Todo vehículo automóvil necesita de un elemento que genere la fuerza necesaria para poder iniciar el movimiento, el motor, y en contrapartida, otro sistema capaz de contrarrestar dicha fuerza, el sistema de frenado.
La necesidad del sistema de frenado es incluso anterior a los propios automóviles y se remonta a los tiempos de los carruajes de caballos y otros vehículos de tracción animal, cuando resultaba necesario mantener la inmovilidad sin desenganchar los animales y modular la velocidad en los descensos o pendientes. La capacidad de tiro de los animales superaba con creces su poder de retención, a lo que se añade que los imprevistos del camino podían asustar a los animales que por instintivo reflejo de huida incrementaban su velocidad.
La presencia del freno se hizo habitual en los carruajes de caballos de carga y los destinados al transporte de pasajeros. Consistía en una palanca, accionada por el conductor, que presionaba un taco de madera (o cuero) contra la rueda para frenarla por fricción. Este sistema dejó de ser viable con la introducción del neumático de caucho vulcanizado. Así mismo, con la mayor potencia y velocidad desarrolladas por los automóviles, fue necesario un sistema más eficaz que aportase un mínimo de seguridad.
Resulta cuanto menos anecdótico que el primer vehículo automóvil patentado e históricamente reconocido como tal careciese de sistema de frenado, lo cual condujo a su creador Karl Benz a un accidente durante una demostración pública en 1887, revelándole su extrema necesidad.
Prototipo 3 de Benz Patent-Motorwagen equipado con frenos de taco de cuero
La evolución del sistema de tacos de fricción fue creada por Gottlieb Daimler en 1889. El mecanismo consistía en una banda de acero flexible que rodeaba por el exterior un tambor situado en el eje trasero; al aplicar la palanca, la banda se contraía presionando y frenando el tambor. Posteriormente, en 1899, el propio Daimler sustituyó la banda por un cable acerado anclado por un extremo al chasis del vehículo, haciendo más fácil su utilización.
Estos sistemas fueron los primeros frenos de tambor cuyas limitaciones y defectos fueron descubiertos casi a la par que su creación. Con el uso continuado, el freno se calentaba y estiraba, dejando de ejercer fuerza al cabo de escasos segundos; en el caso de que ocurriese en una pendiente, el conductor no podía más que dejar que el vehículo marchase según la inercia de su peso, desplazándose con cierta peligrosidad. Otro defecto considerable era el hecho de carecer de protección contra los elementos medioambientales y el polvo, permitiendo la degradación de sus componentes rápidamente que hacía necesario su reemplazo cada 400 km aproximadamente.
Daimler Stahlradwagen (1889) equipado con freno de banda
Pese a que en 1901 Wilhelm Maybach diseñó el primer freno de tambor interno, los frenos de tambor actuales están basados en el sistema ideado en 1902 por Louis Renault (fundador junto a sus hermanos de la marca de automóviles Renault). Su sistema utilizaba unas zapatas revestidas de material específico de fricción para presionar el tambor desde la parte interna. Las zapatas se expandían mediante una leva que, a su vez, era accionada por un cable acerado cuando el conductor presionaba el pedal de freno. El nuevo sistema eliminó los principales problemas del sistema anterior, pues las zapatas no perdían efectividad mientras se mantenían presionadas y al no estar en contacto directo con el exterior aumentaba su durabilidad, resultando efectivo durante más de 16.000 km sin ser necesaria la sustitución, aunque sí el reajuste. El principal problema de este sistema era que el conductor debía ejercer gran fuerza sobre el pedal para lograr una frenada efectiva.
Vista exterior e interior del freno de tambor de un Ford Model T (1924)
En Gran Bretaña, el sistema de tambor tuvo que pelear con el freno de disco patentado, también en 1902, por F.W. Lanchester. El inglés creó un sistema con un principio de funcionamiento muy parecido al utilizado en la actualidad, cuyo mayor problema fue el uso de un recubrimiento de cobre para las pastillas que presionaban el disco. El chirrido del roce de metal con metal resultaba sumamente molesto tanto para conductores como peatones, hasta que en 1907 Herbert Frood (fundador de la marca Ferodo) solucionó dicho inconveniente utilizando amianto impregnado en resina de alto punto de fusión como recubrimiento de las pastillas. Este sistema también era accionado de forma mecánica y no fue hasta la década de los 50 que el freno de disco se popularizó, siendo introducido en Europa por los fabricantes Jaguar (C-Type) y Citroën (DS).
Patente de F.W. Lanchester (1902) junto al freno de disco de un Jaguar C-Type (1950)
La mejora de los caminos, así como el incremento de la potencia y velocidad de los vehículos, generó la necesidad de aumentar aún más la capacidad de frenado de los vehículos. Inicialmente, se pasó de utilizar frenos únicamente en el eje trasero o el delantero a incorporarlos en las cuatro ruedas, aunque el mayor avance en este aspecto se produjo en 1918. En ese año, Malcolm Loughead fabricó por primera vez un sistema de freno en las cuatro ruedas de mando hidráulico. Cuando el conductor accionaba el pedal de freno, el fluido era impulsado por un cilindro a través de unas canalizaciones hasta otro cilindro que empujaba las zapatas contra el tambor. El sistema se implementó por primera vez en un coche de producción en 1920, aunque su aplicación se limitó durante un buen tiempo a los coches de lujo. En 1939, el fabricante americano Ford adoptó dicho sistema para sus vehículos de gama media y baja, propiciando su popularización y posterior aplicación general.
Los sistemas de frenos utilizados en la actualidad difieren poco en su principio de funcionamiento con respecto a este último, aunque se han mejorado sustancialmente los materiales empleados y la precisión de mecanizado de los componentes. El mayor avance de los últimos 50 años fue desarrollado por la marca Bosch y se introdujo por primera vez en un coche de producción en 1972, en el Mercedes Benz Clase S. El sistema ABS (del alemán AntiBlockierSystem), consiste en un dispositivo capaz de modular la fuerza de frenado para evitar que las ruedas se bloqueen y pierdan adherencia con el suelo, aumentando la eficacia de frenado. En multitud de mercados alrededor del mundo, los fabricantes de automóviles están obligados a equipar estos dispositivos de serie en sus vehículos por la mejora en la seguridad que supone tanto para peatones como para conductores, pues además de reducir las distancias de frenado en condiciones de baja adherencia, mantiene la capacidad de guiado direccional del vehículo.
