Pinça de freio (freio a disco)

O freio a disco é um outro tipo de freio de atrito. Possui sua construção simplificada quando comparada ao freio a tambor, formado por basicamente dois componentes, o disco de freio e a pinça de freio, como representado na figura 22. Seu princípio básico de funcionamento consiste na geração de força de atrito devido ao contato entre as pastilhas de freio e as paredes laterais de um disco de freio. Assim esse tipo de freio pode ser classificado como um freio por compressão axial.

Figura 22 - Freio a disco

Diferente dos freios a tambor que necessitam de um mecanismo auxiliar para realizar a regulagem automática da folga entre as lonas de freio e o tambor à medida que os materiais de fricção se desgastam. O freio a disco é auto regulável, como pode ser visto na representação da figura 23.

Figura 23 - Vedação do pistão com o freio em repouso (a), e com o freio acionado (b)

Fonte: Reif (2014)

A pinça de freio ou caliper como também é conhecido, tem seu funcionamento similar ao cilindro de roda. Possui uma câmara preenchida com fluido de freio, que ao ser pressurizado, desloca um ou mais pistões que pressionam as pastilhas contra o disco de freio. O interior de uma pinça de freio pode ser visualizado através da figura 23, onde: (1) Vedação do pistão; (2) corpo da pinça de freio; (3) orifício de entrada do fluido; (4) pistão.

Segundo Reif (2014), a vedação de borracha tem a seção transversal retangular e fica em uma ranhura ao redor do cilindro, formando uma vedação ao redor do pistão, além de ajustar automaticamente a folga entre a pastilha de freio e o disco. O diâmetro interno da vedação é um pouco menor que o diâmetro do pistão, de modo que a vedação diminui a tensão e agarra o pistão. Quando os freios são acionados, o pistão se move em direção ao disco do freio e, ao fazê-lo, deforma a vedação, projetada para que seu atrito estático impeça que ele deslize sobre o pistão.

Como a vedação é elástica, ele armazena energia que o retorna à sua forma e posição originais, de modo que puxa o pistão para trás quando o freio é liberado, ou

seja, quando a pressão hidráulica é removida. A folga da pastilha em um freio a disco é de cerca de 0,152 mm e, portanto, fica nas proximidades do desvio estático máximo permitido do disco.

À medida que a pastilha de freio se desgasta e o deslocamento do pistão aumenta, ocorre deslizamento em relação a vedação, permitindo que o pistão se projete ainda mais e, assim, efetuando o ajuste automático infinitamente variável da folga da pastilha de freio. Consequentemente, a folga da pastilha é mantida constante e o disco pode girar livremente quando a pastilha não está sob pressão.

Figura 24 - Pinça de freio tipo fixa (a), pinça de freio tipo flutuante (b)

Fonte: Adaptado de Reif (2014)

Para Limpert (2011), as pinças de freio podem ser classificadas em pinças do tipo fixa e pinças do tipo flutuante, como ilustrado na figura 24. Na pinça do tipo fixa, sua fixação é rígida, não permitindo nenhum movimento relativo com relação ao componente onde está acoplado, geralmente mangas de eixo. Enquanto a pinça do tipo flutuante, recebe esse nome por permitir um deslizamento do corpo da pinça com relação ao componente no qual está fixado.

Figura 25 - Pinça do tipo fixa

Fonte: Reif (2014)

A pinça do tipo fixa conta sempre com um número par de pistões, posicionados em lados opostos ao disco de freio. A figura 25 ilustra os componentes desse tipo de pinça, onde: (1) carcaça externa; (2) parafuso de junção; (3) vedação; (4) canal de comunicação; (5) pastilha de freio; (6) disco de freio; (7) guarda-pó; (8) pistão; (9) carcaça interna flangeada; (10) furo de alimentação do fluido; (11) flange.

De acordo com Reif (2014), o funcionamento de uma pinça tipo fixa é descrita da seguinte maneira. Quando os freios são acionados, a pressão hidráulica do cilindro mestre atua através do furo de alimentação nos dois pistões, produzindo assim a força de atuação pela qual as pastilhas de freio são pressionadas contra as superfícies de atrito do disco de freio. O tamanho dessa força de acionamento é determinado pela pressão do pé aplicada ao pedal do freio.

Quando o freio é liberado, ou seja, quando o pé é retirado do pedal do freio, o pistão do cilindro mestre é retornado à sua posição original pela força de sua mola de compressão e a pressão transmitida à pinça de freio através do tubo de freio é liberada. Os pistões (8) são então puxados de volta para suas posições originais pelas vedações elásticas (3). Após liberado pelas pastilhas de freio, o disco de freio (6) fica livre para girar novamente. Se o curso do pistão for maior que a folga de projeto entre a pastilha de freio e o disco devido ao desgaste da pastilha, o pistão desliza através

da vedação quando os freios são aplicados e a folga é redefinida para a quantidade correta.

Figura 26 - Pinça do tipo flutuante

Fonte: Reif (2014)

A pinça do tipo flutuante pode contar com um ou mais pistões, posicionados sempre do mesmo lado. A figura 26 representa os componentes de uma pinça flutuante de apenas um pistão, onde: (1) suporte; (2) pino-guia; (3) carcaça; (4) pastilha de freio externa; (5) disco de freio; (6) pastilha de freio interna; (7) anel de vedação; (8) furo de alimentação do fluido; (9) pistão ; (10) carcaça; (11) guarda-pó.

De acordo com Reif (2014), o funcionamento de uma pinça tipo fixa é descrita da seguinte maneira. Quando os freios são acionados, a pressão hidráulica do cilindro mestre atua através do furo de alimentação no pistão que sai da pinça e pressiona diretamente a pastilha de freio interna contra o disco de freio. Como a pressão do fluido de freio atua com igual força contra o pistão e a pinça, o corpo da pinça é empurrado na direção oposta ao pistão, deslizando nos pinos-guia e puxando a pastilha de freio externa contra o disco. As duas pastilhas dos freios são pressionadas contra o disco com a mesma força. Quando o freio é liberado, a vedação elástica do pistão puxa o pistão de volta à sua posição original.