força que alenteix la rotació del cub de la roda. La immensa majoria dels mecanismes dels sistemes moderns operen segons el principi de fricció. És a dir, s’utilitza la força de fricció per aturar la màquina.

La transmissió del fre és dels següents tipus:

• Mecànic: en els cotxes moderns, s’utilitza en el sistema de frens d’estacionament. El seu disseny inclou una palanca i un cable que la connecta als frens de les rodes posteriors. Alguns models de cotxes estan equipats amb una contrapart electrònica. En aquest cas, els esforços no depenen de les dades físiques del propietari del cotxe;
• El hidràulic és el principi pel qual treballen la majoria dels sistemes moderns. El disseny d’aquesta unitat inclou un pedal, un amplificador de buit, cilindres de treball i mestres, una línia (tubs);
• Pneumàtic: s’utilitza principalment en el transport de mercaderies. Aquest sistema funciona amb aire comprimit. El seu dispositiu inclou: un compressor, un receptor, un pedal i altres elements que garanteixen una pressió d’aire constant al sistema;
• Poques vegades s’utilitza unitat combinada electropneumàtica o d’un altre tipus, ja que té un dispositiu complex i un manteniment costós.

El dispositiu de frenada inclou:

• Pinça: hi ha instal·lat un cilindre de treball que reacciona a les forces del fluid de fre i subjecta el disc. Aquest mecanisme s’inclou en el disseny dels frens de disc. Pel que fa a l’opció pressupostària, el fre de tambor no té pinça i el cilindre esclau està situat entre dues pastilles. Per una banda i per l’altra, la peça té un pistó que expandeix els coixinets, de manera que s’adossen a les parets del tambor;
• Disc: s’instal·la als cubs de les rodes (més sovint a la part frontal). Estan fets de metall gruixut i resistent que suporta temperatures elevades i pressions importants. Alguns models estan perforats per obtenir un millor rendiment de frenada. El refredament dels discos després de la frenada és proporcionat exclusivament pels fluxos d'aire;
• Els cotxes de tambor vells només tenien aquests frens i els cotxes econòmics produïts avui en dia només estan equipats amb aquests frens a l’eix posterior. La frenada en aquests mecanismes no és tan eficaç com en les contraparts de disc, però en termes de fiabilitat tenen un nivell més elevat (un objecte estrany, per exemple, una branca, no pot entrar al mecanisme i bloquejar el seu funcionament), per tant, els fabricants no tenen pressa per treure’ls dels seus cotxes;
• Els coixinets són un altre element que participa en la frenada de les rodes. Es tracta d’una peça metàl·lica amb folre de fricció. Alguns models tenen una capa de color i so per indicar el desgast de la superfície de fricció. En cas que l’entusiasta del cotxe s’oblidi de prestar atenció a l’estat dels frens, les coixinetes gastades es faran sentir: un cruixit constant durant la frenada.

Frens

El cotxe es desaccelera amb dos tipus de frens:

• Frens de tambor: la gran majoria dels cotxes (sobretot models econòmics i representants de la classe mitjana) estan equipats amb aquests mecanismes a l'eix posterior. Són altament fiables i estables. En aquests frens, a causa del desgast de les pastilles, es forma un joc més gran entre la superfície de fricció i les parets dels tambors. El mecanisme inclou un regulador que compensa aquesta distància movent els coixinets el més a prop possible de les parets del tambor. El procés d’autoestabliment del mecanisme es produeix principalment durant la frenada dura. Els frens es refreden mitjançant nervadures al mateix tambor i un gran nombre de peces metàl·liques;
• Fre de disc: s'utilitza a l'eix davanter, i als cotxes esportius i de primera qualitat, també s'utilitzen a l'eix posterior. La pinça fixa el disc de fre per tots dos costats. Aquesta disposició requereix menys esforç per desaccelerar la roda, de manera que aquest sistema és més eficient que la contrapartida del tambor. Per això, els mecanismes experimenten càrregues de temperatura molt més altes. Als discs moderns es fabriquen ranures especials que milloren la dissipació de calor. Aquestes modificacions s’anomenen ventilades.

Aquests dos tipus de mecanismes s’inclouen al dispositiu del sistema de fre principal del cotxe. Funciona com sempre, quan el conductor vol aturar el cotxe. Tot i això, cada cotxe també té sistemes auxiliars. Cadascun d’ells pot treballar individualment. Aquí hi ha les seves diferències.

Sistema auxiliar (d'emergència)

Tota la línia de fre es divideix en dos circuits. Els fabricants solen connectar les rodes a un circuit separat al llarg de la diagonal del cotxe. El tanc d’expansió, instal·lat al cilindre de fre principal, té un deflector a l’interior a un nivell determinat (correspon al valor mínim crític).

Mentre els frens estiguin en ordre, el volum del fluid de fre és superior al deflector, de manera que les forces del buit s’apliquen simultàniament a les dues mànegues i funcionen com una línia. Si es trenca la mànega o es trenca el tub, el nivell de TOR baixarà.

No es pot pressuritzar un circuit danyat fins que no es repari la fuita. No obstant això, gràcies a la partició del tanc, el líquid no surt completament i el segon circuit continua funcionant. Per descomptat, en aquest mode els frens funcionaran el doble de dolents, però el cotxe no en quedarà completament desproveït. Això és suficient per arribar al servei amb seguretat.

Sistema d’aparcament

Aquest sistema s’anomena popularment simplement el fre de mà. S'utilitza com a mecanisme de retrocés. El dispositiu del sistema inclou una barra (una palanca situada a la cabina prop de la palanca de canvis) i un cable ramificat en dues rodes.

En la versió clàssica, el fre de mà activa les pastilles de fre principals de les rodes posteriors. No obstant això, hi ha modificacions que tenen els seus propis coixinets. Aquest sistema no depèn en absolut de l'estat del TJ a la línia o del mal funcionament del sistema (mal funcionament del buit o d'un altre element dels frens principals).

Diagnòstic i avaries del sistema de frens

La fallada de fre més important és el desgast de les pastilles de fre. És molt fàcil diagnosticar-lo; la majoria de les modificacions tenen una capa de senyal que, quan està en contacte amb el disc, emet un crit característic durant la frenada. Si s’utilitzen coixinets pressupostaris, el seu estat s’ha de comprovar a l’interval especificat pel fabricant.

Tot i això, aquesta regulació és relativa. Tot depèn de l'estil de conducció de l'automobilista. Si li agrada accelerar bruscament en petits trams de la carretera, aquestes parts es desgastaran més ràpidament, ja que els frens s’aplicaran de forma més activa de l’habitual.

Aquí hi ha una petita taula d’altres falles i com es manifesten:

Funcionament defectuós:	Com es manifesta:	Reparació:
Desgast de la capa de fricció a les pastilles; Trencament dels cilindres del fre principal o de treball; Trencament del buit.	L'eficiència del sistema de frenada ha disminuït notablement.	Substituïu els coixinets (si l'estil de conducció és molt actiu, s'haurien d'utilitzar models millors); Comproveu la salut de tot el sistema i identifiqueu un element trencat; instal·leu una pinça per a coixinets més grans.
L’aparició d’un pany d’aire; Despressurització del circuit; Sobrecalentament i ebullició del TJ; Avaria del cilindre de fre principal o de la roda.	El pedal falla o es torna inusualment suau.	Purgar els frens (com fer-ho correctament, Llegeixi aquí); No infringiu el procediment de substitució de TJ especificat pel fabricant; Substituïu l'element desgastat.
Danys al buit o explosió de mànegues; les casquetes TC estan desgastades.	Premeu el pedal cal un gran esforç.	Repareu un element fallit o diagnostiqueu la línia.
Les pastilles de fre es desgasten desigualment; Desgast ràpid dels elements del cilindre de fre; Despressurització de la línia de fre; Els pneumàtics es desgasten en diferents graus (aquesta manifestació poques vegades afecta els frens, les principals raons del desgast desigual) discutit en un altre article); Pressió d'aire diferent a les rodes.	Quan la frenada està en curs, el cotxe es deixa de banda.	Comproveu la pressió dels pneumàtics; Durant la substitució, instal·leu correctament les pastilles de fre; Diagnostiqueu tots els elements del sistema de fre, identifiqueu una avaria i substituïu la peça; Utilitzeu peces de qualitat (compreu a proveïdors de confiança).
Disc de frens gastat o danyat; Disc de roda trencat o desgast dels pneumàtics; Rodes equilibrades incorrectament.	La vibració es fa sentir en frenar.	Equilibri de les rodes; Comproveu les llantes i el desgast dels pneumàtics; Comproveu l’estat dels discos de fre (si freneu urgentment a gran velocitat, els discos s’escalfen, cosa que pot causar deformacions).
Coixinets gastats o escalfats; Coixinets obstruïts; La pinça s'ha mogut.	Soroll constant durant la conducció o la seva aparició cada vegada que es frenen (xiscles, moles o xiscles); si s’esborra completament la capa de fricció, durant la frenada se sentirà clarament el so de fregament de peces metàl·liques i vibracions al volant.	Comproveu l’estat dels coixinets, ja siguin bruts o desgastats; Substituïu els coixinets; Quan instal·leu la pinça, lubriqueu la placa i els passadors anti-xiscles.
Trencament del sensor ABS; pinça de fre obstruïda; Oxidació dels contactes del sensor ABS o trencament del cable; Fusible bufat.	En un vehicle equipat amb ABS, s’encén el llum d’avís.	Comproveu el rendiment del sensor (en lloc del dispositiu sospitós, s’instal·la un dispositiu conegut que funciona); si està obstruït, netegeu; substituïu el fusible; diagnostiqueu la unitat de control del sistema.
S'augmenta el fre de mà (o es prem el botó del sistema d'estacionament); ha disminuït el nivell de líquid de fre; avaria del sensor de nivell TJ; trencament del contacte del fre d'estacionament (o la seva oxidació); pastilles de fre primes; problemes al sistema ABS.	Si la màquina està equipada amb aquest sistema de control, el llum de fre està sempre encès.	Comproveu el contacte del fre d’estacionament; Diagnostiqueu el sistema ABS; Comproveu el desgast de les pastilles de fre; Comproveu el nivell de líquid de fre; Teniu l’hàbit de comprovar la posició del fre de mà abans de conduir.

Intervals de substitució de pastilles i discos de fre

La comprovació de les pastilles de fre s’ha de fer durant els canvis estacionals de pneumàtics. Això fa que sigui més fàcil diagnosticar el desgast a temps. A diferència dels fluids tècnics, que cal canviar a intervals regulars, les pastilles de fre canvien en cas de fallida sobtada (per exemple, a causa de deixalles, la superfície de fricció s’ha desgastat de manera desigual) o bé quan s’utilitza en una capa determinada.

Per augmentar la seguretat del sistema de frens, molts fabricants equipen les pastilles amb una capa de senyal especial (els frens grinyolen quan la capa base s’esgota). En alguns casos, el propietari del vehicle pot determinar el desgast dels elements per indicació del color. L’eficàcia de les pastilles de fre disminueix quan tenen menys de dos o tres mil·límetres de gruix.

Prevenció del sistema de fre

Perquè el sistema de frenada no es trenqui bruscament i els seus elements elaborin tot el recurs al qual tenen dret, heu de complir les regles bàsiques i simples:

1. Els diagnòstics no s’han de dur a terme en un servei de garatge, sinó en una estació de servei amb equips de precisió (especialment si el cotxe està equipat amb un sistema electrònic complex) i on hi treballen especialistes;
2. Seguiu la normativa per substituir el líquid de frens (indicada pel fabricant, bàsicament és un període de dos anys);
3. Després de substituir els discos de fre, s’ha d’evitar la frenada activa;
4. Quan apareguin els senyals de l’ordinador de bord, cal que us poseu en contacte amb el servei el més aviat possible;
5. En substituir components, utilitzeu productes de qualitat de fabricants de confiança;
6. En substituir les pastilles de fre, lubriqueu totes les parts de la pinça que ho necessitin (això s’indica a les instruccions d’ús i instal·lació del mecanisme);
7. No utilitzeu rodes que no siguin estàndard per a aquest model, ja que en aquest cas les coixinetes es desgastaran més ràpidament;
8. Eviteu la frenada intensa a velocitats elevades.

Seguir aquestes senzilles directrius no només estendrà la vida dels frens, sinó que també farà que qualsevol viatge sigui el més segur possible.

A més, aquest vídeo descriu la prevenció i la reparació del sistema de fre del cotxe:

Rio, Solaris manteniment correcte del sistema de fre + substitució de pastilles.

Preguntes i respostes:

Quin tipus de sistemes de frenada hi ha? Els sistemes de frenada dels cotxes es divideixen en: de treball, de recanvi, auxiliars i d'aparcament. Depenent de la classe del cotxe, cada sistema té les seves pròpies modificacions.

Per a què serveix el sistema de fre d'estacionament? Aquest sistema també s'anomena fre de mà. Està pensat principalment per evitar que un cotxe torni cap avall. S'activa durant l'estacionament o per a una arrencada suau pujant un turó.

Què és un sistema de frenada auxiliar? Aquest sistema proporciona un control addicional de la velocitat constant del vehicle durant una baixada llarga (utilitzant el fre del motor).