Los sistemas de frenado de las motocicletas han variado a lo largo del tiempo, a medida que las motocicletas evolucionaron desde bicicletas con un motor adjunto hasta los prototipos de motocicletas de 220 mph (350 km/h) que se ven en las carreras de MotoGP . La mayoría de los sistemas funcionan convirtiendo la energía cinética en energía térmica (calor) mediante 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 distancia entre ejes 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 motos deportivas con una distancia entre ejes más corta y una geometría de horquilla más vertical pueden tolerar mayores cargas de frenado delantero. [1] Por estas razones, las motocicletas tienden a tener un freno delantero mucho más potente en comparación con el trasero.
Las primeras motocicletas eran esencialmente una bicicleta con un motor adjunto y no tenían ningún sistema de frenado más allá de reducir la velocidad de la motocicleta y sacar un pie. Una de las primeras motocicletas en tener algún tipo de mecanismo de frenado fue fabricada por Steffey Motorcycles de Filadelfia en 1902. [2] Utilizaba un freno de cuchara que funcionaba únicamente en 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 de ese tipo ganadora del sidecar TT de 1923 de Freddie Dixon también tenía un freno de disco operado 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 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 únicamente para el frenado trasero. [4] : 17
La Lambretta TV125 Serie 3 fue la primera motocicleta de producción moderna [ se necesita aclaración ] con freno de disco. [2] MV Agusta siguió con su motocicleta touring 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 para motocicletas en el mercado masivo, utilizando una pinza deslizante de un solo pistón operada hidráulicamente con un disco delantero sólido. [7] : 80
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 climas húmedos. Se utilizó amianto en las pastillas de freno, pero su uso disminuyó cuando se descubrió el impacto negativo para 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. [2]
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 el hundimiento al frenar. El diseño solo permitía un freno de disco delantero, por lo que se acopló un disco comparativamente grande de 330 mm a una pinza de seis pistones, una primicia mundial en una bicicleta de producción. [9] : 28
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 montadas radialmente de las carreras de autos de Fórmula Uno . [10]
Los frenos de tambor tienen un efecto de autoservo. [11] El diseño más común es el diseño líder-posterior. Un diseño más exótico tenía cuatro, ocho o dieciséis zapatos. [4] Algunas motocicletas usaban carcasas con aletas y/o ventilación para enfriamiento adicional, la primera de las cuales fue AJS. [2]
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, [12] mejorar la disipación del calor y reducir el peso. [13] Fueron desarrollados originalmente para motos de motocross , sin embargo, desde entonces también se han utilizado en motocicletas de carretera. [2]
Las pinzas de freno de acción simple tienen pistones de freno que funcionan en un solo lado. Este tipo tiene un diseño de pasador flotante que permite que el lado del pistón de la pinza empuje la superficie del disco y también ponga en contacto el otro lado. [11] : 100 Las pinzas de doble acción o opuestas se fijan en su posición para reducir la flexión. La acción dual tiene pistones opuestos a cada lado del disco para mejorar en gran medida el área del pistón.
Se pueden utilizar 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. [14] Aumentar el número de pistones aumenta el área de barrido del pistón, lo que permite pastillas de freno más largas y estrechas y discos más pequeños.
Las primeras pinzas de freno de disco estaban delante de la horquilla, encima del disco. Esto colocó la pinza en un área de alto flujo de aire para una mejor eliminación del calor. Las pinzas en la mayoría de las motocicletas modernas están montadas en la parte trasera de la horquilla. Esto reduce el momento angular del conjunto de la horquilla y mejora el manejo a baja velocidad. [15]
Una pinza de freno radial está montada paralela a la dirección de avance en el sistema de frenos, lo que los hace más rígidos que el montaje axial tradicional y no propensos a la flexión torsional. [16] La falta 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, solo se necesita un espaciador entre el soporte y la pinza. [17]
Honda lo intentó [¿ cuándo? ] un diseño de freno interno en algunos modelos como el VF400F y el CBX550F , pero se revirtió [¿ cuándo? ] al diseño estándar. La intención era mejorar el rendimiento en climas húmedos 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 estaba montada en el cubo y sujetaba 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 del disco. [19] El sistema resultaría de corta duración y todos los modelos sucesivos volverían al diseño estándar descubierto a partir de entonces.
Tradicionalmente, las pinzas de freno de pistón opuesto se fabrican en dos mitades que luego se atornillan entre sí. 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. [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 como una sola pieza y luego mecanizan los orificios del pistón externamente con los orificios creados tapados después del ensamblaje. Yamaha ha utilizado ampliamente este tipo de diseño de pinza en una amplia gama de modelos, desde su modelo insignia Yamaha YZF-R1 hasta la más económica Yamaha FZS600 Fazer . Brembo monobloque utilizado por primera vez en la Ducati 1098. [21]
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 frenos de las ruedas, permitiendo radios de ruedas más ligeros. [ disputado ] [22] 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 . [23] [24]
Los frenos de carbono se utilizan en Moto GP. La fricción entre los discos de carbono y las pastillas de carbono produce grandes cantidades de fuerza de frenado; fuerza de frenado mucho mayor que los discos de acero convencionales. Operan a temperaturas de funcionamiento muy altas, normalmente entre 400 y 1000 °C. [ cita necesaria ] El frenado tardío continuo puede sobrecalentar los frenos de carbono a medida que se oxidan y desgastan más rápido. Las altas temperaturas necesarias para que los frenos de carbono sean efectivos significan que no se pueden usar en mojado. Para carreras en mojado, los pilotos tienen que cambiar una configuración de frenos de acero convencional. [25] Aleación de aluminio y litio, prohibida para la temporada 2015 [26]
Las motocicletas de carreras de resistencia pueden alcanzar velocidades de hasta 256 mph (412 km/h) en el transcurso de una carrera de 1 ⁄ 4 de milla (400 m) [27] y pueden usar frenos de disco junto con paracaídas para frenarlas después de la carrera cronometrada. . [28] La clase Streamliner de máquinas récord de velocidad en tierra para motocicletas tiene la obligación de tener paracaídas instalados si la motocicleta es capaz de superar las 250 millas por hora (400 km/h). [29] : 38
Las motocicletas eléctricas pueden utilizar el frenado regenerativo para reducir la velocidad de la motocicleta y recargar las baterías al mismo tiempo.
KTM corrió en secreto con una máquina con un sistema de frenado regenerativo estilo KERS durante el Gran Premio de Valencia 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. [30]