Los frenos asistidos consisten en un sistema hidráulico que se utiliza para reducir la velocidad o detener un vehículo de motor. Utiliza una combinación de componentes mecánicos y asistencia de vacío para multiplicar la presión que el conductor aplica al pedal de freno y lograr la fuerza suficiente para accionar los frenos y detener el vehículo. Por el contrario, los frenos manuales dependen únicamente de la presión que el conductor aplica al pedal de freno.
Un sistema de frenos asistidos consta de varios componentes distintos, entre ellos el servofreno, el cilindro maestro, el depósito y las tuberías del líquido de frenos y las pinzas (o tambores). Los frenos asistidos han existido de alguna forma desde la década de 1920 y, desde finales del siglo XX, todos los automóviles que se venden en Norteamérica han estado equipados con ellos.
El servofreno de vacío se inventó en 1927 para proporcionar una distancia de frenado más corta. Los servofrenos de vacío proporcionan asistencia de frenado al conductor multiplicando la fuerza que sale del servofreno, creando una fuerza mayor que la que se utilizó para presionar el pedal del freno. El servofreno funciona extrayendo el aire de la cámara del servofreno con una bomba u otra fuente de vacío (normalmente el colector de admisión del motor [1] ), creando un sistema de baja presión en el interior. Cuando el conductor pisa el pedal del freno, la varilla de entrada del servofreno se empuja hacia adentro, lo que permite que la presión atmosférica ingrese al servofreno. Esto, a su vez, empuja el diafragma hacia el cilindro maestro.
El cilindro maestro está ubicado detrás del tablero del lado del conductor, montado en el servofreno. La presión dentro del cilindro maestro es creada por un pistón primario y secundario. Estos son empujados por la varilla de salida del servofreno para comprimir el fluido dentro de sus cámaras primaria y secundaria ( presión hidráulica ). La presión hidráulica se traduce a través de las líneas de freno a las pinzas de freno. Cuando el líquido de frenos es empujado a través de las líneas de freno, las cámaras del cilindro maestro son reabastecidas por el depósito (conectado a la parte superior del cilindro maestro).
Las pinzas de freno , que se utilizan a menudo en los frenos de disco , están formadas por uno o dos pistones huecos de aluminio o de acero cromado (pistones de pinza). Las pinzas de freno son una de las piezas más importantes de un vehículo y son esenciales para la capacidad de frenado del vehículo. La función de la pinza es frenar las ruedas del vehículo utilizando la fricción que crean contra los discos metálicos (rotores). Funcionan aprovechando la presión proporcionada por el cilindro maestro para forzar los pistones contra el rotor. El desarrollo y el uso de los frenos de disco comenzaron en Inglaterra en la década de 1890. El primer freno de disco para automóvil con pinza fue patentado por Frederick William Lanchester en su fábrica de Birmingham en 1902. En un sistema de frenos de disco, los rotores están unidos a las ruedas del coche y giran juntos.
Otro tipo de freno de potencia instalado en los automóviles se llama freno de tambor . Este tipo de freno, en general, creará cierta fricción que ralentizará la rueda. En este tipo de freno hay un cilindro de freno que conecta el cilindro maestro con el freno de tambor a través de líneas de freno que transfieren presión desde el cilindro maestro. Cuando el conductor presiona el pedal de freno con su pie, los pistones dentro del cilindro se activarán. La activación de este pistón permitirá que dos zapatas de freno ubicadas dentro del tambor del freno se expandan, generando así fricción para frenar y detener la rueda. Por lo general, este freno se ubica en las ruedas traseras del vehículo, mientras que el freno de disco se ubica en la parte delantera del vehículo. Un automóvil también puede tener solo frenos de tambor o frenos de disco tanto delanteros como traseros.
El conductor inicia el proceso de frenado presionando el pedal de freno, lo que pone en movimiento una serie de conexiones mecánicas. La presión ejercida por el conductor sobre el pedal se multiplica por el servofreno, que utiliza el vacío del motor para empujar la varilla y el diafragma del servofreno hacia el cilindro maestro. El desplazamiento hacia delante de la varilla hace que el pistón del cilindro maestro se comprima; esta acción empuja el líquido de frenos a través de las líneas de freno, que conducen a las pinzas. Allí, el líquido comprime los pistones de las pinzas, lo que hace que las pastillas de freno se muevan hacia el interior y entren en contacto con los rotores. La fricción resultante reduce la velocidad del vehículo.
Este proceso es en gran medida el mismo que un sistema de frenado manual; la principal diferencia es la adición del servomotor de vacío.
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