Como funciona o Freio a Tambor ?


tamb1Equipando grande parte da frota dos carros fabricados no Brasil, o freio a tambor é um sistema antigo, no entanto muito durável e funcional, qualidades que ainda o seguram no mercado.
O sistema básico de um freio a tambor consiste de duas sapatas, um cilindro de freio, tambor, espelho, molas, um regulador e o sistema de freio de emergência (o popular freio de mão.). Todos esses componentes trabalham juntos, de modo que a falha ou quebra de qualquer um deles pode acarretar a perca de frenagem.

Componentes:

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Espelho:

Também chamado de Back-plate, o espelho tem a função de alinhar o conjunto, ora as sapatas e o cilindro mestre estão fixos ao espelho e este precisa estar alinhado para prover o ponto ideal de contato de contato entre sapata e o tambor de freio, caso o espelho esteja desalinhado o ponto fica comprometido, ocorrendo desgaste prematuro de algumas das sapatas.

Sapatas e Lonas:

As sapatas alojam as lonas de freio. As lonas feitas de amianto têm como característica a sua estabilidade de atrito durante sua vida útil, as lonas duram mais que as pastilhas de freio e causam o mínimo de desgaste do material de fricção. Outra característica marcante da lona de freio é a resistência ao Fade, que é a perda de eficiência em virtude das altas temperaturas entre tambor e lona, a lona consegue se recuperar rapidamente.

Disposição das sapatas:

Fixas: O conjunto é fixo ao espelho.

  • Fixo – Simplex: O seu uso é generalizado em veículos leves. Composto por um cilindro de roda de duplo efeito que promove a auto energização.
  • Fixo – Duplex: O conjunto é munido de dois cilindros de roda de efeito simples e também desempenham a auto energização, porém apenas para frente.

Flutuante: As sapatas estão dispostas de maneira à sempre desempenhar a auto energização em ambas, proporcionando um desgaste mais uniforme nas duas sapatas. O curso do pedal de freio é mais longo nesse tipo de conjunto.

Cilindro de freio:

Tem a função de acionar as sapatas via pressão hidráulica do fluído de freio. Em geral é feito de ferro fundido e é composto por pistão, gaxetas de vedação e mola centralizadora. O cilindro de freio possui também tipos diferentes, são eles: Efeito simples, duplo efeito, duplo efeito com diâmetros diferenciados.

Efeito Simples:  Composto apenas por um pistão, o pistão através do fluído pressurizado faz o movimento de avanço e retorno.

Efeito Duplo:  São dois pistões de mesmo tamanho, um para cada sapata.

Duplo efeito com diâmetros diferenciados: É usado em conjuntos em que apenas uma sapata é provida de auto energização, logo o lado do cilindro mestre que possui maior diâmetro está ligado a sapata que não dispõe de auto energização para que uma maior força seja aplicada na mesma.

Molas:

São as chamadas molas de retorno, pois sua função é retornar as sapatas a sua posição inicial depois de sessada a força no pedal de freio.

Tambor:

Feito de ferro fundido, no entanto ele possui uma pequena percentagem de carbono na sua composição. Acontece que por causa desse carbono e devido ao tambor ter uma lenta dissipação do calor, esses pontos de carbono tendem a subir em direção à maior temperatura, ou seja, a superfície de atrito, formando “bolinhas” azuladas. Quando a temperatura cai essas bolinhas tornam – se extremamente duras, pois o pico de temperatura foi tão alto que praticamente causou uma “têmpera”. Devido a esse fenômeno ocorrem trepidações na frenagem.

A função principal do tambor é formar a superfície de atrito com a qual a lona de freio ira ser comprimida.  O tambor também serve como tampa para o sistema evitando entrada de poeira ou qualquer outro detrito, porém ele não é vedado e com certeza será atingido em passagens inundadas. Rolamentos de roda também estão alojados no tambor.

Tipos de tambor:

 

tamb3Tambor aletado: Muito usado no passado e pouco usado atualmente, sua grande sacada é ter aletas como nos motores a ar, que possuem a mesma função: Refrigerar. Ele refrigera pela sua área de troca de calor ser maior provendo um arrefecimento eficiente.

Tambor com molas: Tambor com molas tem como objetivo amortecer as vibrações transmitidas ao pedal durante a frenagem de pequena e média intensidade.

Regulador automático:

Ao pisar no pedal de freio, este precisa responder prontamente. Contudo as lonas sofrem desgaste com o uso, e então aquela pequena distância entre ela e o tambor fica maior, se a distância aumenta o cilindro mestre precisa compensa – la com mais fluído, e então o pedal de freio fica com maior curso. Para evitar esse inconveniente foi incorporado um sistema de regulagem automática para compensar o desgaste das sapatas, quando em virtude desse desgaste a distância da sapata para o tambor aumentar, o braço de regulagem avança a engrenagem do regulador automático em um dente que por meio de um parafuso que vai deslocando a sapata para próximo do tambor de acordo com seu desgaste, ou seja, à medida que ela se desgasta o regulador vai compensando essa distância, porém até certo ponto. Chega um momento em que não há mais condições de freio no tambor devido ao desgaste já crítico da lona, o correto é preventivamente fazer uma vistoria no sistema lixando ambas as lonas e tambores, caso a lona esteja muito desgastada (o limite é de 1 mm em relação aos rebites.) e mesmo o assim continuar sendo usada o desgaste chegará ao nível dos rebites que encostaram no tambor arranhando-o, depois disso só com a retífica, porém essa prática não é aconselhável, então a troca do tambor é o correto.tamb4

Tipos de regulagem:

  • Regulagem única:
    Possui um coeficiente de desgaste já fixo no sistema, a regulagem só ocorre se o desgaste ultrapassar este valor. Utilizado em freios a tambor do tipo Fixo.
  • Regulagem progressiva:
    Esse sistema não corrige o desgaste no momento em que ele ocorre e sim quando o carro é freado em movimento de ré, depois disso a alavanca avança o dente e aproxima as lonas do tambor.
  • Regulagem por freio de estacionamento:
    O ajuste ocorre apenas se acionar o freio de estacionamento.
  • Regulagem progressiva (sapatas flutuantes.):
    Neste sistema não basta apenas andar de ré, o carro precisa ser brecado para que ocorra o ajuste. Depois de ultrapassado o coeficiente de desgaste o regulador já avança um dente, porém só aproximam do tambor quando se freia o carro de ré, ao soltar o freio à mola de retorno pressiona a alavanca girando o parafuso do

Freio de estacionamento:

Embora o freio de estacionamento deve seja acionado mecanicamente independente do sistema principal, já existem carros nos quais o sistema de acionamento é elétrico, acionado por um botão. Entretanto, algumas legislações existem que o freio de estacionamento possua um sistema mecânico independente. Este consiste de um cabo de aço ligado a um mecanismo de alavanca, e este por fim, conectado as sapatas. Quando puxamos a alavanca do freio de mão, o cabo é acionado e comprimindo as sapatas contra a parede interna do tambor.tamb5

Funcionamento

O princípio é o mesmo do freio a disco, quando o veículo está em movimento ele acumula muita energia cinética, para reduzir a velocidade ou para-lo completamente, é preciso dissipar essa energia. O sistema de freio a tambor também executa essa tarefa através do atrito, mas nesta aplicação, o contato ocorre entre a lona e a parede interna do tambor de freio.

Quando acionamento o pedal do freio, pressurizamos a linha de fluído de freio até as rodas, este transmite a pressão por ser um fluído incompressível. Essa pressão gera no pistão do cilindro de freio (aquele que fica dentro da tambor) uma força de compressão que empurra as duas sapatas contra a parede do tambor. Como o material da lona (rebitada na sapata) e o tambor desenvolvem um grande coeficiente de atrito, a força de atrito gerada vai reduzir a velocidade da roda, que está conectada ao tambor de freio.

Quando aliviamos a força no pedal de freio, as sapatas precisam retornar a sua posição inicial. Para isso, molas conectadas as duas sapatas, puxam esta para sua posição de repouso, consequentemente retornando os pistão do cilindro de freio da roda.

A energia cinética do veículo é então absorvida pelo tambor de freio por atrito, e então dissipada para o meio ambiente por transferência de calor, esta ocorre por condução.

Auto energização (Brake factor)

Auto energização é uma vantagem mecânica que ocorre, particularmente, no funcionamento de sistemas de freios a tambor reduzindo o esforço do motorista no acionamento eficaz do sistema de freios.

A auto energização ocorre no momento que acionamos o sistema de freios, quando a pressão desenvolvida pelo cilindro mestre chega aos cilindros de roda, estes empurram as sapatas contra a parede do tambor com determinada força. Entretanto, a parede do tambor exerce uma força reativa, contrária e na direção oposta, ocorrendo então a redução da velocidade. Além da reação, um força de atrito é gerada e esta tende a arrastar a sapata junto com o tambor de freio, que está girando.

Entretanto, os momentos gerados por essas forças não são iguais, visto que são duas sapatas em lados opostos. Então, ocorre na sapata do lado esquerdo, um auto energização menor, pois a força de frenagem exercida pelo pistão do cilindro de roda produz um momento que faria a sapata esquerda girar no sentido contrário ao movimento da roda. Enquanto as forças reativas e de atrito, na respectiva sapata, geram momentos que tendem a girar a sapata no sentido de giro da roda. Portanto, o que ocorre é uma redução da força de frenagem na sapata esquerda. Enquanto que a sapata direita, a força exercida pelo cilindro de roda na sapata direita, faz com que esta tenha a tendência a girar no sentido de giro da roda, e assim, reduzindo o esforço para brecar a roda.

Alguns veículos dispõem de mecanismos que acionam as duas sapatas de forma que, as duas desenvolvam o mesmo nível de autoenergização. Nestas aplicações se utilizam dois cilindros de roda, e embora o acionamento do freio com menos esforço por parte do motorista, um pequeno efeito cotovelo é gerado. O acionamento do tambor de freio torna-se um pouco mais sensível ao coeficiente de atrito da lona com a parede do tambor de freio. Isso deixa o sistema um pouco mais vulnerável as variações de coeficiente de atrito devido a temperatura ou desgaste dos componentes. Além disso, o sistema também fica mais exposto a ruídos e piados


Acadêmico de Engenharia Mecânica pela Universidade Federal do Ceará (UFC), Técnico em mecânica automotiva pelo Senai-CE e IFCE, certificado Six Sigma Green Belt. Profissional dedicado a área automobilística, com 8 anos de experiência no mercado automotivo, do setor de peças a qualidade em montadoras. Atualmente participa do projeto de extensão Siara Baja da Universidade Federal do Ceará.

  • “qualquer um deles pode acarretar a perca de frenagem.” Perca da embreagem eh bravo, que futuro!

    • ?

      • Luiz Henrique Alende

        Ele quis tirar onda pelo uso da palavra “perca”, como se estivesse aqui para aprender português e não mecânica.
        “Perca” é apenas uma forma do verbo perder, ex: “Tomara que o Ricardo perca essa mania”. Sempre use “perda” em todos os outros casos, ex: “perda do freio”, “perda total”, etc
        Por favor, apague esse meu comentário após lê-lo, fiz apenas para te explicar. Abraços!

  • Anderson, bom dia. Você acha que os freios a tambor têm futuro no mercado automobilístico? Ou serão totalmente substituídos pelos freios a disco?

    Excelente texto, muito obrigado!

    • Caro Guilherme, acredito eu que este tipo de freio ainda continuará no mercado automobilístico, principalmente nas linhas de produção de carros populares, pois são baratos, simples e eficazes. Mas claro, desde que seja aplicado no eixo traseiro. Quanto a linha pesada, o freio a tambor ainda é preferência. Então meu caro, essa tecnologia ainda vai ser muito utilizada. Agradecemos a sua mensagem!

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  • Anderson, gostaria de saber por que as lonas de freios são maior de um lado do que do outro. Você sabe dizer?

    • Oi Kécia. Para ser sincero, os freios a tambor que vi e reparei, tinham lonas iguais. Entretanto, não duvido da sua afirmação, pois em alguns tambores, a posição do cilindro de freio (burrinho) não favorece a boa pressão das lonas contra o tambor. Como? Basta que um deles esteja contra o sentido de giro, enquanto outra está a favor. Dessa forma, enquanto tem um auxílio na força de compressão da lona ou “empurrado” de volta pelo próprio tambor. Para compensar isso, pode-se utilizar uma lona maior neste lado do tambor. Tem uma foto no artigo que ilustra isso.

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