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 carreras de 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 las motocicletas individuales; los tipos de distancia entre ejes más larga que tienen más peso sesgado 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 básicamente bicicletas con un motor acoplado y no tenían ningún sistema de frenado más allá de cortar la potencia y esperar a que la motocicleta redujera la velocidad lo suficiente como para poder sacar un pie. Una de las primeras motocicletas que tenía algún tipo de mecanismo de frenado fue fabricada por Steffey Motorcycles de Filadelfia en 1902. [2] Esta utilizaba un freno de cuchara que funcionaba solo 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 Research Association delanteros y traseros en su modelo RA de 1923, a veces llamado modelo TT, y la máquina con sidecar ganadora del TT de 1923 de Freddie Dixon de ese tipo 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 las motocicletas en la década de 1920 y el diseño básico no ha cambiado mucho. Originalmente utilizados para frenar tanto las ruedas delanteras como las traseras, los frenos de tambor han sido reemplazados en gran medida por frenos de disco o se utilizan solo para frenar las ruedas traseras. [4] : 17
La Lambretta TV125 Serie 3 fue la primera motocicleta de producción moderna [ aclaración necesaria ] con freno de disco. [2] MV Agusta siguió con su motocicleta de turismo 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 de motocicleta 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 pastillas 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 su 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 livianos que se instalan en las motocicletas modernas. [2]
La suspensión delantera de la Yamaha GTS1000 lanzada en 1993 era un basculante monobrazo 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 moto de producción. [9] : 28
El montaje tradicional de la 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 servofreno automático. [11] El diseño más común es el de freno delantero-trasero. Los diseños más exóticos tenían cuatro, ocho o dieciséis zapatas. [4] Algunas motocicletas usaban carcasas con aletas y/o ventiladas para una refrigeración adicional, la primera de las cuales fue el 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] una mejor disipación del calor y un menor peso. [13] Originalmente fueron desarrollados para motos de motocross , sin embargo, desde entonces también se han utilizado en motocicletas de carretera. [2]
Las pinzas de acción simple tienen pistones de freno que funcionan solo en un lado. Este tipo tiene un diseño de pasador flotante que permite que el lado del pistón de la pinza presione sobre la superficie del disco y tire del otro lado para que entre en contacto también. [11] : 100 Las pinzas de acción doble u opuestas se fijan en su posición para reducir la flexión. La acción doble 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 esto, los fabricantes de frenos desarrollaron pinzas de cuatro, seis e incluso ocho pistones. [14] Al aumentar el número de pistones, aumenta el área de barrido del pistón, lo que permite utilizar pastillas de freno más largas y estrechas y discos más pequeños.
Las primeras pinzas de freno de disco se ubicaban delante de la barra de la horquilla, sobre el disco. Esto colocaba la pinza en una zona de alto flujo de aire para una mejor eliminación del calor. Las pinzas de la mayoría de las motocicletas modernas se montan 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. [15]
Una pinza de freno radial se monta paralela a la dirección de avance en el sistema de frenado, lo que las hace más rígidas que el montaje axial tradicional y no propensas a la flexión torsional. [16] La falta de un ligero movimiento lateral permite un frenado más preciso y frenos con una sensación más nítida. [17] [18] Las pinzas radiales pueden hacer que la modificación de un freno de disco existente con rotores más grandes sea más sencilla porque no es necesario reemplazar todo el soporte de montaje, ya que solo se necesita un espaciador entre el soporte y la pinza. [17]
Honda probó [ ¿cuándo? ] un diseño de frenos internos en algunos modelos como la VF400F y la CBX550F , pero volvió [ ¿cuándo? ] al diseño estándar. La intención era mejorar el rendimiento en clima húmedo y tener una apariencia más limpia. El conjunto de freno delantero con discos ventilados estaba encerrado en un cubo de aluminio ventilado y la pinza estaba montada en el cubo y agarraba el disco desde el exterior. Esto mantenía seco el conjunto de frenos y permitía el uso de discos ventilados de hierro fundido porque la cubierta cubría cualquier óxido superficial antiestético en el disco. [19] El sistema demostraría ser de corta duración y todos los modelos sucesivos volvieron a la disposición estándar sin cubierta a partir de entonces.
Tradicionalmente, las pinzas de freno de pistones opuestos se fabrican en dos mitades que luego se atornillan entre sí. Las ventajas de este método son la facilidad y la velocidad con la que se pueden fabricar 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 fuertes, 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 tapados después del ensamblaje. Este tipo de diseño de pinza ha sido ampliamente utilizado por Yamaha en una amplia gama de modelos, desde su buque insignia Yamaha YZF-R1 hasta la más económica Yamaha FZS600 Fazer . Monobloc Brembo se utilizó 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 freno de la rueda, lo que permitía utilizar radios de rueda más ligeros. [ disputado – discutir ] [22] Este estilo se denomina genéricamente "freno perimetral" por su punto de fijación a la rueda, y otros fabricantes lo habían utilizado en menor cantidad antes de Buell. Rara vez se pueden encontrar en ruedas de radios de alambre de motocicletas personalizadas . [23] [24]
En Moto GP se utilizan frenos de carbono. La fricción entre los discos de carbono y las pastillas de carbono produce una enorme cantidad de fuerza de frenado; una fuerza de frenado mucho mayor que la de los discos de acero convencionales. Funcionan a temperaturas de funcionamiento muy altas, normalmente entre 400 y 1000 °C. [ cita requerida ] 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 efectivos significan que no se pueden utilizar en mojado. Para las carreras en mojado, los pilotos tienen que cambiar a una configuración de frenos de acero convencional. [25] Aleación de aluminio y litio, prohibida para la temporada 2015 [26]
Las motocicletas de carreras de aceleración pueden alcanzar velocidades de hasta 256 mph (412 km/h) en el transcurso de la carrera de 1 ⁄ 4 de milla (400 m) [27] y pueden usar frenos de disco junto con paracaídas para reducir su velocidad después de la carrera cronometrada. [28] Las máquinas de récord de velocidad terrestre de motocicletas de la clase Streamliner deben 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 utilizó en secreto una máquina con un sistema de frenado regenerativo tipo KERS durante el Gran Premio de Valencia de 125 cc de 2008. Aunque se consideró que contravenía las reglas, el uso de un sistema KERS precedió a su uso en la Fórmula 1. [30]