Nesse post iremos fazer uma abordagem sobre os itens que compõem os sistemas de freios convencionais, fazendo o detalhamento do funcionamento e aplicação de cada um deles nos veículos, de forma sequencial, iniciando no pedal e partindo até os atuadores nas rodas.
Os componentes que serão abordados aqui são:
· Pedal de freio
· Barra de balanço
· Servo freio
· Cilindro Mestre
· Linhas rígidas de fluido
· Linhas flexíveis de fluido
· Pinças de freio
· Discos de freio
· Freio a tambor
Pedal de freio
O pedal de freio é o responsável por receber a força aplicada pelo piloto, multiplica-la e enviá-la ao sistema, é o primeiro item na ordem de frenagem. O entendimento básico desse componente baseia-se no princípio da alavanca, onde a força aplicada em um ponto é multiplicada pela relação entre as distâncias A e B por um pivô, vide exemplo:
Figura 1: Representação esquemática do funcionamento de um pedal de freio.
Barra de balanço
A barra de balanço é responsável por realizar a distribuição da força vinda do pedal para os circuitos independentes (dividindo a força a ser direcionada a cada eixo por exemplo), no caso da utilização de cilindros mestres simples, que tem um único pistão. O funcionamento pode ser esquematizado da seguinte forma:
Figura 2: Representação esquemática do funcionamento de uma barra de balanço.
Servo Freio
O servo freio é um mecanismo que funciona através da diferença de pressão entre o vácuo gerado no motor ou na bomba de vácuo e a pressão atmosférica, aumentando a magnitude da força resultante sobre o cilindro mestre, e exigindo assim, menos força do motorista no processo de frenagem. Geralmente esse componente é aplicado a veículos de maior porte, onde só a força do motorista não seria o suficiente para realizar frenagens a desacelerações muito altas com eficiência.
Figura 3: Representação esquemática da composição de um servo freio.
Cilindro mestre
O cilindro mestre é o grande responsável pela pressurização do fluido de freio no sistema de freios, podem ser simples, ou duplos, de acordo com o número de pistões alinhados. Devido ao princípio de pascal, a pressão é a mesma em todos os pontos do sistema com a presença de fluido, logo, tem um papel importantíssimo no processo de frenagem, e qualquer defeito neste componente, por exemplo de vedação/vazamento, pode comprometer muito a segurança, tirando parcialmente ou totalmente a capacidade de frenagem.
Figura 4: Vista em corte de um cilindro mestre duplo.
Figura 5: Vista em corte de um cilindro mestre único.
Linhas rígidas de fluido
As linhas rígidas de freio são geralmente feitas em cobre ou alumínio com uma proteção de plástico ou borracha em seu exterior, e apresentam um preço consideravelmente baixo. Nos carros convencionais podem ser encontradas na parte inferior do veículo, mas geralmente não muito expostas as adversidades do terreno, uma vez que podem ser danificadas facilmente por choques, comprometendo o potencial de frenagem.
Figura 6: Tubulação de cobre que pode ser utilizada para fins de linhas rígidas automotivas.
Linhas flexíveis de fluido
Também conhecidas como “aeroquips” são responsáveis por levar o fluido de freio até as partes móveis do carro, pois por sua capacidade de flexibilidade, pode acompanhar os movimentos da suspensão e direção do carro. Além de um custo mais elevado, apresentam uma maior dilatação volumétrica em relação as linhas rígidas, mas tem um papel essencial para os sistemas de freios automotivos.
Figura 7: Linha flexível de freio com conexões.
Pinças de freio
A pinça de freio é aplicada a força transmitida pelo circuito hidráulico aos discos de freios fixados nas rodas. A pressão aplicada no êmbolo (ou pistão) interno da pinça gera uma força que em conjunto com as pastilhas de freio, contendo material de fricção, pressionando o disco de freio, ocasionando o atrito, que dispersa a energia cinética em forma de calor. Podem ser fixas ou deslizantes, e de um ou mais pistões. No primeiro caso o êmbolo da pinça empurra a pastilha que se move em sentido ao disco que, ao contato, gera uma reação que empurra a pinça no sentido contrário fazendo com que ela flutue/deslize. Já no segundo caso a pinça fica fixa, e o disco é pressionado igualmente dos dois lados e o sistema não se movimenta.
Figura 8: Aplicação da força em pinça de pistão único a esquerda e duplo a direita.
Figura 9: Exemplo de pinça fixa a esquerda e deslizante a direita.
Em posts anteriores foi abordado uma análise completa sobre os tipos de pastilhas, confiram em https://www.rampagebaja.com/post/pastilhas-de-freio.
Discos de freio
Componente fixado geralmente na roda ou eixos e que realiza a frenagem através da sua redução de sua rotação. Recebe uma força normal vinda do sistema hidráulico em conjunto com o contato do material de fricção (pastilhas de freio), fazendo com que a energia cinética do movimento do conjunto das rodas se disperse em forma de calor principalmente, reduzindo a velocidade de movimento e consequentemente parando o veículo. É um item estruturalmente crítico, e seu dimensionamento deve ser feito cuidadosamente, de acordo com as necessidades de cada tipo de veículo. Os discos podem ser sólidos, ou ventilados no caso de necessidade maior dissipação de calor (alta performance).
Figura 10: Disco de freio perfurado (ventilado) com pinça posicionada.
Freios a tambor
Atua de uma forma diferente do que o freio a disco, também utiliza o mesmo fenômeno que é o atrito, mas aqui aplicado pelas sapatas de freio (ou lonas), contra a superfície interna do tambor que está girando junto com as rodas, e através do mesmo princípio de dissipação de energia cinética por calor, a velocidade em que está girando o conjunto diminui até a parada.
Figura 11: Vista dos componentes de um tambor de freio.
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Bibliografia
http://www.gerardobastos.com.br/produto/servo-freio/?rel=carro
http://ummonteemais.blogspot.com/2015/06/servo-freio.html
https:/www.confea.org.br/sites/default/files/uploads-imce/contecc2016/mecanica/projeto%20de%20um%20sistema%20de%20freios%20de%20um%20veiculo%20off-road.pdf
https://www.freiosbreque.com.br
Curso Mecânico automotivo de freios convencionais - SENAI SP - Aula 4 - Acesso em dezembro de 2020: <https://slideplayer.com.br/slide/381519/>
https://www.rampagebaja.com/post/os-tipos-de-linhas-de-freio-suas-fun%C3%A7%C3%B5es-e-aplica%C3%A7%C3%B5es
https://www.rampagebaja.com/post/pastilhas-de-freio
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