Sistemas de frenado de motocicleta - Motorcycle braking systems
Los sistemas de frenado de las motocicletas han variado a lo largo del tiempo, ya que las motocicletas evolucionaron desde bicicletas con un motor acoplado hasta las motocicletas prototipo de 220 mph (350 km / h) que se ven en MotoGP . La mayoría de los sistemas funcionan convirtiendo la energía cinética en energía térmica (calor) por fricción. En las motocicletas, aproximadamente el 70% del esfuerzo de frenado lo realiza el freno delantero. Sin embargo, esto puede variar para motocicletas individuales; Los tipos de batalla más larga que tienen más peso inclinado hacia atrás, como los cruceros y los turismos, pueden tener un mayor esfuerzo aplicado por el freno trasero. Por el contrario, las bicicletas deportivas con una distancia entre ejes más corta y una geometría de horquilla más vertical pueden tolerar cargas de frenado delantero más altas. Por estas razones, las motocicletas tienden a tener un freno delantero mucho más potente en comparación con el trasero.
Historia
Las primeras motocicletas que eran esencialmente una bicicleta con un motor acoplado y no tenían ningún sistema de frenado más allá de reducir la velocidad de la motocicleta y poner un pie fuera. Una de las primeras motocicletas en tener algún tipo de mecanismo de frenado fue fabricada por Steffey Motorcycles de Filadelfia en 1902. Esta usaba un freno de cuchara que operaba solo en la rueda delantera. Alrededor de 1909 se introdujeron los frenos de banda , estos usaban una banda que se contraía alrededor del exterior de un tambor.
Douglas motocicletas estaban disponibles con Asociación de Investigación de frenos de disco delantero y trasero en su modelo 1923 RA, a veces llamado modelo TT, con Freddie Dixon 1923 's sidecar máquina TT ganadora de ese tipo que tiene también un freno de disco de pasajeros que funcionan para la rueda sidecar.
Los frenos de tambor se utilizaron por primera vez en motocicletas en la década de 1920 y el diseño básico no ha cambiado mucho. Originalmente utilizados para frenar las ruedas delanteras y traseras, los frenos de tambor han sido reemplazados en gran medida por los frenos de disco o se utilizan solo para el frenado trasero.
La Lambretta TV125 Serie 3 fue la primera motocicleta de producción moderna con freno de disco. MV Agusta siguió con su motocicleta touring de producción limitada de 600 cc anunciada en 1965 que tenía un par de frenos de disco delanteros Campagnolo accionados por cable. La Honda CB750 de 1969 introdujo los frenos de disco de motocicleta en el mercado de masas, utilizando una pinza deslizante de pistón único operada hidráulicamente con un disco delantero sólido.
Las primeras ruedas de fundición no eran fácilmente compatibles con los frenos de tambor. Las almohadillas sinterizadas ofrecen un mejor tiempo de calentamiento y un mejor rendimiento en clima húmedo. Se usó asbesto en las pastillas de freno, pero su uso disminuyó cuando se descubrió el impacto negativo en la salud.
En 1989, BMW lanzó la primera motocicleta equipada con frenos antibloqueo (ABS). El sistema instalado en la BMW K100 LT pesaba significativamente más que los sistemas ligeros instalados en las motocicletas modernas.
La suspensión delantera de la Yamaha GTS1000 lanzada en 1993 era un basculante de un solo lado que, entre otras características, tenía como objetivo reducir las inmersiones al frenar. El diseño solo permitía un único freno de disco delantero, por lo que un disco de 330 mm comparativamente grande se acopló a una pinza de seis pistones, una primicia mundial en una bicicleta de producción.
El tradicional soporte de pinza axial comenzó a ser poco confiable cuando se introdujeron los neumáticos lisos, por lo que las motocicletas comenzaron a adoptar pinzas de montaje radial de las carreras de Fórmula Uno .
Frenos de tambor
Los frenos de tambor tienen un efecto de servo automático. El diseño más común es un diseño de líder al final. El diseño más exótico tenía cuatro, ocho o dieciséis zapatos. Algunas motocicletas usaban carcasas con aletas y / o ventiladas para enfriamiento adicional, la primera de las cuales fue AJS.
Frenos de disco
Discos
Los discos flotantes tienen un mejor centrado del disco con una pinza fija. Un disco flotante también evita la deformación del disco y reduce la transferencia de calor al cubo 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, mejorar la disipación del calor y reducir el peso. Fueron desarrollados originalmente para motos de motocross , sin embargo, desde entonces también se han utilizado en motocicletas de carretera.
Deslizante versus fijo
Las pinzas de acción simple tienen pistones de freno que operan en un solo 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 también haga contacto con el otro lado. Las pinzas de doble acción u opuestas se fijan en su posición para reducir la flexión. La acción dual tiene pistones opuestos a ambos lados del disco para mejorar en gran medida el área del pistón.
Pinzas de varios pistones
Se pueden usar rotores más grandes para aumentar la fuerza de frenado, pero esto también aumenta el peso y la inercia. Para superar este freno, los fabricantes desarrollaron pinzas de cuatro, seis e incluso ocho pistones. Aumentar el número de pistones aumenta el área barrida del pistón, lo que permite pastillas de freno más largas y estrechas y discos más pequeños.
Montaje de pinza
Las primeras pinzas de freno de disco estaban delante de la barra de la horquilla en la parte superior del disco. Esto colocó la pinza en un área de alto flujo de aire para una mejor eliminación del calor. Los calibradores de la mayoría de las motocicletas modernas están montados en la parte trasera de la barra de la horquilla. Esto reduce el momento angular del conjunto de la horquilla y mejora el manejo a baja velocidad.
Calibradores de montaje radial
Una pinza de freno radial está montada paralela a la dirección de avance en el sistema de frenado, lo que los hace más rígidos que el soporte axial tradicional y no son propensos a flexiones torsionales. La falta de un ligero movimiento lateral permite un frenado más preciso y una sensación de frenado más nítida. 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, solo se necesita un espaciador entre el soporte y la pinza.
Frenos internos
Honda probó un diseño de freno interno en algunos modelos como el VF400F y CBX550F , pero volvió al diseño estándar. La intención era mejorar el rendimiento en clima húmedo y tener una apariencia más limpia. El conjunto del freno delantero con discos ventilados estaba encerrado en un cubo de aluminio ventilado y la pinza se montó en el cubo y sujetó el disco desde el exterior. Esto mantuvo seco el conjunto del freno y permitió el uso de discos ventilados de hierro fundido porque la cubierta cubría cualquier óxido superficial antiestético en el disco. El sistema demostraría ser de corta duración y todos los modelos sucesivos volverían al diseño descubierto estándar a partir de entonces.
Construcción de pinzas
Las pinzas de freno de pistón tradicionalmente opuestas se fabrican en dos mitades que luego se atornillan juntas. Las ventajas de este método son la facilidad y la rapidez con la que se pueden realizar las piezas. La desventaja es que son menos resistentes a la flexión bajo carga. 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 moldean el cuerpo de la pinza como una sola pieza y luego mecanizan los orificios del pistón externamente con los orificios creados taponados después del montaje. Yamaha ha utilizado ampliamente este tipo de diseño de pinza en una amplia gama de modelos, desde su buque insignia Yamaha YZF-R1 hasta la más económica Yamaha FZS600 Fazer . Monobloque Brembo utilizado por primera vez en la Ducati 1098.
Frenos perimetrales
Buell Motorcycle Company adoptó un freno de disco montado en la llanta que se decía que reducía el peso no suspendido en el sistema de freno de rueda, permitiendo radios de rueda más ligeros. Este estilo se denomina genéricamente "freno perimetral" por su punto de unión a la rueda, y otros fabricantes lo habían utilizado en menor número antes de Buell. Rara vez se pueden encontrar en ruedas de radios de alambre de motocicletas personalizadas .
Frenos de disco de carbono carbono
Los frenos de carbono se utilizan en Moto GP. La fricción entre los discos de carbono y las pastillas de carbono produce una gran cantidad de fuerza de frenado; fuerza de frenado mucho mayor que la de los discos de acero convencionales. Funcionan a temperaturas de funcionamiento muy altas, normalmente entre 400-1000 ° C. El frenado tardío continuo puede sobrecalentar los frenos de carbono, ya que se oxidan y se desgastan más rápido. Las altas temperaturas necesarias para que los frenos de carbono sean eficaces significa que no se pueden utilizar en mojado. Para carreras en mojado, los ciclistas tienen que cambiar una configuración de freno de acero convencional. Aleación de aluminio y litio, prohibida para la temporada 2015
Sistemas de frenos combinados
Sistema de freno antibloqueo
Nuevos sistemas alternativos
Las motocicletas de carreras de arrastre pueden alcanzar velocidades de hasta 256 mph (412 km / h) en el transcurso de la carrera de 1 ⁄ 4 de milla (400 m) y pueden usar frenos de disco junto con paracaídas para reducir la velocidad después de la carrera cronometrada. Las máquinas de récord de velocidad en tierra para motocicletas de la clase Streamliner están obligadas a tener paracaídas instalados si la motocicleta es capaz de superar las 250 millas por hora (400 km / h).
Las motocicletas eléctricas pueden utilizar el frenado regenerativo para reducir la velocidad de la motocicleta y recargar las baterías al mismo tiempo.
KTM compitió en secreto con una máquina con un sistema de frenado regenerativo estilo KERS durante el Gran Premio de Valenican de 125 cc de 2008. Aunque se considera que contraviene las reglas, el uso de un sistema KERS precedió a su uso en la Fórmula 1.