Sistema de Freios Automotivos


Crédito foto: http://www.voigtsauto.com/

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Para muitos pilotos de corridas automobilísticas, o fator mais importante para um carro bem acertado é como este freia, há alguns que complementam, clamando que frear é a técnica mais difícil que um piloto desenvolve em sua carreira.

Os freios de um automóvel não possuem a função de parar o mesmo, na verdade, a função dos freios é reduzir a velocidade da roda até a imobilização daquele. Para realizar tal função, o sistema de freio automotivo se utiliza de importantes conceitos físicos, mas que não o fazem complexo ou complicado de compreender, manter e executar reparos.

Componentes básicos
  1. Pedal;
  2. Servofreio;
  3. Cilindro Mestre;
  4. Disco de Freio;
  5. Tambor de Freio;
  6. Fluído de Freio.

Pedal de freio

Crédito foto: http://www.cncbrakes.com/

Na imagem temos o exemplo de um pedal de freio para carros de competição. Perceba que o pedal de freio é a própria haste que se liga a estrutura da pedaleira. O ponto de fixação da haste está logo abaixo do ponto aonde os acionadores do cilindro mestre estão fixados. A relação entre distância do pedal até a fixação da haste e a distância da fixação dos acionadores do cilindro mestre para o ponto de fixação do pedal, é fator multiplicador da força aplicada pelo motorista. Crédito foto: http://www.cncbrakes.com/

Trata-se do dispositivo de comando do sistema de freio, através do pedal o motorista vai pressurizar o sistema, e este irá se encarregar de reduzir a velocidade das rodas. O pedal de freio é projetado de forma a se ligar a uma haste, ou já incorporado a haste, esta é a responsável por realizar o braço de alavanca e multiplicar a força aplicada no pedal pelo motorista. Fabricado em aço, deve suportar a grandes solicitações de força sem deformar-se. O pedal encontra-se no assoalho do veículo, entre o pedal de embreagem e do pedal do acelerador. Na haste, encontra-se em uma de suas extremidades, na outra está o ponto de articulação da haste. Entre as duas extremidades está o acionador do servofreio ou do cilindro mestre dependendo da aplicação do sistema de freio. A distância do pedal para o ponto de fixação da haste, e distância do ponto de ligação do acionador do servofreio/cilindro mestre são medidas determinantes para Relação do Pedal, e está determina quantas vezes a força aplicada pelo motorista será multiplicada.

Servofreio

Servo-freio. No lado esquerdo está o cilindro mestre, do lado direito do servo-freio é possível visualizar o acionador. Este se encaixa na haste do pedal de freio. Crédito foto: https://www.detroitspeed.com

Servo-freio. No lado esquerdo está o cilindro mestre, do lado direito do servo-freio é possível visualizar o acionador. Este se encaixa na haste do pedal de freio.
Crédito foto: https://www.detroitspeed.com

É um dispositivo amplificador de freio, sua função é aumentar a força recebida pelo pedal de freio através da diferença de pressão entre duas câmaras. Devido a sua complexidade, terá uma matéria dedicada somente a ele.

Cilindro Mestre

Crédito foto: www.marlincrawler.com

Crédito foto: www.marlincrawler.com

É um dispositivo de acionamento do sistema de freio, de forma indireta, contudo. Sua função é pressurizar o fluído de freio, para que este acione os demais pistões contidos em pinças e cilindros de roda. Devido a sua complexidade, terá uma matéria dedicada somente a ele.

Disco de Freio

Crédito foto: http://www.khulsey.com/

Crédito foto: http://www.khulsey.com/

Aparafusado ao cubo de roda, o disco é o componente que gira solidário a roda, sendo então o componente a ser impedido de girar pelas pastilhas de freio. Ou seja, serve de elemento de atrito para, juntamente com a pastilha de freio, transformar em calor a energia cinética acumulada pelo veículo. Devido a sua complexidade, terá uma matéria dedicada somente a ele.

Tambor de Freio

Crédito foto: http://www.primechoiceautoparts.com/

Crédito foto: http://www.primechoiceautoparts.com/

Possui exatamente a mesma função do disco de freio, mas neste caso, são as sapatas de freio que irão atritar contra o tambor visando reduzir sua velocidade de giro. O tambor é fixado a uma ponta de eixo, e sobre aquele é aparafusado a roda. Dessa forma, quando as sapatas são comprimidas contra a superfície interna do tambor, a roda também irá perder velocidade.

Fluído de Freio

Crédito foto: http://blog.twwhiteandsons.co.uk/

Crédito foto: http://blog.twwhiteandsons.co.uk/

A principal função do fluído de freio é servir de meio de transmissão para o sistema, neste caso, transmissão de pressão hidráulica para os pistões de cilindros de roda e pinças de freio. O fluído de freio também é desenvolvido de forma a lubrificar os componentes do sistema e protege-los contra oxidação, bem como suportar as altas temperaturas atingidas durante as frenagens. Entretanto, possui prazo de validade, por ser higroscópico, acumula umidade do ar e perde suas características com o tempo gerando bolhas de ar no sistema. Devido a sua complexidade, terá uma matéria dedicada somente a ele.

Estrutura do sistema de freios
Crédito foto: http://montvilleexpresstire.com/

Crédito foto: http://montvilleexpresstire.com/

O sistema de freio é baseado na seguinte estrutura:

  • Fornecimento de energia;
  • Dispositivo de acionamento;
  • Dispositivo de transmissão.

Fornecimento de energia

É a estrutura que garante ao sistema de freio a energia para este funcionar, a energia do sistema de freio é fornecida pelo motorista, neste caso, energia muscular. O sistema se encarrega de prover um auxílio pneumático que visa aumentar a força aplicada pelo motorista, para que esta finalmente acione o suprimento hidráulico de energia, que é o cilindro mestre.

Dispositivo de acionamento

Todo sistema de freio possui dispositivos de acionamento, o pedal de freio é um dispositivo de acionamento direto do sistema de freio. Entretanto, a pressão aplicada ao fluído de freio é garantida pelo cilindro mestre, o que torna este, um dispositivo de acionamento indireto do sistema. Além destes, o freio de estacionamento (freio de mão), também é um dispositivo de acionamento, porém totalmente mecânico e agindo apenas nas rodas traseiras.

Dispositivo de transmissão

Para que a pressão aplicada ao fluído chegue aos pistões e estes desempenhem a força de frenagem necessária, devem existir dispositivos que transmitam essa pressão. O fluído de freio é um deles, mas corre dentro de mangueiras e tubulações até a alcançar os pistões de cilindros de roda e pinças, sendo as mangueiras também dispositivos de transmissão.

Configurações
Sistema de freio com circuitos dianteiro e traseiro separados. Repare, que dois dutos saem do cilindro mestre. Um deles envia o fluído de freio para o circuito dianteiro, e o outro envia para o traseiro. Crédito foto: http://www.cartechservice.com/

Sistema de freio com circuitos dianteiro e traseiro separados.
Repare, que dois dutos saem do cilindro mestre. Um deles envia o fluído de freio para o circuito dianteiro, e o outro envia para o traseiro.
Crédito foto: http://www.cartechservice.com/

O cilindro mestre é responsável por pressurizar o fluído de freio, e este irá exercer essa pressão sobre os pistões de cilindros de roda e pinças. Contudo, o caminho que o fluído irá percorrer é determinado por tubulações e mangueiras.

As grandes montadoras dedicaram anos de estudo afim de desenvolver o melhor e mais seguro arranjo de tubulações. Chegou-se então a duas configurações mais utilizadas na indústria automotiva. Uma delas possui dois circuitos de tubulações, cada um dedicado as rodas dianteiras e traseiras respectivamente. Nesta configuração o cilindro mestre pressuriza o circuito de freios dianteiros e o traseiros separadamente. Em caso de falha apenas um circuito de freio deteria o poder frenagem, mas de forma menos equilibrada, pois uma vez que apenas o eixo traseiro disponha de freios as chances de perda de controle do veículo aumentariam drasticamente. Este tipo de configuração é voltada para veículos utilitários, destinados a utilização com carga sobre o eixo traseiro.

Circuito de freio em X. Percebe que as duas tubulações da frente do cilindro mestre enviam fluído para a roda dianteira esquerda e para a roda traseira direita. As duas tubulações anteriores do cilindro mestre enviam fluído para as rodas dianteira direita e traseira esquerda. Crédito foto: www.raybestosbrakes.com

Circuito de freio em X. Perceba que as duas tubulações da frente do cilindro mestre enviam fluído para a roda dianteira esquerda e para a roda traseira direita. As duas tubulações anteriores do cilindro mestre enviam fluído para as rodas dianteira direita e traseira esquerda.
Crédito foto: www.raybestosbrakes.com

A outra configuração se tornou padrão, é chamada de configuração X (ou repartição x). Esta configuração dedica dois circuitos de tubulações de freio, mas que atuam sobre uma roda dianteira e sobre uma roda traseira diagonalmente oposta, realizando uma frenagem em X das rodas. Este circuito tem como vantagem a maior segurança do sistema, visto que em caso de vazamento de uma das tubulações, a outra garante uma pressão frenagem menor, porém equilibrada. Além disso, sua utilização também resultou no menor custo com tubulações e mangueiras, visto que estas ficaram mais curtas e diretas.

Princípios físicos
Crédito foto: https://cnx.org

Crédito foto: https://cnx.org

Como sabemos, o motor do automóvel é quem fornece a energia para que este se desloque, uma vez que o automóvel está em movimento, este adquire uma certa quantidade de energia cinética. Essa energia é proporcional a velocidade que o veículo está trafegando e, também, a sua massa. Portanto, quanto mais massa o carro tiver e quanto mais rápido o carro estiver, maior será sua energia cinética acumulada. Quando torna-se necessário reduzir a velocidade ou parar, por inércia, a tendência é que este veículo permaneça em movimento, a não ser que algum sistema se encarregue de reduzir a energia cinética na qual o carro está, e então este poderá reduzir sua velocidade e parar. O sistema de freio é o encarregado desta tarefa, e este a realiza através de alguns princípios físicos:

  • Força mecânica;
  • Pressão;
  • Atrito.

Força mecânica

Fulcrum, é tradução inglês para a palavra Fulcro, que é o ponto no qual uma alavanca é suportada, ou seja, seu pivô. Perceba que há uma relação entre o comprimento de toda a haste pedal e a distância do ponto de ligação da haste acionadora do cilindro mestre. Crédito foto: http://knowhow.napaonline.com/

Fulcrum, é tradução inglês para a palavra Fulcro, que é o ponto no qual uma alavanca é suportada, ou seja, seu pivô.
Perceba que há uma relação entre o comprimento de toda a haste do pedal e a distância do ponto de ligação da haste acionadora do cilindro mestre(fulcrum to pushrod) para a fixação do pedal.
Crédito foto: http://knowhow.napaonline.com/

A força mecânica é o primeiro princípio físico no acionamento dos freios de um automóvel, esta atua através do pedal de freio. O pedal não está ligado diretamente ao cilindro mestre de freio, e sim ligado a uma haste articulada. O ponto de articulação da haste e o ponto de ligação desta com o acionador do cilindro mestre, são fatores determinantes para a força mecânica aplicada aos pistões daquele.

No projeto de um pedal de freio, a relação entre o comprimento da haste do pedal, ou seja, a distância do pedal até o seu suporte (pivô ou parafuso de fixação) e a distância do ponto de ligação do acionador do cilindro mestre para o ponto de fixação do pedal determina a sensibilidade e o curso do pedal de freio.

De acordo com a imagem acima:

  • X = Comprimento da haste do pedal;
  • Y = Distância do ponto de ligação da haste de acionamento do cilindro mestre ao ponto de fixação do pedal;
  • X / Y = Relação do Pedal de Freio.

Quando a relação do pedal de freio for muito alta, por exemplo 6/1 (leia 6 para 1), o pedal de freio ficará muito sensível e com um curso muito longo, logo aplicará uma grande força de frenagem à menor das forças aplicadas pelo motorista. Contrariamente, se a relação for muito baixa, o motorista terá aplicar uma grande força sobre o pedal de freio para obter a frenagem necessária, mas terá um curso menor do pedal.

Portanto, quando acionamos o pedal de freio com uma força qualquer de n Kgf (Quilograma Força), a força que o acionador aplicará no pistão do cilindro mestre será de x•n Kgf, onde x é a relação do pedal de freio. Como no exemplo citado no parágrafo anterior, se a relação for de 6/1, a força de aplicação será de 6•n Kgf e o curso do pedal aumentará em seis vezes.

Este arranjo mecânico é chamado de braço de alavanca( em inglês, leverage), e é uma forma de aumentar a força de freio sem aumentar a força muscular exercida pelo motorista.

Pressão

Lei de Pascal: A pressão aplicada em um ponto qualquer de uma recipiente fechado é transmitida igualmente a todas as partes do recipiente. Crédito foto: http://www.bullbrakes.com/

Lei de Pascal: A pressão aplicada em um ponto qualquer de uma recipiente fechado é transmitida igualmente a todas as partes do recipiente.
Crédito foto: http://www.bullbrakes.com/

A pressão exerce papel fundamental no funcionamento do sistema de freios, sem ela não há freios, simples assim. Aquela atua em vários pontos do sistema de freio, o cilindro mestre, as tubulações que ligam este aos cilindros de roda e pinças e o servofreio.

O sistema de freio é baseado na transmissão de força através de um fluído, este fluído não pode ser gasoso, pois este é compressível, e grande parte da força de freio se perderia por conta disso. Teríamos então um automóvel como fraco poder frenagem.

Entretanto, existem os chamados fluídos incompressíveis, que desempenham uma propriedade interessante ao sistema de freio. Esta é a capacidade de transmitirem integralmente e em todos os sentidos, a pressão aplicada a ele. Essa pressão é proporcional a área na qual foi a força foi aplicada.

A pressão é determinada pela razão entre força e área:

P = F / A

  • P = Pressão (Kgf / cm²)
  • F = força (Kgf – Quilograma força ou N – newton);
  • A = Área (cm² – centímetros quadrados).

Ou seja, aplicamos uma força de 1 Kgf sobre um êmbolo de 1 cm² de área, estamos, na verdade aplicando uma pressão 1 Kgf / cm² por todas direções do recipiente que o fluído está contido, seja ele um cilindro de freio, uma tubulação de freio ou um cilindro mestre.

Dessa forma, podemos exemplificar alguns esquemas:

O primeiro deles é de apenas um cilindro mestre. Um cilindro mestre possui um pistão com área frontal de 2 cm². O pistão recebe do pedal uma força de 10 Kgf, logo de acordo com a fórmula de pressão, a pressão aplicada no fluído de freio será de 5 Kgf / cm².

Crédito foto: http://www.mintye.com/ Edição: Carros Infoco

Crédito foto: http://www.mintye.com/
Edição: Carros Infoco

P = 10 (Kgf) ÷ 2 (cm²) = 5 Kgf/cm²

O segundo é composto por um cilindro mestre acionando apenas uma pinça de freio. O cilindro mestre possui área frontal (A) de 2 cm² e recebe, do pedal de freio, uma força (F) de 10 Kgf. Então a força aplicada no fluído de freio será de 5 Kgf / cm². Por sua vez, a pinça de freio possui um pistão com área de 4 cm², e recebe do fluído de freio uma pressão de 5 Kgf / cm². Assim, a força que o pistão da pinça exercerá na pastilha de freio será de 20 Kgf.

Crédito foto: http://www.mintye.com/ Edição: Carros Infoco

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Edição: Carros Infoco

P(cilindro mestre) =10 (Kgf) ÷ 2 (cm²) = 5 Kgf/cm²

P (fluído de freio) = 5 Kgf/cm²

5 Kgf/cm² = F (aplicada pelo pistão sobre a sapata de freio – Kgf) / A (pistão – cm²)

5 Kgf/cm² = F / 4 (cm²)

F = 20 Kgf

O terceiro esquema é, também, composto por um cilindro mestre acionando apenas uma pinça de freio. O pistão do cilindro mestre possui área frontal de 2 cm² e recebe do pedal de freio uma força qualquer que o faz se deslocar (L) 3 cm. Dessa forma, o volume de fluído de freio deslocado será de 6 cm³ (2 cm² x 3 cm). O que significa dizer que o pistão do cilindro de roda receberá a força aplicada no fluído de freio, que deslocou 6 cm³ deste. Assim, o pistão da pinça de freio irá se deslocar 1,5 cm (6 cm³ / 4 cm²).

Crédito foto: http://www.mintye.com/ Edição: Carros Infoco

Crédito foto: http://www.mintye.com/
Edição: Carros Infoco

Os esquemas demonstrados acima mostram que a força aplicada no pedal de freio empurra o pistão do cilindro mestre que exerce no fluído de freio uma pressão, o fluído aplicará sobre os pistões das pinças de freio esta mesma pressão, mas o mesmo não pode se dizer do seu curso e da força que estes exercerão sobre a pastilha de freio. No último exemplo, o pistão da pinça de freio se deslocou apenas 1,5 cm, a metade do deslocamento do pistão do cilindro mestre.

O volume de fluído de freio deslocado pelo pistão do cilindro mestre será distribuído igualmente para todas as pinças de freio e cilindros de roda, ou seja, se foi deslocado 6 cm³, cada roda receberá 1,5 cm³ (6 cm³ / 4) de fluído de freio, mas devido as maiores dimensões dos pistões das pinças e cilindros de roda, o deslocamento será reduzido à relação entre a área do pistão do pinça de freio ou cilindro de roda e a área pistão do cilindro mestre. Supondo que cada freio possui pistões com 4 cm² de área, estes se deslocariam apenas 0,375 cm (1,5 cm³ / 4 cm²).

Percebe-se então que, a força aplicada no pedal de freio, é transformada em pressão pelo cilindro mestre, essa pressão é transmitida ao fluído, que a distribui para o freio de cada roda. Neste, a pressão será multiplicada pela área do respectivo pistão, dessa forma é determinada a força que pistão fará sobre as sapatas ou pastilhas de freio. É usual na industria automobilística utilizar cilindros mestres comprimidos e finos, pois nesta configuração se obtém uma menor força de acionamento do pedal de freio pelo motorista.

Outro ponto no qual há pressão atuante no sistema de freio, é em componentes que se utilizam da diferença de pressão entre a pressão atmosférica e uma pressão abaixo desta para funcionar, neste caso temos o Servofreio. Mas para entender seu funcionamento, é preciso saber de onde vem a pressão que o mesmo utiliza.

Basicamente, a pressão existente no planeta Terra é proveniente da camada gasosa que o envolve, a atmosfera. Essa camada gasosa é atraída pela força gravitacional do planeta, quanto mais próximo do nível do mar, um ponto de referência estiver, maior será a pressão sobre este ponto. A pressão que a atmosfera exerce sobre a Terra ao nível do mar é de 1 Kgf/cm², ou seja, qualquer componente do automóvel, está submetido a pressão atmosférica, desde que este esteja ao nível do mar.

Na foto é possível ver detalhes dos componentes internos do servo-freio. Um diafragma separa as duas câmaras. No lado esquerdo, canto inferior, está a válvula de suprimento de vácuo, que é ligada ao coletor de admissão. A haste acionadora do servo-freio atravessa este ao meio, e quando ativada, libera a passagem de para ar câmara do lado direito ao mesmo tempo fechando o duto de contato com a câmara esquerda (vacuum port open). Dessa forma, a diferença de pressão entre as câmaras auxilia a força aplicada pelo pedal de freio. Crédito foto: http://www.gonzostoolbox.com/

Na foto é possível ver detalhes dos componentes internos do servofreio. Um diafragma separa as duas câmaras. No lado esquerdo, canto inferior, está a válvula de suprimento de vácuo, que é ligada ao coletor de admissão. A haste acionadora do servofreio atravessa este ao meio, e quando ativada, libera a passagem de para ar câmara do lado direito ao mesmo tempo fechando o duto de contato com a câmara esquerda (vacuum port open). Dessa forma, a diferença de pressão entre as câmaras auxilia a força aplicada pelo pedal de freio.
Crédito foto: http://www.gonzostoolbox.com/

O servofreio utiliza a relação da pressão atmosférica com uma pressão menor para funcionar. Basicamente, este é composto de duas câmaras hermeticamente fechadas e ligadas ao coletor de admissão do motor, aonde predomina pressão abaixo de 1 Kg/cm². Contudo, uma das câmaras possui uma abertura para o ar atmosférico, que se encontra fechada até o momento em que o motorista aciona o pedal de freio. Nesse momento, o ar atmosférico entra em uma das câmaras, criando uma diferença de pressão entre as duas, auxiliando na força de frenagem exercida pelo motorista. Tem-se então, mais um auxílio que aumenta a força de frenagem aplicada pelo motorista.

Atrito

O atrito da pastilha de freio com o disco de cerâmica gera tanto calor, que o disco fica incandescente. Crédito foto: https://s-media-cache-ak0.pinimg.com

O atrito da pastilha de freio com o disco de cerâmica gera tanto calor, que em carros de competição, o disco fica incandescente.
Crédito foto: https://s-media-cache-ak0.pinimg.com

Em nível de importância, o atrito viria logo atrás da pressão, pois aquele tem papel fundamental na dissipação da energia cinética do veículo. No sistema de freio automotivo, o atrito está presente no contato entre a pastilha e disco de freio e sapata e a superfície interna do tambor de freio.

O atrito ocorre sempre que um corpo tende a escorregar ou escorrega sobre outro. Mesmo que as superfícies dos corpos em contato aparentem certa uniformidade, microscopicamente, estas possuem vales e cristas que arrastam entre si provocando uma força que se opõe ao movimento de um corpo em relação ao outro. Essa é a chamada força de atrito e a intensidade desta depende não apenas do material dos corpos em contato, mas também da sua massa. Quanto maior a massa, maior será a força necessária para deslocar um corpo sobre uma superfície, pois a massa do corpo exerce sobre a superfície de contato um força compressiva, quanto maior a compressão, maior a dificuldade para deslocar o corpo.

Essa teoria é utilizada no sistema de freio, neste pastilhas e sapatas são fortemente comprimidas contra disco e tambor respectivamente. O atrito das pastilhas e sapatas com o disco e o tambor, fazem estes reduzirem de velocidade, reduzindo então, a velocidade da roda. Dessa forma, a energia cinética do veículo é transformada em calor, devido ao atritos entre os componentes, e o calor adquirido por discos e tambores de freio é dissipado pela troca de calor com o ar, assim o veículo tem sua velocidade reduzida, e a energia cinética, também. Vale ressaltar, que os freios reduzem a velocidade das rodas, mas o que vai fazer o veículo parar é o atrito do pneu com a superfície.

Portanto, o que define a parada total de um veículo é o bom funcionamento do sistema de freio, o tipo de superfície que aquele está trafegando, o tipo de pneu utilizado e seu estado.

Funcionamento – Sistema de freios padrão - Discos nas rodas dianteiras 
e tambores nas rodas traseiras

Um veículo está em movimento, o motorista aciona o pedal de freio para reduzir a velocidade deste até sua parada total. Ao pressionar o pedal, a força aplicada pelo motorista é multiplicada pelo mecanismo de braço de alavanca no qual é ligado pedal. Dessa forma, a haste acionadora do servofreio é empurrada pela força do pedal abrindo um lado da câmara deste para o ar atmosférico, a diferença de pressão entre as câmaras do servofreio aumenta ainda mais a força que o motorista aplicou no pedal. A haste do servofreio, então, empurra o pistão do cilindro mestre, e este, de acordo com suas medidas de área, aplica a pressão requerida pelo motorista sobre o fluído de freio. O volume de fluído de freio deslocado pelo pistão do cilindro mestre é distribuídos para os pistões dos cilindros e pinças de freio. Os pistões, recebem a pressão do fluído de freio, e aplicam sobre as sapatas e pastilhas de freio a força de frenagem proporcional a sua área, empurrando sapatas e pastilhas contra tambores e discos de freio. As rodas reduzem sua velocidade até a imobilização, quando o motorista cessa a força sobre o pedal de freio os pistões retornam a sua posição de repouso. Neste momento, tambores e discos de freio trocam de calor com o ar envolta, dissipando o calor adquirido durante a frenagem. A energia cinética do veículo é, então, dissipada.

Fading – Fadiga, perda de rendimento
Estado vidrado das pastilhas por uso indevido. Crédito foto: http://mbworld.org/

Estado vidrado das pastilhas por uso indevido.
Crédito foto: http://mbworld.org/

Os freios são projetados para suportar o calor produzido durante uma frenagem, mas quando este atinge níveis que superam o limite máximo de tolerância, ocorre um fenômeno chamado fading. O fading é o enfraquecimento do material de atrito, neste caso, pastilhas e lonas de freio. Estes, quando superaquecidos, perdem momentaneamente seu poder de fricção. Consequentemente a força de frenagem do veículo fica comprometida. Entretanto, cessada a frenagem e dissipado o calor adquirido, o material volta a deter suas propriedades fundamentais.

O fading ocorre quando esforços prolongados e excessivos são aplicados aos freios, por exemplo, uma freada em descida sem o devido freio motor. Pastilhas e lonas de freio que estiveram expostas a esforços excessivos são facilmente identificáveis, pois sua superfície de atrito apresenta-se com uma textura vidrada, e sem a rugosidade de outrora. Quando o esforço é extremo, os componentes de atrito podem não recuperar suas propriedades iniciais, necessitando serem trocados.

É possível perceber quando o fading ocorre, nesta situação, além do poder de frenagem reduzido, o pedal de freio tem seu curso aumentado, pois fluído de freio, não suporta a temperatura extrema na qual está exposto e entra em ebulição, o pedal desce enviando mais fluído. A fricção é recuperada aliviando o pedal de freio para que o ar possa refrigerar os componentes, e então efetuar novamente a frenagem.

Distribuição de Freio
Mazda Miata e sua perfeita distribuição de peso. Dessa forma, seu sistema de freio pode ser regulado para uma distribuição de freio próxima a 50/50 (dianteira/traseira). Crédito foto: https://s-media-cache-ak0.pinimg.com

Mazda Miata e sua perfeita distribuição de peso. Dessa forma, seu sistema de freio pode ser regulado para uma distribuição de freio próxima a 50/50 (dianteira/traseira).
Crédito foto: https://s-media-cache-ak0.pinimg.com

As rodas são os únicos pontos de contato do automóvel com o solo, portanto, sobre estas repousa toda a massa do automóvel, a essa massa denominamos, carga. Entretanto, devido as características de projeto do automóvel, este apresenta uma diferente distribuição de peso sobre os eixos, podendo ser maior sobre as rodas da frente ou maior sobre as de trás.

Um sistema de freios padrão poderia facilmente aplicar uma igual força de frenagem nas quatro rodas, mas isso não seria adequado devido a distribuição de carga sobre os eixos do automóvel, que além de ser diferente em ambos os eixos, está em constante mudança quando o veículo está em movimento.

A carga sobre as rodas varia devido a inércia, esta é uma propriedade que os corpos possuem de manter o seu estado atual, ou seja, se está em repouso, ele tende a continuar em repouso, se está em movimento, ele tende a continuar em movimento. Com carros não é diferente. Sempre que um veículo encontra-se parado, ele tende continuar parado. Entretanto, quando o motor fornece energia para o carro arrancar, a inércia se opõe ao movimento dele. Nesse momento, a carga sobre os pneus se altera, ela se concentra sobre as rodas traseiras, não totalmente, mas o suficiente para reduzir bastante a área de contato dos pneus dianteiros contra o solo. O mesmo ocorre quando estamos em movimento e freamos. Grande parte da carga se concentra sobre os pneus dianteiros, reduzindo a área de contato dos pneus traseiros com o solo.

Portanto, um sistema de freio com equalização de pressão igual para todas as rodas, facilmente travaria as rodas traseiras em uma frenagem de media/alta intensidade. O travamento das rodas ocorre na transição do coeficiente de atrito estático para o coeficiente de atrito dinâmico, ou seja, entre os dois corpos (pneu e superfície) há movimento relativo, o carro está então, deslizando. Dessa forma, o veículo perde seu controle direcional, pois em deslizamento, este pode alterar sua trajetória em qualquer direção com bastante facilidade e sem intervenção motorista.

Qualquer sistema de freios padrão, mesmo sem ABS, está apto a lidar com esse tipo de situação, de forma a reduzir o travamento das rodas traseiras. Basta que a pressão hidráulica nos freios dianteiros e traseiros sejam adequadas a distribuição de carga (distribuição de peso) do automóvel.

Em um veículo com estrutura padrão, motor dianteiro transversal e tração dianteira, o sistema conta com Válvulas Reguladoras de Pressão no circuito das rodas traseiras, que reduzem a pressão hidráulica sobre as rodas traseiras. Essas válvulas possuem duas variações, as que funcionam de acordo com a variação de carga (válvula de freio sensível a carga) e de acordo com a variação de pressão (válvula de freio sensível à pressão). Assim, mesmo sem freios eletrohidráulicos (ABS), um automóvel com sistema de freio puramente mecânico, é capaz de parar em segurança.


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.

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