Para que el esfuerzo aplicado por el conductor sobre el pedal de freno no tenga que ser considerable, se utilizan los servofrenos, que ayudan con su fuerza la acción sobre el pedal.
Las ventajas del servofreno no son exclusivamente del orden de poder realizar una presión mayor sobre el circuito hidráulico, y por consiguiente sobre los pistones de las pinzas con un mayor descanso para el pie, esto podría arreglarse jugando con los diámetros de los pistones de la bomba de freno. La mayor eficacia proporcionada por el servofreno se encuentra en la modulación que de la presión se puede hacer por medio del pie sobre el pedal de manera que se consiguen unas frenadas con muchos matices de presión.
Un sistema es el de servofreno que actúa por vacío.
También los hay hidráulicos, para grandes vehículos en los que al pisar el pedal además de enviarse líquido a presión con la bomba de pies, se descubren una tras otra varias válvulas que envían sucesivamente mucha más presión procedente de una bomba accionada por la transmisión del vehículo. O con otros sistemas en los que una bomba mandada por el motor envía líquido a un cilindro-acumulador lleno de aires que reduce su volumen, almacenando más líquido de modo que al soltarlo con las válvulas que va abriendo el pedal de freno sale con fuerte presión acumulada. De esta forma aunque el vehículo vaya despacio o con el motor parado, hay una fuerte acción de ayuda con líquido a presión.
De aire a presión, estos usan aire a presión en lugar de un fluido hidráulico para el accionamiento de los pistones que mueven las zapatas, necesitan de un compresor y un tanque de reserva de aire comprimido para mantener una capacidad de frenado adecuada en todas las ocasiones aún cuando el motor no funcione. El conductor al pisar el pedal de freno da paso al aire a presión hacia los frenos. Se usa en vehículos pesados, como camiones, etc.
Eléctricos como los sistemas Warner y Telma, diseñados durante la segunda guerra mundial usada para grandes vehículos militares. El sistema Telma está basado en el principio de la creación de corrientes que nacen en una masa metálica conductora cuando ésta se sitúa en un campo magnético variable. Estas corrientes se denominan de Foucault. En la práctica el estator crea un campo magnético fijo, y es el movimiento de los rotores unidos al eje de arrastre a frenar lo que produce la variación.
Mixtos (o integrales) de vacío e hidráulicos como el Hydrovac de la casa Béndix, o los Mastervac. Estos sistemas combinan el sistema de mando hidráulico y la ayuda por vacío, y son muy utilizados porque ya no se fabrican vehículos con mando enteramente mecánico y se aprovechan los dos sistemas. El servo se encuentra incorporado en la propia bomba de freno. Este es el sistema más utilizado.
CONSTITUCIÓN:
Se observa fácilmente la presencia de dos cámaras, la cámara de depresión y la cámara de contacto con la atmósfera. El conducto de conexión de la de depresión en la posición de reposo y el conducto de entrada de la depresión en la cámara.
Cuando se desplace el vástago de accionamiento vence en primer lugar la acción de un primer muelle, luego otro pequeño muelle y pasa a arrastrar la válvula que cierra el conducto que comunica ambas cámaras, sigue arrastrando el émbolo del servo el cual ayuda al desplazamiento de la varilla de accionamiento del émbolo primario de la bomba de freno.
El aire puede entrar a la primera cámara a través de un filtro. También el muelle de retorno del émbolo, es un muelle calibrado que hace que en la posición de reposo el émbolo retorne a su posición.
El servo contiene un buen número de retenes, casquillos y demás, que son necesarios para su correcto funcionamiento
Además de los elementos que forman un solo conjunto está otro elemento importante que es el tubo de vacío, que debe ser totalmente estanca, tiene una válvula de retención de vacío. Las abrazaderas o conexiones tienen que ser totalmente estancas.
La válvula de retención de vacío es una válvula unidireccional de diseño sencillo que permite que la depresión pase a la cámara pero no que ocurra lo contrario, es decir, gracias a esta válvula la depresión no puede pasar de la cámara del servofreno al colector, con lo que se consigue que en el servofreno se recoja la mayor depresión posible acumulándose para utilizarla cuando se usen los frenos.
FUNCIONAMIENTO:
El servofreno mixto que actúa por vacío se basa en la idea de un cilindro dentro del cual hay un émbolo por medio del cual el cilindro queda dividido en dos cámaras, este émbolo se puede desplazar a lo largo del cilindro por medio de un vástago que lo une al pedal de freno del conductor. En el centro del émbolo se encuentra otro vástago que hace desplazar el pistón de la bomba de freno.
La idea es que en el reposo las dos cámaras están comunicadas entre sí, pero cuando queremos frenar, el vástago de accionamiento de la válvula avanza cerrando la lumbrera de vacío y abriendo la de depresión atmosférica con lo que una de las cámaras queda en contacto con la presión atmosférica, mientras que la otra queda comunicada con la admisión.
Como al frenar lo lógico es soltar el pedal del acelerador, la mariposa está cerrada y la depresión en la admisión es máxima.
La cámara comunicada con la admisión facilita el desplazamiento del vástago que entra en la bomba de freno de manera que une al esfuerzo del pie del conductor el valor diferencial resultante entre la presión atmosférica de una cámara y la depresión en la otra cámara, porque la membrana es impulsada por el vacío empujando el émbolo de la bomba que a su vez impulsa el líquido hacia los cilindros de freno de las ruedas.
Cuanto más fuerza aplica el conductor sobre el pedal de freno más se abre la lumbrera de presión atmosférica y mayor es el empuje de la membrana sobre el vástago de empuje.
Cuando se genera presión hidráulica en el circuito, actúa una fuerza de reacción contra el conjunto de la palanca y del anillo de reacción, el cual transmite dicha fuerza a través de la válvula de control y su vástago de accionamiento hasta el pedal de freno, esta fuerza de reacción es proporcional a la presión hidráulica generada y por consiguiente el conductor siente una sensación del esfuerzo de frenado que está aplicando.
Cuando cesa el movimiento descendente del pedal, y el conductor mantiene el pedal en la posición apretada el vástago de accionamiento dela válvula interrumpe su empuje sobre el pistón de la válvula de control, sin embargo las presiones en desequilibrio en ambos lados de la membrana continúan haciendo avanzar la camisa exterior del pistón de la válvula de control, manteniendo la lumbrera de vacío cerrada. Al mismo tiempo , la fuerza de reacción que actúa sobre el conjunto del anillo y la palanca de reacción tiende a cerrar la válvula de presión atmosférica. Cuando ambas fuerzas antagonistas alcanzan un punto de equilibrio, la lumbrera de vacío permanece cerrada y la válvula de presión cierra igualmente el paso de la presión atmosférica hacia el lado derecho de la membrana. De este modo se mantiene la presión hidráulica al nivel alcanzado, ejerciendo una presión de frenado constante.
Cuando el conductor suelta el pedal, la acción del muelle de retorno cierra la lumbrera de presión atmosférica y abre la de vacío , con lo que el vacío se aplica por igual a ambos lado de la membrana, cesando el efecto de frenado.
Según que en reposo tengamos las dos cámaras a presión atmosférica o a la depresión de la admisión se clasifican en servofrenos de suspensión en presión atmosférica y de suspensión en vacío. Pero es sistema de funcionamiento es prácticamente igual.
MANTENIMIENTO:
Hay una tendencia creciente de los fabricantes de frenos a suministrar solo un número limitado de piezas de repuesto, en un kit de repuestos que pueden instalarse con un mínimo de desmontaje. Lo que pretenden es que un servo que tiene problemas no pueda corregirse por la sustitución de sus componentes, sino que debe cambiarse por una unidad nueva o reparada en fábrica, esto se hace para ofrecer una mayor garantía de funcionamiento del mismo. También hay una tendencia creciente a montar los servos como unidades herméticas sin prever su despiece, y cuando este es posible puede ser necesario utilizar herramientas especiales.
Se reduce a trabajos sencillos como pueden ser la sustitución del filtro de aire.
Se debe comprobar el estado del tubo de vacío del servo al colector de admisión del motor, o hasta el depósito de vacío.
AVERÍAS
- Pedal Duro:
Retraso aparente en la ayuda del servo con el motor funcionando.
Falta de vacío:
o Tubería obstruida.
Fugas en las conexiones de la tubería.
Toma de aire en el servo bloqueadas.
Filtro atascado.
Embolo de salida averiado.
o Avería general de la unidad.
- Acción lenta del servo
o Filtro bloqueado o toma de aire obstruida.
o Conexiones o tuberías de vacío averiadas.
- Falta de ayuda en las fuertes frenadas:
El servo actúa solo cuando el motor está funcionando. Ralentí pobre del motor.
o Escape de aire en el servo y por ello bajo vacío.
Fugas de aire por la juntas, arandela de la válvula de retención, manguito de caucho, diafragma o válvula de aire.
o Tuberías de vacío o válvula de retención averiada.
- Pérdidas de líquido.
o Avería de las juntas o retenes de la unidad.
o Paredes interiores ralladas.
- El pedal retrocede
o Tubería de entrada y salida hidráulica erróneamente conectada.
o Unidad defectuosa.
Podemos detectar un mal funcionamiento en el sistema del servofreno actuando de la siguiente manera: Con el motor parado se pisa el pedal de freno manteniendo una cierta presión, se arranca el motor y para mantener la misma presión el pedal se desplaza por la acción del servo. Esto se puede hacer en los vehículos que no disponen de un acumulador, o en aquellos cuando el acumulador ya ha perdido presión.
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