Caliper De Freno

Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Civil Mecánica.

Proyecto de Elementos Finitos

Caliper

Autor: Carlos Loosli M. Docente: Luiz Quiroz Ayudantes: Carlos Pacheco Joaquín Rodríguez Fecha: 23-11-2009

Introducción
En un automóvil común es normal que utilice frenos de disco en las ruedas delanteras, pues estas son las que absorben la mayor parte dela fuerza de frenado, un 70% aproximadamente, por lo que deben tener una muy alta eficiencia. Los Frenos de Disco son muy eficientes pues disipan muy bien el calor pues el disco de freno está en su mayor parte expuesto al ambiente logrando ser enfriado por el aire durante el recorrido del vehículo, además se limpian rápidamente pues si se ensucian con barro por ejemplo que suele pasar en un díade invierno este se desliza por el disco debido a la fuerza centrífuga. Dos ventajas muy importantes en comparación con los frenos de tambor.

Fig. 1: Esquema del Sistema de Frenos de una automóvil El principio de funcionamiento de los frenos de disco es muy simple, simplemente se trata de empujar dos pastillas contra el disco de freno por medio de presión hidráulica, cuando las pastillas oprimeneste disco reducen su velocidad o lo detienen, y con ello detienen el movimiento del automóvil.

Fig. 2: Principio de funcionamiento de un freno de discos

Tipos de Frenos de Disco
Para cumplir el principio de funcionamiento existen varios diseños, pero en general tienen prácticamente las mismas partes, sin mucha variación. Estas se pueden apreciar en la figura 3.

Fig. 3: Partes de unfreno de disco

Sin embargo existen tres tipos de frenos de disco que se utilizan en general.  Frenos de Disco de Pinza Corrediza

Fig. 4: La presión hidráulica aplicada al pistón hace que este presione a la pastilla y este ultimo a su vez al disco de freno, deslizándose el caliper a través de guías presionando al disco en ambos lados

 Frenos de Disco de Caliper Fijo.

Fig. 5: El caliperse mantiene fijo, y se aplica presión hidráulica a los dos pistones que a su vez mueven las pastillas entrando estas últimas en contacto con el disco de freno deteniendo su movimiento.

 Frenos de Disco de Caliper Fijo con cuatro Pistones

Fig. 6: Ídem a la explicación anterior. Hay que tener en cuenta que para todos los tipos de frenos de disco las pastillas están casi rosando al disco defreno. Por lo que es muy importante que se disipe bien el calor.

Hay modelos de Caliper con más de 4 pistones, dados para cada solicitación.

Caliper Seleccionado
El caliper seleccionado es de 4 pistones, el material es Aluminio 2219, que es seleccionado para la construcción del caliper por su bajo coeficiente de expansión térmica, alto modulo de elasticidad entre otras propiedades que lohacen ideal para este tipo de solicitaciones. Densidad Modulo de Young Coeficiente de Poisson 2.700 (kg/m3) 7.38e10 (Pa) 0.33

Fig. 7: Caliper seleccionado para ser analizado.

Fig. 8: Caliper simplificado geométricamente a partir del original.

Fig. 9: Caliper inventado a partir del original

Si bien el freno de disco seleccionado consta de varias partes unidas por pernos, estas sesimplificaron y se constituyo un caliper de una sola extrusión, lo más parecido posible a el caliper real.

 Geometría Utilizada:

Fig. 10: Parte del plano del caliper a utilizar en el análisis, estos son unos cortes que se realizaron para describir mejor el diseño del caliper

Fig. 11: Vista de planta del caliper simplificado a analizar

Fig. 12: Vista Frontal del caliper simplificado

Fig.13: Vista de frente del caliper inventado, las cotas solo describen las patas de sujeción a la masa del automóvil, pues el resto de su geometría es idéntica a la del otro caliper.

En el anexo A, se entregan los planos originales del caliper seleccionado.

 Funcionalidad geométrica.

Fig. 14: Los cilindros del Block son los encargados de entregarle la presión hidráulica al pistón, para...