Funcionamento e Detalhes do Cilindro Mestre


Crédito foto: wilwood

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Acionado indiretamente pelo motorista, o cilindro mestre é o componente que produz a força hidráulica do sistema de freio automotivo. O cilindro mestre recebe a força de acionamento do servofreio e a transforma em pressão hidráulica dentro de um circuito que direciona o fluído de freio pressurizado para as quatro rodas do automóvel.

De forma cilíndrica, geralmente fabricado em ferro fundido, em conjunto único com o reservatório de fluído de freio ou em separado. É instalado no parte dianteira do servofreio, no cilindro mestre se ligam as tubulações que conduzem o fluído de freio às rodas. Por dentro, um pistão corre por um curso determinado, neste, pequenos orifícios conduzem o fluído para tubulações de freio e, também, o fazem retornar para o reservatório.

Projetado para ser resistente e seguro, é um componente durável e de pouca manutenção, requerendo cuidado, apenas, com a qualidade e os prazos de substituição do fluído de freio. Possui dispositivos que garantem frenagem em pelo menos um dos eixos em caso de vazamento.

Tipos

O tipo do cilindro mestre é atribuído a quantidade de pistões que este possui, podendo ter até dois pistões funcionando dentro do mesmo cilindro mestre. Existem casos nos quais são utilizados dois cilindros mestres simples para o mesmo sistema de freio. Tudo depende da finalidade do projeto.

  • Único;
  • Duplo.

Único

Crédito foto: www.wilwood.com

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Possui um pistão, este pressuriza todo o sistema de freio do veículo. É um tipo simples e barato de fabricar, mas muito exposto a falhas, pois em caso de vazamento, toda a pressão do sistema estaria comprometida. O veículo ficaria sem freio no primeiro acionamento deste.

Duplo

Crédito foto: http://image.made-in-china.com/

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É basicamente dois cilindros mestres em um só corpo, logo dois pistões se encarregam de pressurizar o sistema de freio. Nesta configuração os pistões podem acionar os freios dos dois eixos separadamente, ou acionar rodas diagonalmente opostas (leia mais), sendo este último circuito mais usual e seguro. O cilindro mestre duplo pode ter acoplado neste, um ou dois reservatórios de fluído de freio, o reservatório abastece as câmara dos dois pistões simultaneamente. Sua grande vantagem encontra-se na segurança, em caso de vazamento em um dos circuitos, o outro continuaria com pressão de freio nominal, concedendo ao veículo certa capacidade de frenagem, embora reduzida.

Componentes:

Ambos cilindros mestres único e duplo possuem os mesmos componentes, diferenciando-se um do outro apenas na quantidade. Entretanto, quando temos um sistema de freio com discos nas rodas dianteiras e tambores nas traseiras, é necessário a utilização de uma válvula de pressão residual, para impedir que o sistema fique sem pressão após seguidas pedaladas.

  1. Corpo;
  2. Reservatório;
  3. Válvula de pressão residual;
  4. Mola de retorno;
  5. Gaxeta primária;
  6. Pistão;
  7. Gaxeta secundária;
  8. Coifa.

Corpo:

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

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

Aloja o mecanismo que pressuriza o fluído de freio, dentro do corpo desliza o pistão comprimindo o fluído de freio contra os demais pistões. Internamente, o corpo do cilindro mestre possui furos calibrados que conduzem o fluído para as rodas do veículo, além destes, os orifícios de alimentação e compensação conectam o reservatório a parte interna do corpo. Este último orifício, aliás, possui diâmetro padrão universal de 0,7 mm.

Reservatório:

Cilindro de freio com reservatório incorporado. Crédito foto: http://www.wowwoodys.com/

Cilindro de freio com reservatório incorporado.
Crédito foto: http://www.wowwoodys.com/

Fazendo parte do corpo, o reservatório de fluído de freio pode ser incorporado ao corpo, ou separado, feito em material plástico, translucido para observação do nível o de fluído do sistema. A tampa do reservatório possui um orifício que põe o fluído em contato com a pressão atmosférica, o que impede que se crie “vácuo” durante o funcionamento dos freios. Além disso, esta possui um interruptor elétrico que informa ao motorista, através de uma lâmpada piloto no painel, quando o nível de fluído de freio diminuiu além do especificado.

Válvula de pressão residual:

Descrição das peças da válvula de pressão residual. Crédito foto: Apostila Varga

Descrição das peças da válvula de pressão residual.
Crédito foto: Apostila Varga

Tem papel importante em sistemas de freios que utilizam tambor de freio. No freios a tambor (leia mais) as sapatas, após executarem uma frenagem, ficariam em constante atrito com o tambor caso não houvesse uma mola de retorno. Mas, ao retornar as sapatas, o retorno de fluído poderia aspirar ar pelas gaxetas do cilindro de roda, prejudicando o desempenho do sistema de freio. A válvula de pressão residual, então, tem como função manter o sistema sobre pressão positiva mesmo quando freio não estiver acionado. Dessa forma, o sistema desempenha uma frenagem imediata não importando se o freio for acionado repetidas vezes.

Mola de retorno:

Molas de retorno montadas no conjunto de pistões de um cilindro mestre duplo. Crédito foto: http://www.brakecylinder.com/

Molas de retorno montadas no conjunto de pistões de um cilindro mestre duplo.
Crédito foto: http://www.brakecylinder.com/

É o componente responsável pelo retorno do pistão quando o freio é desacionado, a força da mola empurra o pistão de volta a sua posição inicial. No cilindro mestre duplo, duas molas de retorno são utilizadas. Entretanto, uma delas se localiza entre os dois pistões, neste a caso a mola de retorno não apenas exerce a função explicitada acima, como também exerce uma força que empurra o pistão dianteiro quando o freio é acionado.

Gaxeta primária:

Gaxetas primárias montadas nos pistões. Crédito foto: http://mgaguru.com/

Gaxetas primárias montadas nos pistões.
Crédito foto: http://mgaguru.com/

Com formato de copo, a gaxeta primária é feita de borracha (resistente ao impacto químico causado pelo fluído de freio), projetada de forma a se deformar quando submetida a pressão. Sua função é vedar o lado de pressão do pistão, impedindo que o fluído passe para trás do pistão quando o freio for acionado. De modo análogo, quando o pistão inicia seu movimento de retorno, esta se deforma e libera a passagem de fluído da câmara de alimentação para a câmara de pressão. Uma arruela protetora, feita de metal, encarrega-se de reforçar a estrutura da gaxeta primária.

Gaxeta secundária:

Pistões com gaxetas secundárias montadas (lado esquerdo). Crédito foto: http://www.brakecylinder.com/

Pistões com gaxetas secundárias montadas (lado esquerdo).
Crédito foto: http://www.brakecylinder.com/

Fabricada do mesmo material da gaxeta primária, possui forma semelhante a esta, porém, está localizada na parte anterior do pistão. Sua função é impedir que o fluído contido na câmara de alimentação escape, o que causaria um vazamento de fluído do cilindro mestre para o servofreio.

Pistão:

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

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

Principal componente do cilindro mestre, o pistão é fabricado em liga de alumínio. É projetado em forma de carretel, divide o cilindro mestre em duas câmaras, a câmara de alimentação e a câmara de pressão. A cabeça do pistão possui pequenos furos que permitem o contato entre as câmaras.
Em cilindros mestres duplos, dois pistões alimentam os circuitos de freio. Na configuração de circuitos de freios dianteiros e traseiros em separado, o pistão que pressuriza o circuito traseiro possui diâmetro menor em relação ao outro pistão.
O pistão é acionado pela haste de acionamento proveniente do servofreio, que encaixa na parte traseira do pistão, nesta uma gaxeta impede a fuga de fluído de freio.

Coifa:

Cilindro mestee aftermarket com coifa ao lado. Crédito foto: http://www.vanpeltsales.com/

Cilindro mestre aftermarket com coifa ao lado.
Crédito foto: http://www.vanpeltsales.com/

Montada na parte traseira do cilindro mestre, sua função é proteger este contra contaminação por partículas que podem entrar neste através da haste de acionamento proveniente do servofreio.

Funcionamento

O funcionamento do cilindro mestre, seja ele único ou duplo, é baseado em três fases de trabalho, o repouso, acionamento e retorno.

Cilindro mestre único

Fase: Repouso. Crédito foto: Apostila Varga.

Fase: Repouso.
Crédito foto: Apostila Varga.

Com o veículo parado, e freios não acionados, o sistema encontra-se em repouso. Nesta situação o pistão está em sua posição inicial, a câmara de alimentação está isolada do reservatório, pois o orifício de alimentação está bloqueado pelo pistão. Ao mesmo tempo, o orifício de compensação está aberto e mantém o reservatório em contato com a câmara de pressão. Dessa forma, a pressão no sistema de freio é próxima a pressão atmosférica.

Fase: Acionamento. Crédito foto: Apostila Varga.

Fase: Acionamento.
Crédito foto: Apostila Varga.

Quando o veículo é brecado, ocorre a fase de acionamento. O cilindro mestre recebe do servofreio a força de acionamento, esta empurra o pistão do cilindro mestre. Quando este começa a se deslocar, parte do fluído de freio da câmara de pressão escapa para o reservatório através do orifício de compensação. Isso impede que a resposta do freio seja súbita, o que geraria um certo desconforto.

A seguir, o pistão obstrui o orifício de compensação, o sistema de freio é pressurizado, a gaxeta primária se deforma devido a pressão impedindo o fluído de escapar para a câmara de alimentação, uma arruela impede esta se deforme em excesso, o que resultaria no efeito contrário. A câmara de alimentação, por sua vez, fica em contato com o reservatório, estando então sobre pressão atmosférica. Cada freio do sistema recebe a pressão aplicada pelo pistão ao fluído de freio.

Fase: Retorno. Crédito foto: Apostila Varga.

Fase: Retorno.
Crédito foto: Apostila Varga.

No momento que soltamos o pedal de freio, ocorre a fase de retorno. Nesta fase a força das molas de retorno contidas no sistema é que se encarrega de retornar os pistões. No cilindro mestre, a mola de retorno empurra o pistão de volta para sua posição inicial. No tambor de freio a mola de retorno das sapatas retornam estas para sua posição de repouso, o que faz os pistões do cilindro de roda retornarem, dessa forma o fluído é forçado de volta para o cilindro mestre. Entretanto, o fluído de freio não retorna ao cilindro mestre com a mesma rapidez dos pistões. Isso se deve ao fato, de que os furos pelos quais o fluído passa são menores do que o diâmetro dos pistões, some a isso a inércia do fluído, e então o fluído retorna mais lentamente.

Trabalho da gaxeta primária durante o retorno do pistão. Crédito foto: Apostila Varga.

Trabalho da gaxeta primária durante o retorno do pistão.
Crédito foto: Apostila Varga.

A medida que o pistão do cilindro mestre retorna para sua posição inicial, a diferença entre a velocidade de retorno deste e do fluído de freio, cria uma depressão na cabeça do pistão. Assim, atrás deste encontra-se a câmara de alimentação, com pressão atmosférica, e na frente do pistão temos a câmara de pressão com pressão abaixo de 1 kg/cm². Essa diferença de pressão age sobre a gaxeta primária, que se deforma para frente liberando a passagem do fluído contido na câmara de alimentação para a câmara de pressão.

Quando o pistão do cilindro mestre retorna totalmente, este fecha novamente o orifício de alimentação, e abre o orifício de compensação. O excesso de fluído que atravessou pistões enquanto este retornava, volta para o reservatório de fluído de freio. Isso é essencial para que o sistema de freio esteja prontamente preparado para aplicações seguidas, pois o excesso voltou ao reservatório, impedindo o pedal de ficar alto. O sistema de freio está, então, pronto para mais uma aplicação.

Cilindro mestre duplo:

Neste tipo de cilindro mestre os pistões são separados por um mola, mas também, ligados por uma haste que funciona como um tucho, ou um pistão flutuante. Deste modo é possível equalizar a força fornecida aos dois pistões, o que vai variar é a pressão aplicada ao fluído, pois em alguns casos o diâmetro dos pistões diferem.

Cilindro mestre duplo em fase de repouso. Crédito foto: Apostila SENAI.

Cilindro mestre duplo em fase de repouso.
Crédito foto: Apostila SENAI.

Quando em repouso, os dois pistões encontram-se em suas posições iniciais devido a ação da mola de retorno. Ambos mantém fechados seus respectivos furos de alimentação e abertos os de compensação. Portanto, as câmaras de pressão de ambos encontram-se em contato com o reservatório de fluído de freio, ou seja, com pressão próxima a atmosférica.

Ao ser acionado, o pistão que recebe a haste de acionamento do servofreio começa a se movimentar, movimentando também o tucho até que este esbarre no pistão seguinte, deslocando-o também. Ambos, ao começarem a se deslocar, empurram uma parte do fluído contida na câmara de pressão de volta para o reservatório através do orifício de compensação. Quando os pistões fecham este, as câmaras de alimentação passam a estar em contato com o reservatório, e as câmaras de pressão estão efetivamente sobre a pressão dos pistões. Então, ambos os circuitos de freio estão pressurizados.

Cilindro mestre em fase de acionamento. Crédito foto: Apostila VW.

Cilindro mestre em fase de acionamento.
Crédito foto: Apostila VW.

Alguns cilindros mestres duplos possuem diâmetros diferente no seu curso, pois neste caso o pistões vão pressurizar os circuitos de freio dianteiro e traseiro. Este último, deve ter sua pressão de freio reduzida em relação ao freio dianteiro (leia mais), portanto possui diâmetro menor. Quando os circuitos utilizam a configuração cruzada, ou “X”, o pistões pressurizam rodas diagonalmente opostas, logo dispensando a diferença de diâmetro entre estes.

Quando o freio é aliviado, o fluído retorna para o cilindro mestre devido a ação das molas sobre os pistões dos cilindros de roda e do próprio cilindro mestre. Na cabeça dos dois pistões do cilindro mestre cria-se uma depressão, e então as câmaras de pressão de ambos ficam com pressão abaixo de 1kg/cm². A diferença de pressão entre as câmaras de alimentação e pressão fazem as gaxetas primárias de ambos se deformarem para frente, liberando os furos dos pistões, logo a passagem fluído das câmaras de alimentação para as câmaras de pressão. No momento que os pistões atingem sua posição de repouso, novamente, fecham os orifícios de alimentação e abrem os de compensação. O excesso de fluído de freio retorna para o reservatório mantendo as câmaras sem fluído excedente, e o pedal na altura correta. O sistema então, volta sua condição de repouso e pronto para mais frenagens.

Válvula de pressão residual

Em sistemas de freio que utilizam freios a tambor, a válvula de pressão residual é utilizada. Neste tipo de freio (leia mais) molas de retorno são utilizadas para trazer de volta à posição de repouso, as sapatas de freio. Sem estas, as sapatas ficaria em constante contato com o tambor, travando a roda.

Entretanto, o retorno das sapatas afasta estas do tambor a uma distância que tornaria o acionamento do freio muito lento. Tornou-se necessário que as sapatas ficassem próximas do tambor, mas sem encostar neste. Para isso o sistema precisaria manter uma pequena pressão sobre o cilindro de roda do tambor, para que estes desloquem as sapatas apenas o suficiente para mantê-las próximas do tambor.

Além disso, no sistema de freio a tambor, no momento de retorno dos pistões do cilindro de roda, pode admitir ar através das gaxetas deste, o que prejudicaria as frenagens seguintes.
Para atender as necessidade acima, foi instalada uma válvula de pressão residual no cilindro mestre.

Crédito foto: Apostila TRW.

Crédito foto: Apostila TRW.

A válvula de pressão residual encontra-se no encosto da mola de retorno do cilindro mestre, no caso de um cilindro mestre duplo, esta se localiza no encosto da mola de retorno do pistão que pressuriza o circuito de freio traseiro. É composta por uma mola e dois vedadores concêntricos, chamados de vedadores internos e externos.

Válvula acionada. Crédito foto: Apostila TRW.

Válvula acionada.
Crédito foto: Apostila TRW.

Quando acionamos o freio, pressurizamos a câmara de pressão, a válvula exposta a essa pressão, tem seus vedadores também comprimidos. Contudo, enquanto o vedador externo esbarra no fim do curso do cilindro mestre, o interno, sobre pressão, se separa daquele e libera a passagem de fluído de freio para o sistema de freio.

Válvula em situação de retorno. Crédito foto: Apostila TRW.

Válvula em situação de retorno.
Crédito foto: Apostila TRW.

Ao cessar a força sobre o pedal de freio, o pistão do cilindro mestre retrocede devido a ação da mola, logo cria-se uma depressão na câmara de pressão e esta suga o fluído de freio, este ao retornar exerce pressão sobre os vedadores da válvula vencendo a força da mola de retorno e afastando o vedador externo da parede do cilindro mestre. A passagem do fluído de freio é liberada.

Válvula após todo o retorno do fluído de freio. Crédito foto: Apostila TRW.

Válvula após todo o retorno do fluído de freio.
Crédito foto: Apostila TRW.

A medida que o fluído retorna para o cilindro mestre, a depressão na câmara de pressão vai reduzindo, até que esta fica novamente em contato com o reservatório e então não há mais diferença de pressão no sistema. Nesse momento, a força do mola de retorno empurra novamente os vedadores da válvula contra a parede do cilindro mestre, fechando a passagem para os circuitos de freio. Dessa forma, é mantida uma pressão residual no circuito, impedindo a entrada de ar pelas gaxetas dos cilindros de roda, mantendo as sapatas de freio próximas do tambor e o sistema de freio preparado para mais uma acionamento.

A válvula de pressão residual não é necessária em sistema de freios a disco, pois não há mola de retorno neste, o pistões retornam para sua posição inicial após a despressurização do sistema. Se houvesse a válvula, as rodas ficariam travadas mesmo com o freio não acionado.

Equalizadores da força de frenagem / Corretores de força de frenagem

Os equalizadores da força de frenagem são válvulas utilizadas no circuito de freio do automóvel para reduzir a pressão dos freios traseiros em frenagem de média e alta intensidade. O tipo de válvula e sua calibração será determinada por fatores como distribuição de peso, centro de massa, dimensionamento dos freios e a finalidade do veículo (leia mais). Atualmente, são utilizados dois tipos de equalizadores:

  1. Válvula de freio sensível à carga;
  2. Válvula de freio sensível à pressão.

Válvula de freio sensível à carga

Crédito foto: Apostila VW.

Crédito foto: Apostila VW.

É composta pela válvula, que é aparafusada no chassi e recebe as tubulações de freio, alavanca, que aciona a válvula, e uma mola que liga a alavanca ao eixo traseiro. Sempre que sobre o eixo traseiro se concentrar uma maior massa (carga), a carroceria abaixa, aproximando-se do eixo. Quando não houver carga extra sobre o eixo traseiro, a carroceria mantém sua altura nominal.

Crédito foto: Apostila VW.

Crédito foto: Apostila VW.

Por conectar o eixo traseiro à válvula, a mola movimenta a alavanca sempre que a altura da carroceria variar. Esse movimento altera a limitação de fluxo de fluído de freio para as rodas traseiras. Dessa forma, sempre que o veículo estiver com bastante carga sobre o eixo traseiro, a carroceria vai descer, a mola puxa a alavanca liberando mais fluído de freio. Contrariamente, quando menos carga for imposta ao eixo traseiro, alavanca vai mudar de posição novamente, mas de modo que o fluxo de fluído de freio para as rodas seja limitado. Portanto, mais carga, mais fluxo de fluído de freio e mais força de frenagem para as rodas traseiras, menos carga, menos fluxo de fluído de freio e menos força de frenagem para estas.

Crédito foto: Apostila VW.

Crédito foto: Apostila VW.

Internamente, a válvula contém um pistão e uma válvula de esfera, o pistão é acionado pela alavanca. A medida que a carga sobre o eixo traseiro aumentar, a mola puxa a alavanca e esta força o pistão para dentro válvula. Dentro do pistão está a válvula de esfera. Na proporção que o pistão se desloca sobre seu curso, o esbarro da esfera começa a afasta-la de sua sede liberando a passagem de fluído de freio para as rodas traseiras. Quando o veículo estiver trafegando sem carga sobre o eixo traseiro, a mola não estará puxando alavanca, que por sua vez não estará pressionando o pistão. Então a válvula de esfera voltará a obstruir a passagem de fluído de freio para as rodas traseiras.

Outra concepção de válvula de freio sensível a carga. Crédito foto: Apostila Varga.

Outra concepção de válvula de freio sensível a carga.
Crédito foto: Apostila Varga.

Um outro tipo de válvula sensível à carga utiliza o mesmo princípio de funcionamento, mas com alguns componentes diferentes. Nesta variação, uma mola conecta a alavanca da válvula com o eixo traseiro, sempre que a carroceria se assentar sobre a suspensão, a mola será tensionada e exercerá na alavanca uma força, a alavanca aciona o pistão da válvula. O pistão é montado concentrico com uma mola de retorno, e esta o mantém assentado sobre sua sede. A cabeça do pistão está contato com passagem de entrada de fluído de freio, ao mesmo tempo que mantém fechada a saída de fluído para as rodas.

Esquema de montagem e acionamento da válvula de freio sensível a carga Varga. Crédito foto: Apostila Varga.

Esquema de montagem e acionamento da válvula de freio sensível a carga Varga.
Crédito foto: Apostila Varga.

Quando o veículo não está carregado, a mola não é tensionada o suficiente para exercer na alavanca uma força suficiente para vencer a força da mola de retorno. O pistão, então, é mantido na sua sede bloqueando a passagem de fluído de freio para as rodas.

Na foto, o fluído não consegue passar pelo pistão. Quando a força da mola é vencida, o pistão sobe e abre a passagem para o fluído. Crédito foto: Apostila Varga.

Na foto, o fluído não consegue passar pelo pistão. Quando a força da mola é vencida, o pistão sobe e abre a passagem para o fluído.
Crédito foto: Apostila Varga.

A medida que o veículo vai sendo carregado, a carroceria vai assentando sobre a suspensão, tensionando a mola, e esta acionando a alavanca da válvula. Quando a tensão da mola for suficiente para exercer na alavanca uma força capaz de vencer a força da mola de retorno, o pistão começa a deixar a sua sede liberando passagem para o fluído de freio. Se a carga colocada no veículo for a máxima admitida por este, a passagem de fluído será máxima. As válvulas de freio sensível à carga são capazes até de duplicar a pressão de frenagem aplicada as rodas traseiras.

Válvula de freio sensível à pressão

Válvula de freio sensível a pressão na tubulação do freio traseiro. Crédito foto: Apostila VW.

Válvula de freio sensível a pressão na tubulação do freio traseiro.
Crédito foto: Apostila VW.

Este tipo de equalizador de força de frenagem trabalha de acordo com a variação de pressão no circuito do freio. Pode vir montado diretamente no cilindro mestre ou no circuito de freio das rodas traseiras.

Trata-se de um cilindro, que possui, internamente, câmaras de áreas diferentes e um pistão com mola se desloca liberando ou restringindo a passagem de fluído de freio para as rodas traseiras.

Força moderada aplicada pelo motorista no pedal não é suficiente para limitar pressão no circuito traseiro. Crédito foto: Apostila VW.

Força moderada aplicada pelo motorista no pedal não é suficiente para limitar pressão no circuito traseiro.
Crédito foto: Apostila VW.

Quando aplicamos no pedal de freio uma força leve ou moderada, a pressão do fluído que entra na válvula não é suficiente para vencer a força da mola e empurrar o pistão. Dessa forma, o fluído entra e sai da válvula com a mesma pressão, mesmo com o orifício de saída da válvula sendo pequeno em relação a área da câmara interna.

Passagem de fluído para o freio traseiro é reduzida devido ao aumento de pressão. Crédito foto: Apostila VW.

Passagem de fluído para o freio traseiro é reduzida devido ao aumento de pressão.
Crédito foto: Apostila VW.

Ao aumentarmos a força de aplicação sobre o pedal, o fluído irá adquirir uma pressão maior, este passa agir sobre as paredes da câmara maior e começará exercer uma força sobre o pistão. Quando essa força vencer a força da mola, o pistão irá se deslocar para o lado de entrada da válvula restringindo a passagem de fluído para as rodas traseiras. Dessa forma, o fluído sai da válvula com uma menor pressão, logo os freios traseiros terão menor força de frenagem.

Um outro tipo de válvula sensível à pressão trabalha com a diferença de pressão entre os circuitos de freio, para limitar pressão para as rodas traseiras.

Componentes da válvula de freio sensível a pressão. Crédito foto: Apostila Varga.

Componentes da válvula de freio sensível a pressão.
Crédito foto: Apostila Varga.

Nesta, temos um pistão com dois diâmetros diferentes, este é montado concêntrico a uma mola dentro de um cilindro. Dentro do pistão, encontra-se uma válvula, esta é basicamente um pino sob ação de uma mola. A entrada da válvula da sensível a pressão está ligada ao cilindro mestre, a saída à tubulação dos freios traseiros. Na lateral da válvula, a tubulação dos circuitos dianteiro e traseiro se ligam ao cilindro nos ponto de área menor e maior do pistão respectivamente.

Válvula em posição de repousou. Percebe que pino está permitindo a passagem de fluído para as rodas traseiras. Crédito foto: Apostila TRW.

Válvula em posição de repousou. Percebe que pino está permitindo a passagem de fluído para as rodas traseiras.
Crédito foto: Apostila Varga.

Com o freio não acionado, a válvula encontra-se em posição aberta, o pistão está sob ação da mola, que o empurra para o fundo da válvula. Dessa forma, o pino esbarra o no fundo da válvula e vence a força de sua mola, se deslocando para trás e deixando a passagem de fluído para as rodas traseiras, aberta.

Crédito foto: Apostila TRW.

A diferença de forças agindo sobre o pistão, provoca o deslocamento deste, e o fechamento da passagem de fluído de freio pelo pino, pois este esbarre no seu encosto. Crédito foto: Apostila Varga.

Quando brecamos o veículo, a pressão produzida pelo cilindro mestre chega a válvula sensível a pressão. A pressão que chega pelas tubulações do circuito dianteiro e traseiro é igual, mas age sobre diferentes faces do pistão, a pressão do circuito dianteiro age sobre a face menor do pistão, e pressão do circuito traseiro age sobre a face maior do pistão. Assim, o pistão está submetido a diferentes forças, quando a diferença dessas forças vencer a força da mola, o pistão começa a se deslocar para trás, o pino volta a estar sob ação de sua mola e vai de encontro a sua gaxeta. A passagem de fluído para as rodas traseiras começa a diminuir até ser interrompida totalmente.

Entretanto, mesmo com a interrupção do o fluxo de fluído para as rodas traseiras, pressão sobre o lado de menor área continua a aumentar, até o momento em que a pressão desse lado do pistão consegue empurra-lo de volta ao fundo da válvula. O pino então, esbarra novamente no fundo válvula, retrocedendo, e liberando a passagem de fluído para as rodas traseiras.

Manutenção
Por dentro de um cilindro mestre totalmente comprometido pela corrosão. Crédito foto: http://i.imgur.com/CJmEiiu.jpg

Por dentro de um cilindro mestre totalmente comprometido pela corrosão.
Crédito foto: http://i.imgur.com/CJmEiiu.jpg

O cilindro mestre é um componente desenvolvido para operar por longos ciclos de funcionamento sem falhar e evitar que mesmo em caso de vazamentos o motorista venha a perder a força de freio total, mas se um cuidado não for tomado, aquele pode apresentar vários problemas. O principal cuidado com o cilindro mestre chama-se fluído de freio. Este possui prazo de validade (geralmente 1 ano) e é higroscópico, ou seja, ele absorve a umidade do ar. Sabendo que o fluído está em contato com o ar atmosférico através da tampa do reservatório, temos sempre que efetuar a substituição do fluído nos prazos determinados pelo fabricante.

Quando o fluído de freio envelhece dentro do cilindro mestre, o mesmo ataca o material deste gerando oxidação e desgaste das borrachas e anéis de vedação. O cilindro mestre, então, passa apresentar sinais de vazamento. O vazamento de fluído de freio por conta de problemas com o cilindro mestre nem sempre é visível, pois estes podem ser internos ou externos.

Falha nas gaxetas. Fluído de freio vazando pela haste do servofreio. Crédito foto: http://s378.photobucket.com/

Falha nas gaxetas. Fluído de freio vazando pela haste do servofreio.
Crédito foto: http://s378.photobucket.com/

A oxidação do cilindro mestre gera ferrugem criando rugosidades nas paredes do cilindro mestre, que desgastam componentes mais frágeis, neste caso as gaxetas. Por estarem constante movimento junto com pistões, as gaxetas atritam com superfície oxidada e aos poucos vão se rompendo. Quando chegam as vias de fato, perdem sua capacidade de vedação criando vazamento interno no cilindro mestre. O pistão, então, perde compressão e por conseguinte, o veículo tem sua potência de frenagem prejudicada. A reação sentida pelo motorista, é de curso longo do pedal e pouca atuação do freio.

Pistão com pontos de corrosão. Crédito foto: http://www.birdman308.com/

Pistão com pontos de corrosão.
Crédito foto: http://www.birdman308.com/

Os pistões também podem sofrer com o mesmo problema, mas neste, pode ocorrer o travamento do pistão devido a rugosidade causada pela ferrugem. O pedal fica duro e mais difícil de se aplicar uma força de frenagem adequada. Frequentemente esse problema se transforma no problema anterior, pois ou as gaxetas se rompem, ou o pistão empena devido a força maior que o motorista passa aplicar sobre o pedal. Dessa forma, em ambos os casos, sente-se um pedal longo e baixa força de frenagem.

As gaxetas possuem anéis e travas em sua estrutura, desmontável convenhamos, mas que exercem papel de proteção e fixação desta em sua posição. Quando os anéis se desgastam devido a ferrugem que contamina o cilindro mestre, também podem surgir vazamentos externos, neste caso, quando a peça comprometida está na gaxeta secundária. O fluído de freio consegue passar pela gaxeta e vazar para o servofreio através da haste de acionamento, e então não será tão difícil também comprometer o funcionamento deste.

A ferrugem também contamina o fluído de freio, que pode criar uma crosta de ferrugem sobre os furos calibrados gerando diversos problemas. Caso o orifíco de compensação seja obstruído, o fluído não poderá retornar para o reservatório no retorno do pistão, o que geraria pressão residual, logo deixando o veículo com aquela sensação de amarrado, pois a rodas estão presas.

Entretanto, mesmo enferrujado, um cilindro mestre ainda pode ser reparado. Para isso, uma simples esponja de aço fina pode ser utilizada para retirar a ferrugem do cilindro. A esponja pode ser fixada a uma haste e acionada por uma furadeira para maior eficiência na limpeza. A limpeza dos componentes do cilindro mestre nunca deve ser realizada com componentes derivados do petróleo (gasolina, diesel, querosene e afins), pois estes atacam as borrachas e reduzem drasticamente sua vida útil. É correto utilizar álcool doméstico ou o próprio fluído de freio para limpeza, este último ainda detém poder lubrificante.

Por prevenção, efetuar a troca do fluído de freio no período estipulado pelo fabricante.


Auto entusiasta, piloto virtual, técnico em Manutenção e Mecânica Automotiva, estudante de Engenharia Mecânica. Automobilista nato!

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