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PROYECTO FIN DE CARRERA Título del Proyecto OPERACIÓN, DISEÑO Y MONTAJE DE UN SISTEMA DE FRENO PARA MOTOCICLETAS MEMORIA AUTOR: Germán Casanova Sánchez DIRECTOR: José Luis Santolaya Sáenz TITULACIÓN: Ingeniería Técnica Industrial Mecánica CONVOCATORIA: Diciembre 2012 AGRADECIMIENTOS Al Departamento de Ingeniería de Diseño y Fabricación, en concreto al Área de Expresión Gráfica en la Ingeniería, y en especial, a mi director de proyecto, D. José Luis Santolaya Sáenz, a quien agradezco su ayuda, dedicación y consejos recibidos a lo largo de todo el proyecto. A mis padres, José Luis y María Resurrección, a mi hermano, David, a mi novia, Elisa, a mis amigos y compañeros de universidad, por su paciencia y apoyo en todo momento. A todos ellos, GRACIAS. RESUMEN El objeto de este trabajo ha sido el análisis detallado del funcionamiento de un freno delantero de motocicleta, el diseño y modelado de un sistema de freno con mando radial para motocicletas de gran cilindrada y la elaboración de un completo manual de instrucciones para realizar operaciones de montaje, reparación y sustitución. Para ello, se han estudiado diferentes tipos de freno, sus características y su modo de operación en motocicletas y se ha revisado la correspondiente normativa aplicada a sistemas de frenado. Utilizando como referencia una motocicleta de alta cilindrada y teniendo en cuenta la dinámica básica en frenada, se ha realizado el modelado 3D y cálculo de un sistema de freno delantero. En la optimización del sistema se tan tenido en cuenta aspectos como la integración en el vehículo, la adecuada adaptación al piloto y la reparación o sustitución de componentes. Este sistema está formado por dos partes esenciales: el sistema de mando situado en el manillar y accionado por el piloto con su mano derecha y el sistema de actuación, montado en la rueda delantera para ejercer finalmente la fuerza de frenado. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 4 ÍNDICE 1. EL SISTEMA DE FRENOS EN MOTOCICLETAS……………………... 5 1.1. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO…………………….…………….. 6 1.2. TIPOS DE FRENOS…………………………………………………… 8 1.2.1. FRENOS DE TAMBOR……………………………………………… 8 1.2.2. FRENOS DE DISCO…………………………………………………. 9 1.2.3. DISCOS VS TAMBOR……………………………………………….. 10 1.3. FUERZAS DE FRENADO……………………………………………... 12 1.3.1. MOTOCICLETA MODELO…………………………………………... 12 1.3.2. ANÁLISIS DE LA FRENADA………………………………………… 17 1.3.3. INERCIA DE ROTACIÓN RUEDAS Y CADENA CINEMÁTICA… 21 1.3.4. CÁLCULOS DE FUERZAS DE FRENADO………………………... 25 1.3.5. MULTIPLICACIÓN MECÁNICO-HIDRÁULICA…………………… 30 2. DISEÑO DE UN SISTEMA DE FRENO DELANTERO………………... 34 2.1. SISTEMA DE MANDO………………………………………………… 34 2.1.1. DISEÑO OPERATIVO……………………………………………….. 34 2.1.2. DISEÑO ERGONÓMICO…………………………………………….. 37 2.1.3. COMPONENTES DEL SISTEMA…………………………………… 39 2.2. SISTEMA DE ACTUACIÓN…………………………………………… 50 2.3. ANÁLISIS RESISTENCIA MECÁNICA………………………………. 54 3. MANUAL DE INSTRUCCIONES…………………………………………. 59 3.1. ASPECTOS PREVIOS Y CONSIDERACIONES…………………… 59 3.2. INSTRUCCIONES DE ALMACENAMIENTO Y TRANSPORTE….. 60 3.3. INSTRUCCIONES DE MONTAJE Y UTILIZACIÓN…………………61 3.3.1. MONTAJE……………………………………………………………… 62 3.3.2. LLENADO……………………………………………………………… 66 3.3.3. INSTRUCCIONES DE PRIMERA UTILIZACIÓN…………………. 67 3.3.4. INSTRUCCIONES DE MANTENIMIENTO………………………… 68 3.4. REPARACIÓN, SUSTITUCIÓN Y CAMBIO DE COMPONENTES. 70 3.5. SOLUCIÓN DE PROBLEMAS………………………………………… 75 4. BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………….. 77 Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 5 1. EL SISTEMA DE FRENOS EN MOTOCICLETAS En las primeras décadas de la automoción, especialmente en el caso de las motocicletas, los frenos eran accionados mediante sirgas de acero. Estas sirgas transmitían la fuerza ejercida por la mano o el pie del piloto del mismo modo que hoy en día lo hacen con las bicicletas. Este sistema resultaba claramente ineficiente y pronto se pasó a incorporar circuitos hidráulicos que amplificaban la fuerza del piloto enormemente. Durante la primera mitad del siglo XX todas las motocicletas empleaban frenos de tambor. Estos frenos eran perfectamente válidos, pero se calentaban con facilidad, eran algo pesados y cambiar el ferodo de sus zapatas resultaba complicado. A mediados de la década de los años 70 comenzaron a verse frenos de disco en las motocicletas de gama alta. Solamente se montaban en la rueda delantera y su precio resultaba elevado pero, poco a poco, debido a su mejor comportamiento, se fueron generalizando al igual que en el caso de los automóviles. Hoy en día todas las motocicletas de gama media-alta poseen frenos de disco en ambas ruedas y en ocasiones el disco de la rueda delantera es doble. Algunas motos de gama media conservan el freno de tambor en la rueda trasera y tan solo las motocicletas más sencillas poseen tambores en el eje delantero, es el caso de algunos modelos de scooter que podemos encontrar actualmente en el mercado. Figura 1. Motocicleta equipada con frenos de doble disco en la rueda delantera. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 6 1.1. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO El circuito completo de frenos de una motocicleta se halla dividido en dos partes. Cada una de ellas, es un circuito menor completamente independiente, uno para frenar la rueda delantera y otro para realizar la misma acción en la rueda trasera. El freno de la rueda trasera se realiza con el pie derecho y es menos empleado que el freno delantero debido a efectos dinámicos. El freno delantero es accionado con la mano derecha y este accionamiento se realiza mediante un circuito hidráulico cerrado con tres elementos claramente diferenciados: el accionamiento, los latiguillos y elementos de unión y las pinzas de freno. El mecanismo de accionamiento consiste básicamente en un pequeño pistón accionado por una maneta. Los latiguillos están formados por tubos poliméricos o metálicos flexibles y, al mismo tiempo, muy resistentes a la presión. Estos tubos están diseñados para mantener el volumen invariable a pesar de las elevadas presiones que puedan alcanzarse en su interior. De lo contrario, el mecanismo tendría una carrera imperfecta en el accionamiento y no funcionaría correctamente. Las pinzas de freno son piezas muy rígidas, construidas en aluminio o forjadas en acero, en cuyo interior llevan mecanizados diversos conductos y los alojamientos de varios pistones. Estos pistones ofrecen en conjunto una superficie mayor que la del pistón de accionamiento, aumentando así la fuerza del mecanismo por el Principio de Pascal. Los pistones empujan las pastillas de freno cuando realizan su carrera, produciendo el frenado de la rueda delantera. Las pastillas de freno, son componentes consumibles del sistema formados por una sustancia conocida como “ferodo” de alto coeficiente de rozamiento y resistencia al desgaste. Antiguamente estaban compuestas principalmente por amianto, debido a la resistencia de este material a las altas temperaturas. Pero hoy en día, debido al riesgo cancerígeno de este material, se fabrican con materiales poliméricos especiales. Los discos de freno son dos rotores de acero anclados a la llanta de la rueda. Tienen una superficie lisa sobre la que se produce el rozamiento de las pastillas durante el giro del rotor a través de las pinzas de freno. El frenado se produce, por tanto, gracias al rozamiento entre las pastillas y los discos de freno, transformando la energía cinética del vehículo en calor. Debido a la enorme generación de calor en el Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 7 proceso, los discos de freno son diseñados para evacuar el calor utilizando diseños intrincados con una gran superficie. Con un movimiento de la maneta, las pastillas de freno avanzarán menos de un milímetro, pero con su fuerza enormemente amplificada. El sistema es reversible y el recorrido inverso es llevado a cabo por un muelle que hace retornar el mecanismo su posición original cuando deje de ser accionado. 1. Maneta-bomba de freno 2. Vaso de expansión y reserva de líquido de frenos 3. Disco de freno 4. Pinza de freno 5. Válvula de sobrepresión y válvula de purgado 6. Centralita Figura 2. Esquema del circuito de freno delantero en una motocicleta de gran cilindrada . Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 8 1.2. TIPOS DE FRENO Es cierto que la mayoría de las motos actuales llevan discos de freno pero los más veteranos recordarán que esto no ha sido siempre así, es más, en la actualidad, todavía las hay con freno de tambor. Vamos ahora a hacer un breve comentario sobre estos dos sistemas de freno. 1.2.1. FRENOS DE TAMBOR La mayoría de las motos actuales llevan discos de freno pero algunas todavía emplean freno de tambor en su parte posterior. El freno de tambor es eso: un tambor, normalmente de hierro fundido, cuyo funcionamiento es el siguiente: La presión del líquido de frenos hace que los pistones de los cilindros accionen las zapatas y las bandas de éstas entran en contacto con el tambor produciendo la fricción y frenando la rueda. • VENTAJAS - La temperatura de trabajo es menor que en los frenos de disco. - Están mejor protegidos de la suciedad exterior. • INCOVENIENTES - La disipación del calor es menor que en el disco. - El reglaje y cambio de material es más complicado. Para que un freno de tambor sea bueno es necesario, entre otros elementos, tener un adecuado tamaño al uso que se le va a destinar, capacidad para soportar altas temperaturas y disipar rápidamente el calor. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 15 Según los catálogos de fabricantes de llantas, discos de freno y neumáticos, la masa de las ruedas será la siguiente:: • Rueda delantera: llanta de aluminio más doble disco de acero de 320 mm con portadiscos, neumático y anillos separadores, 10 Kg. • Rueda trasera: llanta de aluminio más disco de 220 mm de acero, corona y neumático, 11 Kg. Determinación de la posicion del centro de gravedad del piloto: Los seres humanos tenemos diferente complexión y morfología, pero en general, nuestro centro de gravedad se halla a la altura de la cadera cuando nos encontramos erguidos y en nuestro estómago cuando la posición se asemeja a estar ‘’en cuclillas’’ que es la posición del motorista en el asiento. Con estos datos, situaremos el centro de gravedad del motorista y acompañante aproximadamente en su estómago, que se encuentra ligeramente más elevado que el asiento y unos centímetros más adelantado. Figura 6. Situación de los centros de gravedad de la motocicleta genérica y su piloto. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 16 Todos los datos anteriores se resumen en la siguiente tabla: Distancia eje delantero- CDG (mm) Altura CDG (mm) Masa sobre rueda delantera (Kg) Masa sobre rueda trasera (Kg) 670 570 10 11 Peso rueda delantera (Kg) Peso rueda trasera (Kg) Masa piloto (Kg) MMA (Kg) Motocicleta genérica análisis 105 95 70 380 Tabla 3. Masas y centro de gravedad de la motocicleta a analizar. Una vez obtenido el prototipo de la motocicleta, se definirá la operación de frenado. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 17 1.3.2. ANÁLISIS DE LA FRENADA A diferencia de lo que sucede en los automóviles, en las motocicletas el accionamiento del freno de la rueda trasera es independiente del de la delantera. Va a procederse en este proyecto únicamente al análisis del sistema de frenos de la rueda delantera. Tal y como se comprobará posteriormente, debido a la posición de los centros de gravedad y a la transferencia de masas al eje delantero de la motocicleta, adquiriendo por tanto una mayor importancia el freno delantero respecto al trasero. Es por este motivo, que estará dimensionado para soportar adecuadamente los esfuerzos a los que este sometido. También deberá tener un dispositivo que multiplique la fuerza lo suficientemente necesario, pero que al mismo tiempo conserve el tacto para calibrar la fuerza que sea precisa ejercer. Cuando la motocicleta circula, las gomas del neumático ruedan sin apenas deslizamiento por el asfalto. La llanta de la rueda delantera lleva atornillado un disco de acero que gira solidariamente con ella. Dicho disco tiene un diámetro de 320 mm, frente a los 600 mm de la llanta, es por lo que un punto situado sobre el disco, llevará una velocidad lineal durante el giro de aproximadamente la mitad que el otro punto que se encuentre en la banda de rodadura (considerando giro en vacío, sin tener en cuenta el avance de la motocicleta). A continuación véase la siguiente figura: Figura 7. Rueda con discos y pinzas de freno. Mientras no exista deslizamiento debido al bloqueo de la rueda, la fuerza de interacción entre el asfalto y la rueda en el punto más inferior de ésta será la que haga Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 18 detenerse a la motocicleta. El valor máximo de esta fuerza será igual al producto de la masa que descansa sobre la rueda en ese instante, y multiplicado por la gravedad de la Tierra (g = 9,81 m/s²) y por el coeficiente de rozamiento rueda-asfalto, formulado de la siguiente forma: M rueda = Masa de la rueda g = Gravedad terrestre µ pavimento = Coeficiente de rozamiento rueda-asfalto Los coeficientes de rozamiento entre neumático y pavimento dependerán del estado del primero de ellos y el tipo de superficie por la que se circule. Véase la tabla siguiente: Tabla 4. Coeficientes de rozamiento entre neumáticos y el pavimento. Esta fuerza de rozamiento igual a la fuerza de frenada actúa sobre la banda de rodadura de la rueda, que puede girar libremente sobre su eje. Para detener el giro, las pastillas de freno son oprimidas por la fuerza hidráulica del circuito de frenos contra la superficie de los discos. Este contacto entre las pastillas y el disco crea una fuerza de rozamiento que debido a que el disco tiene un cierto radio, origina un par de fuerza capaz de detener la rueda de la motocicleta. F máxima de frenado = M rueda * g * µ pavimento Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 19 Debido al menor diámetro de los discos, para originar el par capaz de detener la rueda será necesaria una fuerza de rozamiento aproximadamente igual al doble del rozamiento rueda-pavimento. Esta fuerza de rozamiento creada por las pastillas de freno sobre los discos, creará un par de giro ligeramente inferior al del contacto entre el neumático y el suelo. Si el par generado en los discos superase al par neumático-suelo, se produciría un bloqueo en la rueda, pudiendo causar un accidente. Por ello, se comprende fácilmente que un buen sistema de frenos es aquel que permite al conductor crear en poco tiempo y con el menor esfuerzo posible el máximo par en los discos de freno sin llegar a rebasar el límite del bloqueo. Para ello será necesaria cierta sensibilidad a la hora de accionar la maneta de freno y una gran multiplicación de la fuerza transmitida a través del circuito hidráulico a la pinza de freno. Figura 8. Fuerzas y momentos fenerados sobre la rueda delantera. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 20 La fuerza de rozamiento que actúa sobre los discos será producida por la presión que ejercen los pistones. Para calcular esta presión, deberá tenerse en cuenta el coeficiente de rozamiento entre la superficie rozante de las pastillas y el acero del disco de freno. Desgaste Coeficiente de fricción* Desgaste del disco Volumen desplazado** [ Mm ] [ - ] [ g ] [ Cm³ ] DS 3000 2,04 0,51 13 2 DS 3000 Plus 03 2,26 0,58 16 1,9 DS 1:11 1,34 0,5 12 1,6 DS 2:11 1,53 0,62 3 1,3 DS 2500 3,12 0,39 10 3 DS 3000 Endurance 1,43 0,46 7 2,1 * Este coeficiente de fricción es un valor promedio obtenido a lo largo de todo el periodo de frenado, y para todo el rango de temperaturas de trabajo. En condiciones de funcionamiento óptimas, en las que los frenos alcanzan su temperatura de trabajo, los valores del coeficiente de fricción son mucho más altos a los descritos. ** Este volumen de líquido de frenos es el desplazado por un cilindro principal de freno durante una operación de frenado y no el volumen de líquido de frenos desplazado en la pinza. Tabla 5. Datos del coeficiente de rozamiento de pastillas de freno sobre un disco de acero. En los datos proporcionados en la tabla 5, el ensayo se prolongó hasta agotar la vida de las superficies rozantes y los coeficientes de rozamiento que aparecen en la tabla son una media de los coeficientes a lo largo de la vida de cada modelo y para todo el rango de temperaturas de funcionamiento. El coeficiente en una situación con superficies rozantes en buen estado y temperatura correcta puede ser mucho mayor, superando incluso µ = 0,75 para casi todos sus modelos según el fabricante. Esta gráfica compara los distintos coeficientes de fricción obtenidos por distintas pastillas de freno Ferodo DS, a lo largo de una frenada desde 220 hasta 90 Km/h. La temperatura de los frenos es de 450 ºC. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 21 1.3.3. INERCIA DE ROTACIÓN DE RUEDAS Y DE CADENA CINEMÁTICA Cuando se quiere detener un sólido libre rígido, la fuerza a emplear será el producto de su masa total por la deceleración que se le desea aplicar. En el caso de un vehículo, habrá de tenerse en cuenta la rotación de los componentes de su cadena cinemática. Podemos dividir estos componentes en dos grupos principales: • Las ruedas, que comprenden sus llantas, neumáticos, casquillos y rodamientos, discos de freno y portadiscos y en el caso de la rueda trasera, la corona de la cadena. • La cadena de transmisión, que comprende: cigüeñal, volante de inercia, embrague, árboles y engranajes de caja de cambios, piñón y la propia cadena. Además, este grupo queda dividido a su vez en dos subgrupos dependiendo de la posición del embrague en cada momento, que puede aislar el cigüeñal y el volante de inercia del resto de la cadena de transmisión. Si se suman a esto los efectos del freno motor, los diferentes acoples de los engranajes y sincronizadores, el cálculo de la inercia de la cadena de transmisión puede ser realmente complejo y variar de un modelo a otro, en especial de motocicletas bicilíndricas a tricilíndricas. Figura 9. Cadena cinemática de una motocicleta con transmisión final por cadena. La caja de cambios aparece simplificada con solo dos marchas. Debido a las múltiples complicaciones que conlleva crear un modelo de cadena de transmisión, los ensayos teóricos se llevarán a cabo suponiendo el motor desembragado para evitar la ayuda del freno motor y a la poca inercia de la cadena de transmisión en comparación con la inercia total, se considerará nula. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 22 Las ruedas de la motocicleta tienen una masa considerable respecto a la total del vehículo y su piloto. Esta masa en rotación es la que proporciona estabilidad al conjunto. Cuanto mayor sea la masa de las ruedas y su velocidad angular, mayor estabilidad tendrá la motocicleta y, al mismo tiempo, será más difícil de maniobrar y se requerirá un mayor trabajo para ponerla en movimiento y frenar. Una rueda ligera y de pequeño diámetro será útil para motocicletas cuyo motor no sea muy potente y en las que se busque la maniobrabilidad. Además, un pequeño diámetro de rodadura necesitará unos discos menores para ejercer el par de frenado. Un ejemplo muy ilustrativo son las motocicletas custom Choppers, originarias de Estados Unidos tras la Segunda Guerra Mundial. Una Chopper es un tipo de motocicleta modificada que carece de elementos innecesarios. Puede estar basada en una motocicleta de producción o ser creada desde cero. Se caracterizan por ser motocicletas delgadas, bajas por la parte de atrás y altas por la parte delantera, con horquillas muy largas (a veces exageradamente), la rueda del tren delantero delgada y la rueda trasera mucho más gruesa. En este caso sí se modifica el chasis e incluso en algunos casos se instala un chasis creado especialmente para convertir la moto en una chopper. Los manillares originales suelen sustituirse por "ape hangers" (cuelgamanos), llamados así porque dada su altura obligan a mantener los brazos en alto y dan la impresión de que el piloto va colgado de ellos, aunque también pueden verse choppers con manillares rectos y bajos, en los casos en los que el propio chasis deja las torres que sujetan el manillar a una altura equiparable a la de un cuelgamanos. Así, en la actualidad existen matices sobre todo con el tipo de manillar y el ángulo de lanzamiento de la horquilla, pero básicamente es muy fácil reconocer una chopper por varios factores principales (aunque hay matices): Chasis estrechos y largos, mucho más altos por delante que por detrás, depósitos de combustible relativamente pequeños con respecto a una moto de origen, suspensiones traseras rebajadas o incluso inexistentes (chasis rígido), horquillas largas y muchas veces con suspensiones de muelles (Springer). La pintura suele ser colorista y llamativa, abundan los cromados y los brillos. La aerografía está muy presente a lo largo de toda la motocicleta. Los usuarios de este tipo de motocicletas a menudo hacen trascender el hecho de poseer y usar sus máquinas hasta, en muchos casos, hacer de ello un estilo de vida. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 23 En este caso lo que se busca con equiparlas con ruedas de gran tamaño y peso es la estabilidad, aunque las llantas suelen fabricarse en aluminio, debido a que un peso excesivo resulta perjudicial para las suspensiones, también se encuentran en el mercado llantas estampadas en chapa de acero. Los frenos de disco añaden inercias de rotación al conjunto de la motocicleta. Por otro lado, nos encontramos con otro perfil de usuarios, los que prefieren sacrificar la estabilidad a favor de la maniobrabilidad, es el caso de los amantes de las conocidas motocicletas italianas Vespa, concebidas para desenvolverse en el tráfico de las grandes ciudades. Estas motocicletas se caracterizan por su estética característica: una carrocería que no se ha visto prácticamente alterada desde el lanzamiento de sus primeros modelos y pequeñas ruedas que son aptas para emplear frenos de tambor. Además, la reducción de las inercias de rotación facilita la tarea de su pequeño motor. Figura 10. Chopper “Fire Bike” (Homenaje a bomberos de Nueva York fallecidos en los atentados del 11-S). Figura 11. Vespa 150GS (1955). Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 24 El cálculo de la inercia de rotación de las ruedas se realiza aproximando su geometría a un anillo en rotación. El momento de inercia para esta figura será: = × × 2 1 2 x rueda inercia I m r Consideraremos que en nuestro modelo el radio en el que se concentra la masa de toda la rueda es de 250 mm = 0.25 m. Al tratarse la delantera y la trasera de dos ruedas del mismo diámetro, su velocidad angular será la misma. Consideraremos la inercia de rotación como la de una sola rueda de 21 Kg. = × × = 2 2 121 0,25 0,65625 2 x Kg I m Para comparar la importancia de la inercia de giro de las ruedas con la del sistema completo en desplazamiento lineal, compararemos la energía cinética almacenada en los dos casos a distintas velocidades. ω = × × 2 ( ) 1 2 cinética x giro ruedas E I = × × 2 ( ) 1 2 cinética TOTAL desplazamiento E m V Al ser la velocidad angular de las ruedas directamente proporcional a la velocidad de desplazamiento de la motocicleta y ambas magnitudes aparecer en forma cuadrática, ambas energías serán directamente proporcionales. Velocidad desplazamiento (Km/h) Velocidad desplazamiento (m/s) Energía cinética traslación (J) Energía cinética rotación ruedas (J) Ec. rotación/ Ec. traslación (%) 50 13,89 26046 705 2,71 80 22,22 66653 1806 2,71 100 27,77 104108 2821 2,71 120 33,33 149970 4064 2,71 200 55,55 416583 11289 2,71 Tabla 6.Datos de la comparativa de energías cinéticas a distintas velocidades. Al ser la energía cinética de rotación de las ruedas siempre proporcional a la de traslación, siendo este porcentaje del 2,71, será despreciada. En el apartado de homologación añadiremos una fuerza extra en los mandos del 3% para compensar la omisión de esta energía en los cálculos. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 31 palanca de segundo género en el que en un extremo se encuentra el punto de apoyo, en un lugar intermedio la resistencia a vencer y en el otro extremo se aplica la fuerza. Figura 13. Palanca de segundo género. Punto de apoyo A, Fuerza aplicada F y resistencia R. Este tipo de palanca es el mismo que encontramos en mecanismos como el cascanueces, la carretilla o una guillotina de papel. En el caso que nos concierne tendremos en el punto de apoyo el pasador de Ø6 mm, como resistencia el pasador perforado de Ø12 mm que a su vez transmite la fuerza al vástago y este al pistón de la bomba de freno. La fuerza será hecha por la mano del piloto. Según la normativa 2006/27 CE, esta fuerza ha de hacerse a 50 mm del extremo de la maneta. Conociendo las cotas de la maneta-brazo y la situación de los pasadores así como el punto de aplicación de la fuerza, De este modo, calcularemos el efecto multiplicador de la parte mecánica del freno. Figura 14. Punto de aplicación de la fuerza y situación de los pasadores. Se proponen las cotas que aparecen en la figura. Además, debido al giro que experimenta la maneta, la distancia entre los dos pasadores varía desde los 19 a los 22 mm, dependiendo del ángulo en el que esté flexionado el mecanismo. Se tomará Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 32 siempre la distancia mayor de 22 mm. Esta mayoración actuará como un coeficiente de seguridad. En el caso real, sabremos que la multiplicación de la fuerza será mayor en el comienzo del recorrido de la mano, haciendo el mecanismo más eficaz. La multiplicación mecánica de la fuerza F para una resistencia R será: × + = × (160 22) 22 F R = 11 91 F R Figura 15. Punto de aplicación de la fuerza y situación de los pasadores. En el caso de tener la maneta en máxima flexión: × + = × (150 22) 22 F R = 11 86 F R Estableciendo una media para el recorrido completo, consideraremos una multiplicación media de valor 8,0. La multiplicación mecánica de la fuerza es de 8,0. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 33 La multiplicación total de la fuerza del mecanismo de la maneta y la bomba de frenos será igual a la multiplicación hidráulica por la multiplicación mecánica: 25 8,0 200 × = El mecanismo completo multiplica de forma teórica la fuerza de la mano del piloto en casi 200 veces. En un caso aplicado de conducción, el piloto no frena únicamente aplicando la fuerza en el punto señalado anteriormente. Los estudios de ergonomía afirman que se tiende a hacer la mayor parte de la fuerza con el dedo índice y el corazón siempre que nos es posible. En el caso de agarrar la maneta con la mano completa, la hipótesis de la normativa puede resultar más aproximada, aunque a medida que se va flexionando los dedos meñique y anular participan menos y la mayor parte de la fuerza radica en el corazón y el índice. Durante una conducción tranquila, el frenado se produce únicamente empleando los dedos índice y corazón e incluso solamente el índice, mientras el resto de la mano se emplea en agarrar el manillar. La distancia de aplicación de la fuerza en este caso tan habitual será menor y por tanto, el factor de multiplicación del la fuerza también será menor. Además, el tiempo de reacción necesario para desplazar los dedos índice y corazón es menor por lo que en muchos casos de sorpresa o imprevistos en los que se requiere la máxima fuerza del mecanismo tan solo se emplean dos dedos. En estos casos cobra más importancia todavía. En un caso más realista, los latiguillos ceden ligeramente ante el incremento de presión del líquido en su interior, lo que resta eficacia al sistema. Si se realiza el cálculo de multiplicación de la fuerza en un caso aplicado a la conducción normal, considerando una distancia de 110 mm entre el punto de aplicación de la fuerza y el pasador de Ø12 mm: × + = × = 1 (110 22) 22 6 F R F R En el caso de una conducción relajada, se tiene un factor aproximado de multiplicación igual a 150 veces. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 34 2. DISEÑO DE UN SISTEMA DE FRENO DELANTERO 2.1. SISTEMA DE MANDO 2.1.1. DISEÑO OPERATIVO Durante la frenada de un vehículo con un circuito hidráulico, las pastillas de freno, al interaccionar con el disco de acero en movimiento producen vibraciones. Estas son transmitidas a lo largo del circuito, debido a la incompresibilidad del líquido que se aloja en su interior, hasta llegar a los mandos de accionamiento del mecanismo. Estas fuerzas y vibraciones hacen que el piloto regule la presión que ejerce sobre los mandos, ajustándola con el fin de frenar correctamente. En un sistema convencional, las fuerzas de reacción y vibración del circuito hidráulico actúan sobre la maneta en dirección perpendicular a la fuerza de accionamiento que es ejercida por la mano del piloto. Por ello, el motorista percibe de forma indirecta lo que sucede durante la actuación del mecanismo y la información de la frenada es percibida de forma distorsionada y algo imprecisa. Figura 16. Diseño convencional del mecanismo maneta-bomba. En un sistema con maneta de freno radial, las fuerzas de reacción se transmiten a la maneta en un eje paralelo al de la fuerza de los dedos del piloto, por lo que son percibidas mucho mejor. Este cambio de dirección se debe a que el pistón hidráulico y el vástago se desplazan en dirección radial respecto al manillar o al puño con el que se maneja el vehículo (de ahí su nombre). Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 35 Figura 17. Mecanismo radial de maneta-bomba de freno. En el accionamiento de los frenos, la fuerza del piloto es amplificada por la maneta mediante el efecto palanca. El brazo de la maneta sobre el que se coloca la mano, es mucho mayor que el que empuja el mecanismo hidráulico. Por ello, el movimiento manual se transmite al pistón de la bomba de freno con un recorrido menor y una fuerza amplificada. En un sistema convencional, esta fuerza se transmite por contacto entre la maneta y el pistón. Un tetón de la maneta empuja al pistón hacia el interior de su alojamiento, accionando así el circuito hidráulico. Este empuje se debe únicamente al contacto entre las dos piezas, sin existir ninguna articulación o unión entre ellas, tan solo la presión que las mantiene unidas (generalmente debida a algún tipo de resorte) por lo que las vibraciones pueden ser frecuentes y erráticas. Además, debido a cuestiones geométricas, se produce un deslizamiento entre el tetón de la maneta y la cabeza del pistón. Por ello, este punto ha de permanecer con una pequeña cantidad de grasa para su perfecto funcionamiento. Al estar expuesto a la intemperie, esta grasa desaparece o se deteriora, haciendo que el mecanismo no deslice correctamente. En el caso de una maneta radial la interacción entre la maneta y el pistón se produce mediante un mecanismo del tipo biela-manivela en el cual no existen deslizamientos y cuyas partes se hallan perfectamente sujetas por pasadores. De esta forma se logra transmitir con más fidelidad, las fuerzas y vibraciones del sistema de frenos al piloto. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 36 Figura 18. Maneta convencional y su interacción con la bomba de freno. Por otra parte, los sistemas convencionales son más compactos y más resistentes a impactos. En un accidente hipotético, como una caída cuando el vehículo está parado (en un parking, al colocar mal el caballete, en un bordillo, etc.) al volcar la motocicleta los elementos más sobresalientes reciben un impacto con todo el peso del vehículo. Los retrovisores probablemente queden rotos o doblados sin oponer apenas resistencia y a continuación la maneta de freno y el manillar reciben el golpe. El punto más prominente del mecanismo y por tanto el que tiene más posibilidades de recibir un impacto es la maneta. Una pieza esbelta y fundida como ésta, probablemente se fracture o se doble si está fabricada de chapa plegada. Hasta llegar al momento de la fractura, parte de la energía de la caída puede ser absorbida por el mecanismo de la bomba de freno, dejándolo inutilizado en algún caso. La geometría compacta de un sistema convencional hace que no queden partes sensibles del mecanismo expuestas a choques, golpes o posibles caídas. Todos los elementos de la bomba de freno se hallan en el interior del cuerpo de fundición de la pieza principal. Por ello la maneta quedará rota pero lo más probable es que el mecanismo de la bomba resulte intacto. En las manetas de freno radiales, la maneta va unida a un vástago que sobresale por el exterior del mecanismo. Este vástago es de pequeño diámetro y aunque está fabricado en acero de alta resistencia, en caso de una caída podría doblarse y romperse. Antes de llegar a este punto, el vástago se doblará o quizá alguna de las orejetas o el brazo en el que se alojan los pasadores se partirán. Para evitar esto, resulta muy conveniente introducir elementos de diseño que protejan al conjunto. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 37 2.1.2. DISEÑO ERGONÓMICO Al no ser un mando aislado, la ergonomía de este conjunto mecánico ha de estar relacionada con el resto de accionamientos y condiciones del vehículo, que incluyen entre otros aspectos, la posición relativa de la empuñadura, la altura y curvatura del manillar o el uso de guantes por parte del piloto. El objetivo final es que el usuario se sienta ágil y cómodo al utilizar el mando de freno. La maneta ha de tener una longitud mínima para el agarre, de tal forma que una mano enguantada pueda actuar completamente sobre ella. Una maneta demasiado corta es incómoda y menos operativa. Considerando los datos de anchura palmar de la mayor parte de la población y las longitudes recomendadas para mangos y empuñaduras, se propone una longitud de la zona de agarre de 115 mm (figura 19). La forma de la sección transversal tiene que impedir el deslizamiento de los dedos, que además experimentan una notable pérdida de sensibilidad por el uso de guantes y por las bajas temperaturas. Tal y como muestra la figura 19, la anchura de la sección de la maneta es de 15 mm. El extremo final es de forma esférica y tiene un radio de 3,5 mm, como exige la normativa. Esta forma impide que se pueda clavar y reduce los efectos de un golpe violento sobre las personas. Para evitar daños en el mecanismo frente a posibles impactos se prevé un punto de rotura controlada de la maneta, que es la sección donde se aloja el tornillo que la sujeta al cuerpo. Esta sección presenta orificios internos que actúan concentrando las tensiones. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 38 Figura 19. Forma y dimensiones características de la maneta diseñada. Por otra parte, existen muchos tipos de motocicletas con manillares de formas diversas. Para que la maneta quede correctamente situada en cualquiera de ellos, con la inclinación adecuada para que le piloto pueda accionarla manteniendo una posición cómoda, el mando de freno se monta en el manillar a través de una brida. El mando de freno en su conjunto puede ser montado y desmontado con facilidad utilizando herramientas sencillas. Para cualquier modificación se recomienda consultar el manual de instrucciones que acompañará el producto en su comercialización. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 39 2.1.3. COMPONENTES DEL SISTEMA Los elementos que forman parte del sistema de accionamiento del presente proyecto (véase figura 20), son: • Maneta • Brazo • Cuerpo de la bomba de freno • Cilindro • Pistón • Vástago • Pasador vástago • Protector cuerpo • Brida Figura 20. Sistema de accionamiento. A continuación, pasamos a la descripción individual de cada uno de ellos. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 40 • MANETA Es el componente que va a entrar en contacto con la mano del piloto cuando éste desee frenar, va a permitirle ejercer la fuerza sobre el sistema para realizar la correspondiente frenada. Es por ello que se trata de un componente de vital importancia para poder realizar de manera correcta, debe estar siempre en perfectas condiciones de utilización, de no ser así habrá que proceder a su cambio inmediato (véase figura 21). Figura 21. Maneta. Tal y como muestra la siguiente figura (véase figura 22) mediante una unión atornillada con un tornillo de cabeza semiesférica hexagonal hueca (ISO 7341 M6x25) y su respectiva tuerca hexagonal abridada (ISO 4161 M6) se realiza el amarre de la maneta al brazo. Figura 22. Unión atornillada de maneta a brazo. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 47 • PASADOR VÁSTAGO Este componente como ya se ha visto anteriormente, va a ir alojado en el interior del brazo, y el vástago lo atravesará por el taladro que lo recorre longitudinalmente de abajo a arriba (taladro M4). Este componente servirá para que pueda funcionar correctamente el mecanismo (véase figura 34). Figura 34. Pasador vástago. La siguiente figura (véase figura 35) muestra la posición del pasador vástago en el conjunto de los componentes del accionamiento. Figura 35. Posición del pasador vástago. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 48 • PROTECTOR CUERPO Este componente va a permitir proteger la parte en la que el pasador esta desnudo y a la vez va a permitir la entrada de suciedad a la cámara del cuerpo. Va a conseguirse también mejorar la robustez del conjunto (véase figura 36). Figura 36. Protector cuerpo. La siguiente figura (véase figura 37) muestra la posición del protector cuerpo en el conjunto de los componentes del accionamiento. Figura 37. Posición del protector cuerpo. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 49 • BRIDA Este componente va a permitir la unión del conjunto de accionamiento de la maneta al manillar, tiene dos taladros para poder realizar la unión comentada (véase figura 38). Figura 38. Brida. Tal y como muestra la siguiente figura (véase figura 39) se describe el proceso de ensamblaje correspondiente a la brida. Figura 39. Unión atornillada de la brida y el cuerpo al manillar. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 50 2.2. SISTEMA DE ACTUACIÓN A continuación, siguiendo con la descripción de los elementos del conjunto va a pasarse a describir los componentes que forman parte del sistema de actuación, que son (véase figura 40): • Disco exterior (x2) • Disco interior (x2) • Pinza (x4) • Pistón pinza (x8) Figura 40. Sistema de actuación. Al igual que se ha hecho en la descripción de los elementos del sistema de accionamiento de la maneta, los elementos comerciales que forman parte del sistema de ejecución se nombrarán conforme se avance en dicha descripción. • DISCO EXTERIOR Se trata del disco con el que van a entrar en contacto las pastillas que accionaran las pinzas de freno. En el presente proyecto este componente tiene un diámetro exterior de 320 mm (Ø320). Tiene un diseño particular, en el que los orificios permiten Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 51 liberar las grandes temperaturas que llegan a soportar en grandes frenadas (véase figura 41). Figura 41. Disco exterior. • DISCO INTERIOR Este disco va unido al disco exterior por una serie de remaches (6), y a su vez va atornillado al eje de la rueda mediante 6 tornillos de cabeza hexagonal hueca (ISO 4762 M5x16). El conjunto de los discos va a girar solidariamente con la rueda (véase figura 42). Figura 42. Rueda con discos. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 52 • PINZA Como ya se ha comentado en los puntos anteriores, este componente tiene un papel muy importante en el sistema de frenado, sin ella no podría llevarse a cabo la tarea de frenar. Para el presente proyecto se van a emplear 2 parejas de pinzas, con 4 pistones de diámetro 25 mm (Ø25) cada una (8 para el sistema completo). Dicho componente realizará la tarea de “morder” los discos para conseguir disminuir la velocidad de la motocicleta hasta la situación deseada (véase figura 43). Figura 43. Pinza. La siguiente figura (véase figura 44) muestra el amarre con orejetas a la pata de la horquilla, empleando 2 tornillos de cabeza hexagonal hueca (ISO 4762 M10x35), dos arandelas achaflanadas (ISO 7090 M10) y 2 tuercas hexagonales abridadas (ISO 4161 M10), todos ellos para cada una de las dos pinzas. Figura 44. Posición de pinza. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 53 • PISTÓN PINZA Es el componente que va a empujar las pastillas (Polini GP) hacia los discos, hay que tener en cuenta que sin accionar los frenos, las pastillas están muy próximas a los discos (1 Mm). En los alojamientos donde van a situados van a tener cada uno un anillo elástico interno (UNE 26074 Ø25) para evitar posibles fugas de líquido de frenos (véase figuras 45 y 46). Figura 45. Pistón pinza. Figura 46. Posición de los pistones en la pinza. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 54 2.3. ANÁLISIS RESISTENCIA MECÁNICA En la figura 47 se muestra el esquema de la maneta a calcular. El objetivo del diseño es confirmar un prediseño basado en un modelo comercial de maneta de freno ya existente. Los cálculos y estudios realizados para el diseño se detallaran a continuación. Como se comentó en el apartado 1.3.5. Multiplicación mecánico-hidráulica, el funcionamiento de la maneta se basa en el principio de la palanca, en el que la diferencia de longitud de los brazos modifica la fuerza y el recorrido necesario para vencer una resistencia. En este caso tenemos una palanca de segundo género en el que en un extremo se encuentra el punto de apoyo, en un lugar intermedio la resistencia a vencer y en el otro extremo se aplica la fuerza. Figura 47. Esquema del sistema de accionamiento. El anclaje de la maneta al brazo se hace mediante una unión atornillada, y el de dichas piezas al cuerpo mediante un pasador. Teniendo en cuenta las características de los materiales utilizados en cada componente del sistema, así como los coeficientes de seguridad exigidos según la Teoría de Cortante Máximo, se han de determinar los siguientes puntos: • Coeficiente de seguridad (C s ) del vástago. • Esfuerzo cortante a soportar por el pasador. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 55 2.3.1. COEFICIENTE DE SEGURIDAD DEL VÁSTAGO Este cálculo se va a realizar teniendo en cuenta la situación más desfavorable, siendo ésta cuando la maneta se encuentra en el punto de máxima frenada (véase figura 48). Figura 48. Posición de máxima frenada. Cálculamos la fuerza de compresión (F compresión ) a la que va a estar sometido el vástago: 0 200 172 22 0 1563,63 pasador compresión compresión M F F N ∑= − × + × = = A continuación, con sus dimensiones pasamos a calcular su área (A vástago ) e inercia (I vástago ) necesarias para cálculos posteriores. Datos: Ø vástago = 4 mm L vástago = 66 mm 2 2 2 4 4 4 412,56 4 4 412,56 64 64 vástago vástago Ø A mm Ø I mm π π π π ⋅ ⋅ = = = ⋅ ⋅ = = = Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 56 Realizamos el análisis del tipo de columna aplicando la teoría de pandeo adecuada: Relación de esbeltez de la columna: e L i λ = 1 ( ) 1 66 66 e vástago biarticulado L L mm β β = = ⋅ = ⋅ = 1 1 1 66 66 1 vástago vástago I iA mm λ = = = = = Las columnas se dividen, en función de su esbeltez, en columnas largas y cortas. El valor de esbeltez que define la transición entre una y otra categoría, se llama Esbeltez límite y su valor viene dado por la siguiente expresión: 2 lim 2 F E π λσ = COLUMNA LARGA: se utiliza el criterio de pandeo de EULER. lim λ λ > COLUMNA CORTA: se utiliza el criterio de pandeo de JOHNSON lim λ λ < 2 5 2 lim lim 2 2,1 10 440 97 N mm MPa mm π λ λ ⋅ ⋅ ⋅ = = Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 63 Será de gran ayuda para el vaciado el desenroscar la tapa del vaso de expansión situado en el manillar. De este modo se vaciará el circuito a una velocidad mucho mayor. El líquido de frenos resulta corrosivo para la pintura y componentes de plástico de su moto. Tenga especial cuidado evitando derramarlo. En caso de que esto suceda, limpiar lo antes posible los restos. • Limpiar de grasas y suciedad el manillar para evitar que el conjunto se deslice durante su uso. En caso de existir una zona sin pintura o con la superficie estriada, ese es el lugar en el que deberá colocarse. • Atornillar levemente la brida. Colocarse en la posición de conducción estándar y comprobar que la inclinación y posición es la correcta. Apretar definitivamente los dos tornillos de la brida al manillar (véase figura 51). Figura 51. Posición final del sistema de accionamiento. • Conectar el racor de entrada con el latiguillo que lleva al vaso de expansión. Esta unión ha de hacerse apretando el latiguillo contra la abrazadera lisa. Presione el latiguillo hasta cubrir completamente la abrazadera (véase figuras 52 y 53). Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 64 Figura 52. Racor de entrada y salida del sistema. Figura 53. Posicionamiento del latiguillo en racor de entrada. • Coloque las dos pinzas de alambre para evitar que se suelte. En el caso de que la abrazadera y el latiguillo de goma sean de diferente diámetro, deberá recurrir a su proveedor para que le sea recomendado el conector correcto (véase figura 54). Figura 54. Posicionamiento de pinzas de alambre en la abrazadera del racor. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 65 • Conectar el racor de salida con el latiguillo que comunica la presión al circuito de frenado. En caso de ser de diferente métrica los componentes, deberá recurrir a su proveedor para que le sea recomendado el conector correcto. • Conectar el latiguillo inferior con el racor de la pinza de freno (véase figura 55). Figura 55. Racor y purgador de pinza de freno. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 66 3.3.2. LLENADO Una vez que se hayan conectado todos los racores correctamente, asegúrese de que el vaso de expansión se encuentra limpio y de que no hay grasa, agua o residuos en el circuito de frenado. El objetivo de todos estos pasos, es evitar que queden burbujas de aire dentro de los conductos del circuito. • Coloque un recipiente bajo la pinza de freno. • Desenrosque la válvula de la pinza de freno para que salga todo el aire. • Abra la tapa del vaso de expansión y llénelo. • Probablemente, el líquido no llene todos los tubos del circuito por sí mismo. Para ayudar a que esto suceda, apriete y suelte la maneta lentamente repetidas veces. Cada vez que hace esto, el circuito se llena poco a poco. Llegará un momento en el que el líquido rebose por la válvula de la pinza. En ese momento, manteniendo apretada la maneta, cerrar la válvula. Si suelta antes de cerrar la válvula, el aire entrará de nuevo en el circuito formando burbujas (véase figura 56). Figura 56. Accionamiento de la maneta para cerrar la válvula. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 67 3.3.3. INSTRUCCIONES DE PRIMERA UTILIZACIÓN Hacer las comprobaciones pertinentes a velocidad moderada para familiarizarse con el nuevo sistema de frenos y su tacto antes de circular por la vía pública. • Compruebe en primer lugar la presión en parado antes de circular. Apriete la maneta en el taller y compruebe su tacto. • Trate de usar el freno en un lugar apartado para comprobar que funciona correctamente y no hay fugas. • Evite frenadas extremas hasta que no esté completamente familiarizado con la nueva maneta. • ¡No circule si su motocicleta no funciona adecuadamente! Acuda a un taller mecánico especializado. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 68 3.3.4. INSTRUCCIONES DE MANTENIMIENTO • ANTES DE CADA CONDUCCIÓN Compruebe el tacto de los frenos. Si este fuese muy blando, puede deberse a: a) Ha entrado aire en el circuito: para solucionar este problema, purgue el circuito de frenos b) Existen fugas. Compruebe si hay restos de líquido y en caso de que sea así, acuda a un taller para solucionar el problema. • DESPUÉS DE PASAR POR EL TALLER O LUGARES MUY SUCIOS Comprobar la limpieza de los discos de freno. En caso de estar impregnados de grasa, barro o aceite, limpiarlos completamente. Si no lo hace, no servirá de nada su maneta de freno radial. Es posible que sus pastillas de freno queden irrecuperables y deba sustituirlas. • CADA MES Asegurarse de que las pastillas no rozan permanentemente en los discos de freno. En caso de que suceda, reglar el sistema junto con la maneta-bomba. • CADA DOS AÑOS Vigile si los latiguillos están deteriorados o corroídos. Sustitúyalos si es así. Cambie el líquido de frenos. Es una operación que no debe hacerse nunca en un período superior a 4 años, ya que pueden formarse burbujas en el líquido envejecido y la eficacia de la frenada disminuirá peligrosamente. Líquido de frenos: La bomba de freno está diseñada para un alto rendimiento y por ello el circuito se rellenará con líquido DOT 4 o DOT 5.1, capaces de trabajar a altas temperaturas. Una reposición con otro líquido diferente podrá ocasionar problemas en el circuito, especialmente en las pinzas. De todos modos, la bomba tolerará también DOT 3. Las gomas empleadas en su Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 69 construcción y las superficies de aluminio son completamente resistentes a la corrosión de los líquidos. El líquido de frenos tiende a absorber la humedad del ambiente, por lo que si el circuito permanece con la tapa abierta, o las botellas de relleno no son cerradas correctamente, se deteriorará y el conjunto no funcionará adecuadamente. • MEDIDAS DE SEGURIDAD El líquido de frenos es tóxico e irritante, por lo que se han de llevar puestas gafas y guantes cuando se trabaje con él. ¡No circule si su motocicleta no funciona adecuadamente! El montaje de la maneta-bomba puede resultar complejo. Por ello, es altamente aconsejable que encargue esta tarea a un profesional. Acuda a un taller mecánico especializado en caso de dudas. Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 70 3.4. REPARACIÓN, SUSTITUCIÓN Y CAMBIO DE COMPONENTES • MANETA Al poseer una maneta atornillada, esta puede sustituirse por una más ergonómica o acorde con los gustos del usuario. En caso de caída y deformación o rotura de la maneta, esta es fácilmente sustituible. Para reponerla, tan solo es necesario un destornillador o llave torx de métrica 5. Esta operación puede hacerse sin herramientas ya que el dispositivo que ha adquirido ha sido pensado para un ajuste rápido y sencillo. Se seguirán las siguientes instrucciones: • En primer lugar, desenroscar y liberar el pasador del brazo de la maneta. Puede manipularse fácilmente con las manos (véase figura 57). Figura 57. Posición pasador del brazo. No se deben perder la pequeña arandela grower ni las arandelas planas que van debajo de la tuerca. Estas arandelas pueden serle útiles en los pasos siguientes. • Retirar la tuerca del vástago de la parte superior del brazo. Esta tuerca está moleteada. Guarde con cuidado la tapa de plástico que evita la entrada de suciedad por el orificio superior del brazo (véase figura 58). Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 71 Figura 58. Desmontaje tuerca para liberar vástago. • Ahora, la maneta, el protector del cuerpo y el brazo se encuentran libres. Cuidadosamente y asegurándose de tener todas las arandelas, sepárelos de la bomba de freno (véase figura 59). Figura 59. Desmontaje maneta del cuerpo de la bomba. • Coloque la maneta en su lugar y compruebe que la nueva posición de la maneta es la adecuada para usted antes de terminar el montaje. • Monte de nuevo el conjunto, apriete las tuercas moleteadas y asegúrese de que la maneta realiza su recorrido normalmente. ¡Compruebe que funciona adecuadamente antes de circular! Memoria Operación, diseño y montaje de un sistema de freno para motocicletas Germán Casanova Sánchez 72 • ANILLO DE GOMA La sustitución de las partes de goma es posible gracias a la posibilidad de desmontar el conjunto (algo que no sucede con otros fabricantes). Si nota que el líquido rebosa por los recovecos de la maneta, es posible que la junta de goma se haya deteriorado. Para su sustitución, siga los mismos pasos que se detallan más adelante para el tarado de la bomba de freno. • Tan solo deberá sustituir la junta antigua por una nueva. • RETÉN Solo podrá llevarse a cabo en un taller especializado y sustituirlo por uno adecuado. Los daños causados por la manipulación del conjunto no serán cubiertos por la garantía. Para cambiar el retén, han de seguirse los mismos pasos que de detallan más adelante para tarar la bomba de freno. • Una vez extraídos el vástago, el pistón y el muelle, desenrosque la tapa de la bomba de freno. La tapa no tiene ningún saliente, por lo que deberá introducir unos tornillos de métrica M2 en los agujeros roscados de la tapa. • A continuación, gire la tapa y sáquela fuera. • Extraiga el cilindro hidráulico con la ayuda de un extractor de rodamientos. No se encuentra sometido a presión por lo que tan solo deberá ejercer la fuerza necesaria para arrancar el sellador de juntas reseco. • Extraiga el retén, que ahora se encuentra libre. • Limpie perfectamente los restos de sellador de juntas que queden en el alojamiento e introduzca el nuevo retén. • Impregne el cilindro con sellador de juntas, (Wurth o similar) e introdúzcalo en el interior de la bomba. • Coloque de nuevo la tapa, retire los tornillos y monte el resto de elementos.