Freio a Disco

Freio a Disco – Origem e Funcionamento

Basicamente, o sistema de freios a disco nasceu na bicicleta.

Freio na bicicleta

Observe o freio de uma bicicleta quando acionado:

Duas peças chamadas de sapatas são comprimidas contra a roda. Essa ação gera a força de atrito entre as sapatas e a roda,ausando a diminuição da rotação da roda.

As sapatas são confecionadas em borracha, causando aumento do atrito. A força exercida pela mão do ciclista é transmitida por cabo de aço até o garfo de ancoragem das sapatas.

Curiosidade

Ciclistas pedalando
O próprio ciclista aplica a energia à bicicleta junto a uma coroa indutora movida por pedais.
Dessa forma é obtida a Energia Cinética da bicicleta.

O sistema de freios a disco utiliza-se desse mesmo princípio, obviamente adaptado através de cálculos e projetos de engenharia, visando atender aplicações mais severas para um veículo automotor.

Foi dessa forma que surgiu o sistema de freios a disco.

Evolução do sistema de freio

Princípio de funcionamento

O disco gira tendo em ambos os lados o conjunto de pastilhas. Para isso há a necessidade de haver uma folga entre eles.

Funcionamento do freio a disco

Quando pedal do freio é acionado e as pastilhas entram em contato com o disco , comprimindo-o pela força de atrito, causando a diminuição de rotação da roda.

Componentes

O sistema de freios a disco é também conhecido como caliper.

Temos:

O caliper dianteiro e…

Caliper Dianteiro

…o caliper traseiro.

Caliper Traseiro

O freio a disco ou Caliper é formado por:

Componentes da pinça (cáliper) de freio

1. Cáliper: Aloja as pastilhas e o êmbolo.
2. Anel de Vedação: Veda o fluido de freio e faz retornar o êmbolo.
3. Êmbolo: Empurra as pastilhas contra o disco.
4. Suporte: Fixa o conjunto do freio ao veículo.
5. Pinos Deslizantes: Dão a estabilidade (compensação) ao movimento do cáliper.
6. Molas: Prendem as pastilhas de freio.
7. Pastilhas de Freio: São comprimidas pelo êmbolo, se atritando ao disco.
8. Parafuso Sangrador: Adequadamente, elimina o ar do sistema hidráulico.
9. Coifas: Revestem as partes devidas protegendoas da contaminação por sujeiras.
10. Coifas dos pinos deslizantes: Revestem as partes devidas protegendo-as da contaminação por sujeiras.

Freio a Disco – Pastilhas

Todos os esforços de frenagem se concentram nas pastilhas. Estes esforços ocorrem pelo atrito das pastilhas com o disco de freio, o que causa geração de calor.

Pastilhas de Freio

Ocorre a diminuição do coeficiente de atrito com o aumento do desgaste das pastilhas, onde o condutor sente a necessidade de exercer mais força no pedal de freio para compensar essa diminuição.

São razões pelas quais as pastilhas devem ser fabricadas para resistirem a tais influências. O aumento da temperatura apresenta sérias conseqüências, ou seja, quanto maior a temperatura, maior será o desgaste e maior deverá ser a força para realizar a frenagem.

Portanto: as pastilhas devem ser muito resistentes a altas temperaturas.

Anel de Vedação

O anel de vedação tem importância vital nos Sistemas de freios a disco .

Apresenta duas funções importantes:

Evitar vazamentos de fluido de freio;
Fazer o êmbolo retornar pela força residual quando desaplicado o freio.

Com o freio acionado, o êmbolo desloca-se em direção ao disco , momento em que o anel de vedação se deforma.
Com o freio desaplicado, o anel de vedação traz o êmbolo de volta e se acomoda, tomando seu formato original.

Molas das Pastilhas

Uma ocorrência desagradável para o condutor são os ruídos ocasionados em pontos de montagem e fixação, decorrentes da trepidação causada no veículo ao trafegar em solo irregular.

Para evitar este ruído, as pastilhas são pressionadas por componentes do tipo mola.

Molas amortecedoras

Tipos de freio a disco – O que é

Freio a disco fixo com dois êmbolos

Cada uma das pastilhas está instalada em um êmbolo de acionamento.

Quando o freio é aplicado, cada êmbolo é acionado pela pressão do fluido de freio. Esta pressão hidráulica empurra as pastilhas de encontro ao disco.

Êmbolo (visão em corte)

Freio a disco fixo com três êmbolos

No sistema com três êmbolos é instalado de um lado do disco , um êmbolo de diâmetro maior, e do outro lado do disco são instalados dois êmbolos de diâmetro menor. Para que haja o equilíbrio de forças em ambos os lados do disco , a soma das áreas dos êmbolos menores é igual à área do êmbolo maior.

Disco fixo com 3 êmbolos

Freio a disco fixo com quatro êmbolos

Aqui é mostrado um tipo de freio a disco com quatro êmbolos.

Disco fixo com 4 êmbolos

Lembre-se que os êmbolos comprimem as pastilhas contra o disco.

Freio a disco Deslizante

Este tipo de freio permite o contato das pastilhas também em ambos os lados do disco , da mesma maneira já vista: o freio é acionado, provocando a injeção sob pressão do fluido de freio nos êmbolos.

Observe este tipo de freio:

Sem atuação no disco

O fluido de freio sob pressão vai preenchendo a câmara, empurrando o êmbolo para fora e pressiona a pastilha de sua extremidade contra o disco.

Atuando no disco

Ao mesmo tempo, do outro lado do disco , o caliper desloca-se ao encontro dele para comprimir, nesta face, a pastilha instalada em sua extremidade.

O deslocamento dos êmbolos é quase imperceptível, da ordem de décimos de milímetros. Para permitir o deslocamento do caliper, ele é fixado através de pinos deslizantes em um suporte fixo do veículo.

Freio a disco no Eixo Traseiro

Este sistema de freio a disco apresenta o freio de estacionamento incorporado a uma unidade hidráulica.

Isso garante maior eficiência quando aplicado o freio de serviço, permitindo ainda a atuação do freio de estacionamento através de cabos no mesmo conjunto.

Visualização geral do sistema

O conjunto é equipado com um sistema automático de regulagem, instalado no interior do caliper, para proporcionar a constante regulagem do freio de estacionamento.

Sistema de Regulagem Automática.

Funcionamento

Como freio de Serviço

Funciona da mesma maneira que o sistema de freio a disco deslizante.

Freio de serviço

Como freio de Estacionamento

No primeiro estágio, a alavanca do freio é acionada, fazendo com que o eixo gire e empurre o pino contra o parafuso de regulagem, que aciona o êmbolo pela porca de ajuste. Isso vai pressionar a pastilha do lado do êmbolo contra o disco.

Primeiro estágio

No segundo estágio, a pastilha encosta na face interna do disco e o eixo continua a girar, empurrando a carcaça na direção oposta, fazendo com que a pastilha do outro lado também encoste no disco.

Segundo estágio

Regulagem Automática

Essa regulagem se manifesta sempre que o movimento do êmbolo for superior à folga existente entre o parafuso e a porca.

Ao ser acionado o pedal, a pressão hidráulica empurra o êmbolo e a porca de ajuste acoplada a ele, até que seu curso seja interrompido pelo parafuso.

Processo (parte 1)

A partir desse ponto, a porca não mais apoia o êmbolo e é empurrada pelas molas. A porca tem uma rosca especial, permitindo que ela gire até que se apoie novamente no êmbolo.

Processo (parte 2)

Assim, o desgaste das pastilhas e dos disco s é compensado por essa regulagem automática.

Estabilidade dos freios a disco

São inúmeros os fatores que influem na perda de eficiência da frenagem no veículo:

Um deles é a perícia do condutor ao exercer a força no pedal de freio, principalmente em situações de extremo risco. Outros fatores estão ligados às próprias características construtivas do sistema, tais como dimensionamento, funcionabilidade, adequação e atuações rápidas e precisas.

No sistema de freios a disco , os fatores que influem na perda de eficiência são bem menores comparados ao sistema de freio a Tambor, razão pela qual a ação dos freios a disco difere um pouco de uma para outra roda. Essa é a garantia de uma maior estabilidade na frenagem, evitando assim o comportamento do veículo”puxar” para um dos lados, mudando sua trajetória.

Freio a Disco – Componentes

Peças que compõem o sistema de freios do seu carro:

Tambor

O Tambor de freio fica preso ao cubo onde encaixa a roda do seu carro, dentro do Tambor de freio existem duas sapatas que ficam nessa posição (   ),  as sapatas são cobertas com as lonas de freio, que quando você aciona o pedal do freio elas se alargam e encostam-se ao Tambor de freio fazendo com que o carro pare ou diminua a velocidade.

Disco de Freio

O disco de freio é fabricado em ferro fundido ele também fica preso ao cubo da roda do seu carro, faz parte do sistema de freio a disco a pinça e as pastilhas, quando o freio é acionado as pastilhas entram em contato com o disco fazendo o carro reduzir a velocidade ou parar.

Servofreio ou hidrovácuo

O servofreio funciona com um sistema de o vácuo em conjunto com o coletor do motor do carro que ao acionar o pedal do freio a força é multiplicada para que você faça um esforço menor e o freio uma pressão maior.

Cilindro mestre

O cilindro mestre é responsável por transformar a força que você faz ao pisar no freio, em uma pressão ao Fluido que está no sistema de freios, fazendo com os tambores e os disco s de freios recebam a mesma intensidade de freio.

Fluido ou Óleo de Freio

O Fluido de freio é um óleo sintético feito em laboratório, que fica em todo o sistema de freios, ele é que conduz toda força que você faz ao pisar no freio aos disco s de freios e Tambores de freios.

Agora que você já conhece os principais componentes do sistema de freios, queremos que você saiba que, um sistema de freios desgastado, pode aumentar o espaço necessário para frear em até 10 metros.

Muitas Colisões e acidentes de trânsito ocorrem por falta de manutenção no sistema de freios dos carros.

Quando você está dirigindo e percebe que o seu carro faz algum barulho estranho ao pisar no freio, o carro muda de direção puxando para o lado esquerdo ou direito, barulho de ferro com ferro como se estivesse raspando, direção ou rodas tremendo ao pisar no freio também são sinais que a um desgaste no sistema de freios do seu carro.

É importante você pedir para verificar, os disco s, as pastilhas e as lonas de freio, quando você mandar seu carro para a revisão.

Caso o disco de freio esteja, trincado, empenado ou com a superfície desigual com ranhuras altas e baixas, é um sinal que ele está desgastado.

As pastilhas de freio quando estão gastas emitem ruídos como assobios, piados ou barulho de como se estivesse algum item encostando-se a outro.

A manutenção do sistema de freios do carro é uma das manutenções mais baratas para se fazer no carro, pois tem uma ótima relação custo beneficio.

Atenção você nunca deve lavar as rodas do carro depois de ter rodado muito no carro, pois elas estarão quentes e quando a água entrar em contato com o disco de freio, pode causar;  Trincas, empenamento do disco de freio ou quebra do disco de freio.

Caso as pastilhas de freio sejam molhadas quando quentes, elas também podem sofrer deformações e também terão a vida útil reduzida.

O Fluido de freio assim como o óleo do motor do carro deve ser trocado pelo menos uma vez por ano, caso você perceba que o pedal do freio não está mais como era antes pode ser um sinal de que o Fluido está fora da validade ou acumulou água no sistema.

È importante que caso o fluido de freio do seu carro esteja abaixo do nível, você mande trocar todo o fluido, o Fluido de freio do carro não deve ser completado em hipótese alguma, o fluido de freio deve ser substituído.

Você deve ter atenção para não misturar o fluido de freio DOT3 com o DOT4 ou vice versa, pois caso eles sejam misturados eles não vão funcionar da maneira correta e o sistema de freios do seu carro poderá ser comprometido.

Para identificar o tipo de fluido de freio que é recomendado para o seu carro você deverá observar na tampa do reservatório, nela contem a inscrição DOT3 ou DOT4.

Freio a Disco – Manutenção

Freio a Disco

Para que você possa desfrutar de toda a tecnologia e segurança que este produto está apto a lhe proporcionar, siga as instruções de instalação a seguir:

1 – Substitua os disco s de freio quando atingirem a espessura mínima;
2 – Na troca de pastilhas sempre substitua ou retifique os discos de freio;
3 – A espessura dos discos de freio do mesmo eixo deve ser igual;
4 – Troque sempre os discos de freio e as pastilhas de freio do mesmo eixo;
5 – Lave os discos de freio com desengraxante antes de ser montado no veículo;
6 – Limpe as faces de contato entre o disco de freio e o cubo;
Com uma lixa retire todas as oxidações e rebarbas da face de encosto do cubo.
7 – Evite contaminar a superfície dos disco s e das pastilhas de freio durante o manuseio. O disco de freio suporta, durante as frenagens, altas temperaturas e esforços mecânicos extremos.

O uso de disco s de freio com espessura abaixo da mínima especificada pelo fabricante poderá ocasionar sérios problemas, como:

A – Maior possibilidade de superaquecimento dos freios devido à menor quantidade de material;
B – Menor resistência mecânica da peça, podendo ocorrer empenamento, trincas ou até mesmo a quebra total do disco de freio;
C – Travamento do êmbolo da pinça de freio.

Atenção:

O aparecimento de vibrações no veículo durante as frenagens não está relacionado somente aos disco s de freio, há outras causas que contribuem para o problema da vibração.

1- Após montado no veículo, a oscilação máxima (empenamento) permitida no conjunto disco /cubo/rolamento não deve exceder aos seguintes valores:

Automóveis: 0,10mm – Pick-Up (A/C/D – 10/20, F-1000, F-4000, etc): 0.13mm
Fixe o disco de freio ao cubo (com os próprios parafusos da roda) e encoste a ponta de contato do relógio comparador 5mm abaixo da borda do disco de freio. Gire-o devagar e faça a leitura.

2 – A folga axial nos rolamentos das rodas não deve exceder a 0,054mm, caso contrário substitua-os ou faça o ajuste necessário. Para medir a folga axial nos rolamentos de roda, empurre o cubo para trás, encoste a ponta de contato do relógio comparador no centro da face do cubo, puxe-o para frente e faça a leitura.

3 – A oscilação lateral (empenamento) do cubo não deve exceder a 0,05mm. Para medir a oscilação lateral (empenamento) do cubo, encoste a ponta de contato do relógio comparador próximo a sua borda. Gire-o e faça a leitura.

4 – Aplicação ou montagem incorreta dos rolamentos;

5 – Impurezas na face de encosto do disco e cubo;

6 – Desbalanceamento das rodas;

7 – Problemas na suspensão;

8 – freio traseiro com tambor ovalizado.

Se algum dos itens citados estiver fora do especificado, não será concedida a garantia do disco de freio.

Observação: logo após ter sido feita a troca dos disco s e pastilhas de freio, tem-se pouca eficiência do sistema de freio; isto é considerado normal pois, apesar das peças serem novas, não se tem o contato total entre as faces de frenagem (assentamento).

Esta condição de trabalho contribui para o superaquecimento do sistema de freio, por este motivo é recomendado que nos primeiros 500 km rodados não sejam utilizados os freios os freios de forma brusca (exceto em caso de emergência), pois pode-se provocar o azulamento dos disco s de freio devido ao excesso de temperatura, o que poderá vir a anular a garantia do disco de freio.

Com a utilização normal os freios vão se recuperando gradativamente até atingirem a eficiência total (assentamento).

Freio a Disco – Veículos

Freio a disco

Todos os veículos produzidos atualmente são equipados com sistema de freio a disco nas rodas dianteiras, entretanto alguns carros mais sofisticados ou os modelos top de linha e esportivos, possuem disco nas quatro rodas.

O seu sistema de funcionamento é menos complexo que o freio a tambor, porém sua manutenção requer revisões com maior freqüência, uma vez que seu desgaste é mais acentuado. Isto se deve ao fato de ser mais solicitado, tanto por características de funcionamento e eficiência, quanto pela carga que sofre durante a frenagem, onde o peso do carro (centro de gravidade) é deslocado para a frente.

O sistema é composto por disco, pinças de acionamento e pastilha de freio e seu acionamento é hidráulico. Sua manutenção requer atenção do motorista, pois eventuais problemas podem surgir durante as frenagens.

Barulhos estranhos podem ser o sintoma de pastilhas gastas ou vidradas. Isto também pode ser provocado por um disco com rebarbas em sua lateral, criadas pelo desgaste natural do disco e pelo seu afinamento.

O que acontece geralmente na troca da pastilha, é que a antiga poderia estar assentada ao velho disco e com a instalação da nova essa rebarba passa a raspar na pastilha nova emitindo um chiado característico. Neste caso é aconselhável que também seja feita a substituição dos disco s de freio.

Não se aconselha recondicionar o disco de freio, pois sua superfície pode ficar muito fina, provocando o surgimento de trincas na superfície do mesmo, com conseqüentes riscos de acidentes.

Se houver trepidamento provocado pela pressão dos freios a velocidade média de 80 km/h, há indícios que o disco de freio esteja ovalizado, o que também requer sua troca imediata ou precisará de um “passe” e torno mecânico para amenizar a trepidação..

Veja a seguir algumas práticas e cuidados que devem ser tomados a fim de uma manutenção adequada:

Evite jogar água direto nas rodar logo após o estacionamento do carro, já que os freios ainda estarão quentes, ocasionando choque térmico e o empenamento do disco.
Verifique o estado das pastilhas e a espessura dos disco s de freio a cada 5.000 km.
Importante também é a substituição do fluido de freio a cada 2 anos, ou sempre que fizer uma manutenção no sistema e tiver que completar o nível.
Não use fluídos de freio de marcas diferentes quando completar seu nível. Se não souber a marca, troque-o por completo.
Logo que trocar as pastilhas evite freadas bruscas, pelos menos nos primeiros 100 km. Este é o tempo necessário para o assentamento das pastilhas novas.
Ao transitar por ruas alagadas e enchentes ou situação semelhante, o freio perde sua capacidade de frenagem, portanto ande devagar com o pedal do freio levemente pressionado até que o sistema seque e volte a funcionar normalmente.
Furos feitos em discos rígidos, podem diminuir significativamente sua resistência mecânica , se o serviço não for feito adequadamente.
O custo da manutenção regular e adequada do sistema de freios, é relativamente baixo, portanto não deixe para depois ou economize em se tratando de um item de vital importância.

Fonte: www.bosch.com.br/www.trw.com.br