Frenos de disco

Frenos de Disco
Ing. Jim Palomares Anselmo

Introducción
• Frenos de disco, es el término utilizado para
describir los frenos que utilizan un rotor (al que
se le llama disco), y una mordaza (al que se le
llama Cáliper). Ver figura siguiente.
• El disco gira con la rueda. Cada lado del disco es
una superficie de fricción, la mordaza está fija a
una placa o a la suspensión.
• La mordaza va montada sobre el disco y envuelve
al pistón o pistones y al conjunto de pastilla y
balata (estos últimos a cada lado del disco).

Introducción
• El pistón o pistones hidráulicos convierten la
presión hidráulica del cilindro maestro (bomba
principal), en la fuerza necesaria para apretar las
balatas contra el disco. Esto genera la fricción
necesaria para frenar.
• Todos los discos de freno trabajan igual, sin
embargo, el espesor y la construcción de los
discos pueden variar, afectando la rapidez de
disipación de calor. Se emplea una lámina
metálica para proteger el lado interno (lado que
va hacia dentro del vehículo o dentro de borda),
contra las salpicaduras durante el movimiento.

Introducción
• El lado externo (lado que va hacia fuera del
vehículo o fuera de borda), está protegido por
el aro de la rueda.
• Las mordazas de los frenos de disco se pueden
agrupar en tres tipos básicos: 1) .- La mordaza
flotante, 2).- La mordaza deslizante y 3).- La
mordaza fija. Ver siguientes figuras:
• La primera mordaza en crearse fue la mordaza
fija. Las mordazas flotantes y las deslizantes
funcionan del mismo modo básico.

Introducción
• L a diferencia entre las mordazas flotantes y
deslizantes se encuentra en los medios que se
emplean para sujetar las mordazas, lo que
permiten que floten o deslicen en dirección
lateral.

Mordazas flotantes
• L amordaza flotante se caracteriza por que
tiene libertad para flotar lateralmente en sus
pernos de montaje.
• Posee un pistón hidráulico grande del lado
interno (lado que va hacia dentro del
vehículo), algunos tienen dos pistones o más,
que se encuentran hacia el lado interno del
vehículo.
• En la figura siguiente, la caja de la mordaza
está hecha de una sola pieza vaciada, que en

Mordazas flotantes
• general es de hierro colado o aluminio.
• Existe en la mordaza un cilindro que contiene al
pistón grande del lado interno.
• Un agujero de entrada de fluido está conectado
al fondo del cilindro de la mordaza.
• También existe un agujero semejante, que no se
muestra en la figura, para la válvula de purga.
• Dentro del cilindro está el pistón y su sello de
sección cuadrada. Ver la figura siguiente.

Mordazas flotantes
• En la figura anterior el sello se aloja en el
cilindro y roza a presión con el diámetro
exterior del pistón, obteniendo un ajuste
hidráulico entre pistón y pared del cilindro.
• El pistón que se muestra está hecho de acero
plateado y pulido. Algunos pistones se
fabrican de plásticos fenólicos, que son de
materiales muy resistentes.
• De la anterior figura se observa un escalón
ranurado en el extremo exterior del cilindro.

Mordazas flotantes
• De la figura anterior, una capucha de hule se
ajusta contra el escalón ranurado. La función de
la capucha es evitar que entre agua, polvo u otros
contaminantes al cilindro.
• En la figura de la diapositiva # 11, observamos un
sensor de desgaste. El que se muestra está fijo a
la pastilla interior, aunque algunos se sujetan en
la pastilla externa. Este sensor se fabrica con
acero de resorte.
• Cuando las balatas se gastan, el extremo del
sensor hace contacto con el disco y emite un

Mordazas flotantes
• sonido de alta frecuencia (chillido, rechinido),
para advertir al conductor. Ver figura siguiente.
• Algunos vehículos vienen equipados con un
sensor eléctrico de desgaste. Cuando las balatas
se desgastan y el sensor hace contacto con el
disco, se enciende la luz de advertencia de
frenos.
• Otra forma de sensor de desgaste lo conforma el
sensor táctil. Cuando las balatas se desgastan, se
establece una pulsación que advierte al chofer.

Mordazas flotantes
• En la figura de la diapositiva # 11, la mordaza
muestra cuatro orejas en los extremos. Cada
una lleva instalado un buje de hule.
• La mordaza se mantiene en su lugar, mediante
los pernos de montaje que están atornillados
en una base y esta a su vez es parte de la
suspensión.
• La mordaza puede moverse libremente o
flotar en sus bujes en dirección lateral sobre
los pernos.

Mordazas flotantes. Funcionamiento
• Cuando se introduce presión hidráulica por
detrás del pistón (ver las dos siguientes
figuras), ejerce una fuerza sobre el pistón que
lo mueve hacia afuera del cilindro y fuerza la
pastilla y balata contra el disco. Esta fuerza
tiende a mover la mordaza móvil hacia el
interior del vehículo.
• La mordaza móvil, empuja la pastilla hacia el
lado interno del vehículo y hace friccionar la
balata con el disco. De esta manera se crea la
fricción necesaria para el frenado.

• La siguiente figura muestra un acercamiento
de la mordaza móvil, el pistón, el sello y la
capucha en el momento de aplicar y liberar los
frenos.
• El pistón se mueve hacia afuera del cilindro. La
fricción entre el pistón y el sello tiende a jalar
la cara interior del sello con todo pistón y la
ranura en ángulo del cilindro permite que esto
suceda.

• Notamos en la figura anterior que para una
frenada, el pistón no se mueve con respecto al
sello (por que este es elástico), pero si se mueve
con respecto al cilindro.
• Al irse gastando las balatas, el pistón se desplaza
poco a poco hacia afuera del cilindro, entonces
cada vez más se acumula más fluido detrás del
cilindro. El cilindro maestro (bomba principal)
suministra este fluido adicional. Esta es la razón
por la que los cilindros maestros, poseen menor
volumen en un depósito, cuando tienen frenos de
disco y frenos de tambor.

Mordazas flotantes. Variaciones en el diseño
• Las principales diferencias en el diseño se
encuentra en los elementos que se emplean
para sostener y mantener en posición a la
mordaza, pastillas y balata y así reducir los
ruidos, traqueteos y rechinados.
• En la siguiente figura, observamos un resorte
de sujeción de pastilla que da a la parte
interna del pistón.

• En la siguiente figura, lleva en la pastilla
externa un resorte de antivibración. Los
tornillos de sujeción llamados pernos de
posicionamiento de mordaza – ancla, se
instalan utilizando posicionadores.

• En la siguiente figura, los tornillos de sujeción
se llaman pernos guía y se instala mediante
estabilizadores. También los pernos poseen un
broche antivibración. En lugar de estar
atornillados en la placa de anclaje, estos
tornillos guías están atornillados en la
mordaza.

• En la siguiente figura, la mordaza utiliza un
sujetador de resorte que va fijo a la pastilla
externa. También podemos observar los
agujeros de localización. Todos estos
sujetadores, resortes, broches, son
importantes para evitar el traqueteo o el
rechinado de las pastillas.

• En la siguiente figura podemos observar una
mordaza con agujeros largos para colocar los
pernos largos, en el lado interno. Estos
tornillos llevan capuchas protectoras, para
proteger a la camisa (bocina) y agujeros de la
corrosión. Vemos que también existen bujes.

• En las dos figuras siguientes, podemos
observar en la primera figura que un anillo
metálico moldeado sujeta la capucha.
• En la segunda figura, podemos observar una
mordaza flotante con dos pistones. Los dos
pistones trabajan al mismo tiempo.

Mordazas deslizantes
• La mordaza deslizante se desliza sobre las
superficies en forma de “V”.
• La figura siguiente muestra una mordaza
sostenida por una cuña sujetada por un
tornillo.

Mordazas deslizantes
• En las tres siguientes figuras, podemos observar
en la primera figura un diseño parecido con la
diferencia que la cuña está sujetada mediante
chavetas en vez de tornillo.
• En la segunda figura, se muestra otra versión, los
broches de sujeción, y los resortes antivibración
están atornillados en los extremos longitudinales
de la mordaza.
• En la tercera figura, muestra una mordaza
deslizante parecida, pero con dos pistones
internos.

Mordazas deslizantes. Funcionamiento
• En la siguiente figura, observamos que cuando
se aplican los frenos, el líquido de freno
ingresa al cilindro empujando al pistón que a
su vez oprime la pastilla y balata interna
contra el disco. Al mismo tiempo a través del
puente de la mordaza, se jala la balata externa
contra el disco.
• Cuando se aplican los frenos, el sello del
pistón se flexiona elásticamente. Cuando se
suelta el pedal de freno el sello de hule del

• pistón tiende a regresar a su forma original.
• A medida que se desgasta la balata, el pistón
sale poco a poco hacia afuera del cilindro,
almacenando más líquido de freno detrás del
pistón.

Variaciones de diseño
• Al igual que las mordazas flotantes, las
variaciones del diseño de la mordaza deslizante
se diferencian por los broches, cuñas, retenes y
resortes antitraqueteo o anticascabeleo.
• En la siguiente figura, observamos el yugo de la
mordaza. Este diseño emplea dos pistones en el
mismo cilindro. Un pistón actúa sobre la pastilla
interna actuando sobre el otro pistón que empuja
al yugo.
• El yugo empuja la pastilla y balata contra el disco.

Mordazas traseras
• Cuando se colocaron las mordazas en las ruedas
traseras, surgió la pregunta ¿Qué hacer con el
freno de estacionamiento?
• El primer freno de estacionamiento, fue el que
llevaba un freno de pastilla en la mordaza. A este
sistema se llama freno de estacionamiento no
integral.
• Cuando salieron las mordazas flotantes y
deslizantes, se hizo más práctico integrar un freno
de estacionamiento. Se le denomina de tipo
integral.

Mordazas traseras con frenos de
estacionamiento no integral
• En las dos siguientes figuras, podemos observar
en la primera figura un disco y tambor que se
utiliza en frenos de estacionamientos no
integrales. El conjunto de disco tiene una forma
semejante a la de un sombrero en cuyo interior
trabaja un freno de tambor.
• En la segunda figura, al aplicar el freno de
estacionamiento, se jala una palanca para que las
zapatas hagan contacto con el tambor.

estacionamiento no integral

estacionamiento integral
• Se describirán dos métodos. El primer método
utiliza una rosca, y el otro un mecanismo de
bola y rampa. Existen otros métodos como la
acción de una leva.
• En la siguiente figura, el cable del freno de
estacionamiento está enganchado a una
palanca de la mordaza. Cuando se aplica el
freno de estacionamiento el cable jala la
palanca y el resorte la regresa.

• En la siguiente figura, observamos un corte
transversal de una mordaza que emplea un
tornillo de gran avance para aplicar el freno de
estacionamiento.
• Cuando se aplica el freno de estacionamiento la
palanca hace girar al tornillo. El diente externo a
la tuerca (que contiene al tornillo) se desliza en
forma lateral. La rotación del tornillo mueve la
tuerca lateralmente, presionando al cono contra
el pistón y este a su vez contra la pastilla interna.

• En la siguiente figura, observamos una
mordaza trasera cuya palanca está asegurada
al eje de operación. Existen tres bolas de
acero que se encuentran entre las caras
opuestas del eje de operación y el tornillo de
empuje, en la cual se instala a un ajustador
automático dentro del pistón.

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