de montagem do disco/pas lha de freio
Rodas
�
Balanceamento de acordo com as orientações do
fabricante do veículo
�
Instalação com torques de aperto especificados pelo
fabricante do veículo e observando as instruções de
montagem
�
Ajuste das pressões do pneu de acordo com as
especificações dos fabricantes
Freio da roda
�
Verificação da condição da pinça do freio garan ndo
que pistões, tampas de proteção, molas, etc. estejam
em estado operacional não danificado
Disco de freio
�
Limpeza das super cies de contato no disco e no cubo
da roda
�
Verifique se o disco apresenta desgaste e se a espessura do
disco está de acordo com a especificação dos fabricantes
�
Sempre subs tua em pares (conjuntos de eixos) conforme
recomendado pelo fabricante do veículo
Pas lhas do freio
Introdução
Com apenas algumas exceções, os veículos de passeio geralmente são equipados com freios a disco nas rodas dianteiras. Dependendo da carga, os eixos traseiros podem conter freios a disco ou a tambor. Esta publicação é apenas para freios a disco.
A força aplicada ao pedal do freio age, com auxilio do servo, como uma força de fixação pressionando as pas lhas nos discos. Pela força ficcional resultante, a energia ciné ca do veículo é conver da rapidamente em calor. As cargas mecânica e térmica agindo nas pas lhas e no disco de freio são muito altas. Em casos extremos, a potência de frenagem gerada durante a desaceleração pode ser muitas vezes maior que a potência de pico do motor.
Os principais requisitos que um sistema de freios tem que atender estão resumidos como segue:
� Estabilidade do coeficiente de fricção em uma faixa extensa de temperatura
� Baixa dependência do coeficiente de fricção na pressão de contato,
velocidade e fatores ambientais
� Boa resistência mecânica e estabilidade dimensional
� Estado de desgaste dentro dos valores limites especificados
� Tolerâncias do componente dentro dos valores limites especificados
� Comportamento de desgaste aceitável dos discos e pas lhas de freio
Os discos e pas lhas de freio formam uma unidade funcional cuja função de correção é essencial para a segurança. Os requisitos definidos podem ser garan dos apenas com componentes que foram desenvolvidos para ou que correspondem ao veículo no qual eles são usados. A manutenção correta pode evitar riscos à segurança e perdas em termos de conforto e vida ú l.
Carga térmica e mecânica
alta do sistema de freio
Principais requisitos
do sistema de freio
Posição normal
Diferenciação entre
‘vibração térmica’ e ‘vibração fria’
Vibração do freio
O termo “vibração do freio” se refere aos torques de frenagem não uniformes e, portanto, às variações da força de frenagem, que ocorrem durante a frenagem ou, mais precisamente, no curso de uma volta completa do disco de freio. Esses fenômenos, que têm diferentes causas, são divididos em vibração térmica, que ocorre durante a desaceleração em altas velocidades, e vibração fria, que ocorre em qualquer velocidade.
Vibração térmica
A “vibração térmica” pode ser descrita como segue:
� Uma vibração em expansão em uma faixa de frequência entre
100 e 250 Hz. A intensidade da expansão pode variar durante a desaceleração, mas não afeta a frenagem.
� Variações do torque podem ser sen das com frequência, como
uma vibração na direção, pulsação no pedal do freio e vibração dos componentes do chassi.
A ocorrência de vibração do freio depende da força do pedal. A vibração térmica pode, normalmente, ser iden ficada por uma disposição circular de pontos nas super cies de fricção do disco de freio. Isso é causado durante a frenagem devido ao superaquecimento local, o que resulta em uma transferência de material da pas lha do freio ao disco de freio e/ou uma mudança permanente na estrutura do material de fundição do disco de freio. É comum o material ser removido durante a frenagem normal, mas alterações na estrutura – também mencionado como formação de martensita – que é mais dura do que a estrutura básica do material do disco e pode ser removida somente através de usinagem. Ao reparar um disco com pontos martensí cos, é importante remover completamente as áreas endurecidas. Para evitar riscos, o disco deve ser subs tuído de modo ideal.
Formação de pontos por superaquecimento local é causada por diversos
fatores:
� O disco pode, em determinadas condições, ser distorcido quando
ocorrer a frenagem constante. Essa flexão do disco pode resultar em distorção permanente.
� O disco de freio apresenta desgaste abaixo da espessura mínima (consulte a recomendação do fabricante), o que reduz a capacidade do disco de dissipar o calor.
� As pas lhas do freio a disco apresentam desgaste excessivo e têm um
Além das causas da “vibração térmica” devido ao superaquecimento local descrito acima, outros fatores que podem causar ou aumentar a probabilidade de vibração térmica incluem rodas com balanceamento inadequado, desgaste dos componentes do mancal no sistema de suspensão da roda, direção e eixo dianteiro desalinhados.
Na maioria dos casos, a vibração é causada por vários fatores, dificultando a iden ficação clara da principal causa.
A inves gação completa e cuidadosa das causas e a reparação da falha são, portanto, necessárias. Esse trabalho deve ser realizado por um oficina de reparos especializada com um alto nível de experiência.
A inves gação consiste basicamente nos seguintes procedimentos de teste:
� Primeiro determine se a vibração é derivada do eixo dianteiro ou traseiro. � Realize uma inspeção visual para determinar quais componentes
funcionais apresentam desgaste e em qual proporção. Discos ou pas lhas com desgaste ou ranhuras em excesso sempre devem ser subs tuídos como um conjunto de eixos.
� Verifique se as pas lhas de freio montadas foram aprovadas para a
aplicação de acordo com a recomendação do fabricante.
� Verifique a condição operacional do freio a disco, prestando muita atenção aos componentes da pinça e repare, se necessário. O reparo deve ser realizado por uma oficina especializada.
� Verifique se a roda não está balanceada e, se necessário, faça o
balanceamento novamente.
� Verifique a condição operacional da suspensão e dos componentes da
direção e subs tua se houver alguma peça com defeito.
� Verifique se os componentes individuais de cada mancal da roda
apresentam defeitos (folga do mancal) e subs tua se necessário.
� Verifique e, se necessário, corrija a geaometria do eixo de acordo com os valores determinados pelo fabricante do veículo.
Em geral, a vibração térmica pode ser reduzida escolhendo materiais de fricção adequados, contanto que os outros componentes do veículo mencionado estejam em uma condição livre de falhas. Quando uma o mização deste po é realizada, deve‐se lembrar que ela está em
conformidade com todos os requisitos definidos para o sistema de frenagem.
Causas da espessura não uniforme
Vibração fria
A “vibração fria” ocorre durante a frenagem normal e pode ser iden ficada pela pulsação no pedal do freio, variações do torque na direção e/ou vibração dos componentes do eixo e do chassi.
A caracterís ca que a diferencia da “vibração térmica” é que a vibração
fria pode ocorrer sempre que o freio for aplicado, e tem uma variação de frequência muito menor (cerca de 5 a 50 Hz). A intensidade da vibração também pode variar de acordo com a velocidade do veículo.
A vibração fria é causada principalmente pelas variações na espessura
do disco e, similar à variação térmica, pode ser ampliada por
componentes do mancal com defeito e rodas sem balanceamento. Como surge esta variação da espessura? Cada disco de freio apresenta
desgaste radial causado pela produção e tolerâncias de montagem.
As pas lhas do freio a disco sempre farão algum contato com o disco de freio durante a direção sem usar os freios, e este contato será mais pronunciado em determinados pontos dos discos. Embora as forças do contato sejam rela vamente baixas, elas causam desgaste nesses pontos do disco de freio. Isso resulta em uma variação na espessura do disco, que eventualmente causa vibração. Contanto que alguns pré‐requisitos sejam atendidos, a variação na espessura do disco normalmente pode ser reduzida ou eliminada novamente pela frenagem normal que mantém a geração alternada e a redução das variações na espessura balanceada aceitáveis. Trataremos desses pré‐requisitos posteriormente.
Os seguintes fatores influenciam na variação da espessura do disco:
� desgaste radial dos discos de freio no estado montado;
� pas lhas de freio com atrito no disco no estado sem freio;
� a capacidade das pas lhas do freio a disco de reduzir ou remover as variações na espessura do disco durante a frenagem normal;
� atuação correta da pinça que permite a liberação das pas lhas do
disco de freio;
� as condições ambientais e da estrada e o es lo de direção do motorista.
Os efeitos das variações idên cas e existentes na espessura do disco podem variar significa vamente de um modelo para outro e dependem dos fatores da transmissão da força e das capacidades de amortecimento dos componentes do eixo, direção e chassi.
Medição do desgaste radial com um medidor de precisão com mostrador
Ao inves gar as causas da vibração, lembre‐se do seguinte:
� O desgaste radial dos discos de freio deve ser testado com o disco instalado no veículo, de modo ideal com a roda montada corretamente. O desgaste radial é testado com um medidor com mostrador com uma precisão de medição de pelo menos 0,01 mm e aplicado cerca de 10 a 15 mm abaixo do raio externo do disco. Entretanto, a medição do raio de fricção médio é suficiente. A leitura em veículos mais novos deve ser realizada sobre várias revoluções e o desgaste não deve exceder 0,070 mm (Problemas do veículo: < 0,040 mm). Note que este teste produz resultados válidos apenas para discos de freio novos.
Devido às tolerâncias de componentes, essas leituras baixas não podem ser alcançadas em carros mais velhos. Uma o mização ainda pode ser ob da, posicionando o disco do freio no cubo nos furos de fixação de modo que o menor valor medido seja alcançado. Mas mesmo em carros mais velhos, o desgaste radial do disco de freio não deve exceder 0,10 mm. Se necessário, os componentes que estão causando o desgaste (cubo, disco de freio, mancais) devem ser subs tuídos. Tome cuidado para que as super cies de contato sejam man das limpas e livres de defeitos.
� Conforme mencionado anteriormente, o cubo também pode causar desgaste e, por isso, deve ser medido. Neste contexto, um valor máximo de 0,030 mm, rela vo ao raio externo mensurável, pode ser considerado como um guia. Se o desvio exceder esse valor, o cubo deverá ser
subs tuído.
� Uma fator adicional que afeta o desgaste radial é a ondulação do disco
de freio. Portanto, o paralelismo do disco também deverá ser verificado
e não deverá exceder 0,050 mm. Um equipamento especializado é necessário para realizar esse teste.
� Para uma medição precisa da variação da espessura do disco , é necessário um equipamento especializado, embora um micrômetro de precisão com uma precisão de medição de 0,001 mm fornecerá resultados suficientemente precisos. As medidas devem ser feitas em 12 a 15 pontos ao redor da circunferência do disco e cerca de 10 a 15 mm abaixo do raio de fricção externo do disco. Dependendo do
po de veículo, as baixas variações na espessura na ordem de 0,012 a 0,015 mm (Problemas do veículo: < 0,008 mm) podem causar vibração. Nos discos novos, esses valores não devem ser excedidos. Eles também são o limite de tolerância absoluta dos discos de freio da Cobreq.
Tendência às variações na espessura do disco Número baixo de aplicações do freio Número alto de aplicações do freio
Sem vibração fria, mas vida ú l do disco
de freio reduzida
Mais testes
Além desses testes, alguns dos procedimentos de teste descritos na seção sobre “vibração térmica” também devem ser realizados. Eles incluem a verificação do estado operacional do freio a disco, os mancais da roda, os componentes da suspensão e da direção, o ajuste do eixo dianteiro e o uso de pas lhas do freio a disco aprovadas pelo fabricante. Conforme mostramos, as causas do desgaste radial excessivo e das variações na espessura do disco podem ser di ceis de iden ficar. Mas realizando as medições possíveis nos componentes afetados e, se necessário, subs tuindo‐os, essas falhas podem ficar limitadas aos níveis aceitáveis.Como já foi mencionado, o es lo de direção bem como as condições do tráfego e da estrada também fazem parte das causas das variações na espessura do disco de freio. Viagens de vários milhares de quilômetros com pouca frenagem em geração baixa de potência ficcional podem resultar em variações na espessura do disco suficientes para causar vibração. Uma fase de direção subsequente contendo muita frenagem pode regenerar os discos novamente.
Vibração causada por pontos está cos
Se um veículo não for dirigido por um período mais longo e, especialmente, se ele for exposto a ambientes úmidos e/ou ao sal, a corrosão pode fazer com que as pas lhas de freio grudem no disco ou que a área do disco oposta à das pas lhas apresente corrosão até um limite que possa causar muita vibração. A aderência da corrosão pode, frequentemente, ser corrigida liberando a embreagem rapidamente na primeira marcha para impulsionar levemente o veículo para a frente. Se a aderência for muito séria, a única solução será desmontar o sistema de freio e polir novamente ou subs tuir os discos de freio. Se as pas lhas de freio es verem danificadas, elas deverão ser subs tuídas. Uma vibração leve após um período mais longo de ina vidade pode desaparecer depois que o veículo for dirigido por algum tempo. Se a vibração for séria ou se não desaparecer com a frenagem normal, os discos de freios devem ser retificados ou substituídos.
Ruído estridente durante a frenagem
Contanto que o sistema de freio não apresente nenhuma falha no projeto ou outras falhas fundamentais, o disco de freio contribui para um ruído estridente somente se a folga entre ele e a pas lha de freio for inadequada e se as super cies do disco es verem danificadas ou corroídas. É certo dizer, entretanto, que os discos de freio, devido à sua geometria, podem apresentar problemas de ruídos.
Essa falha pode ser reparada como segue:
� Verifique o estado de desgaste e a condição da super cie das
pas lhas de freio e subs tua‐as se necessário.
� Verifique se as pas lhas de freio montadas são aprovadas pelo
fabricante e adequadas para o veículo.
� Verifique se os elementos an rruído (calços de amortecimento,
laca de amortecimento, pastas) estão montados e em boas condições de funcionamento.
� Verifique a liberdade de movimento das tampas da guia da pas lha de freio e do pistão da pinça.
Os freios a disco a ngem seu efeito de frenagem pela fricção seca, que tende inerentemente a causar vibração e, portanto, ruído. Por causa dos fatores de influência e das condições operacionais descritas anteriormente, uma supressão completa do ruído da frenagem é
Efeito de frenagem insa sfatório
Outros possíveis defeitos
Na maioria dos casos, especialmente nos freios da roda dianteira, o problema não é causado pelo disco do freio.
Nesses casos, verifique se pas lhas de freio adequadas foram instaladas e não apresentam desgaste excessivo, se as super cies dos discos de freio e das pas lhas estão livres de defeitos e se o sistema de freio (pistões, guias, unidades servo) está funcionando corretamente. Nos discos de freio do eixo traseiro, a carga específica insuficiente pode causar corrosão do disco de freio ou condicionamento da super cie dos componentes de fricção, o que, por sua vez, reduz a eficiência dos freios. No entanto, devido à baixa fração da força do freio do eixo traseiro, isso é quase impercep vel para o motorista. Nesses casos, os discos de freio devem ser re ficados ou subs tuídos, e as pas lhas de freio também devem ser subs tuídas.
Discos de freio apresentam rachadura
As cargas de choque térmico na super cie do disco de freio podem causar rachaduras na estrutura fundida. Essas rachaduras reduzem a resistência do disco de freio e, dependendo do tamanho e das forças aplicadas, pode resultar em fratura do material. É di cil dizer a par r de que tamanho as rachaduras começam a representar um problema, mas para evitar falha com suas consequências potencialmente fatais, os discos de freio, nos quais a rachadura está claramente visível sem equipamentos técnicos, devem ser subs tuídos. É importante notar também que a probabilidade de fratura aumenta com o comprimento das rachaduras.
Além de representar um risco de fratura do disco, um disco com super cie rachada age como uma máquina operatriz nas pas lhas do freio, causando desgaste excessivo da pas lha, que se torna mais pronunciado em temperaturas mais altas, em que a largura da rachadura aumenta.
Os discos de freios estão riscados
As marcas de pontos na super cie do anel de fricção podem ter várias causas:
� material de fricção das pas lhas de freio inadequado ;
� excesso de sujeira nas pas lhas ou nos discos de freio;
� corrosão;
� sobrecarga do sistema de freio;
� material do disco de freio inadequadamente flexível.
Os pontos podem ter uma grande variedade de estruturas, desde muito fina até muito áspera, o que torna di cil definir regras claras sobre a extensão dos pontos que ainda é aceitável. Em geral, um mecânico experiente pode julgar se o disco riscado precisa ou não ser subs tuído ou re ficado. Até certo ponto, isso não afeta o efeito de frenagem, mas se as pas lhas de freio forem subs tuídas, os discos também precisam ser subs tuídos ou re ficados.
A vida ú l do disco de freio é muito curta
A vida ú l dos discos e das pas lhas de freio é apenas um aspecto, embora muito importante, no desenvolvimento de um sistema de freio. Para condições normais de uso, a vida do projeto dos discos de freio da roda dianteira deve ser equivalente à vida ú l dos dois conjuntos de pas lhas de freio correspondentes. Alguns discos podem ter uma vida ú l mais curta, pois eles foram projetados para a ngir metas específicas nas quais em que mais valor é agregado, por exemplo para evitar efeitos indesejados como a vibração fria.
Na prá ca, a vida ú l de um disco de freio depende dos seguintes fatores de influência:
� o es lo de direção;
� condições da estrada e do tráfego;
� condições topográficas e climá cas; � o nível de sujeira e contaminação;
� a estrutura e o material de fundição do disco de freio; � a agressividade das pas lhas de freio;
� a liberdade de movimentos dos elementos deslizantes e da guia e o
pistão acionando o freio.
Exemplos picos de fatores
de distúrbio descritos
Resumo e ilustrações
A análise mostra que uma grande parte das reclamações dos clientes sobre os sistemas de freio com defeito é atribuída ao disco de freio . E nesses casos, por sua vez, a vibração do freio é a principal causa de reclamação.
Devido à complexidade descrita acima e aos diversos fatores de influência possíveis, os danos do disco de freio e suas causas são frequentemente di ceis de iden ficar em um caso específico. A experiência tem mostrado que, na maioria dos casos de danos reais do disco de freio, a principal carga geralmente está em outro lugar (desgaste excessivo do disco devido a tolerâncias gerais, pas lhas de freio inadequadas, freios da roda com defeito, etc.). Em muitos casos, os discos de freio sobre os quais foram recebidas reclamações, comprovam estar funcionando em perfeitas condições e as principais causas das deficiências não foram iden ficadas. Isso inevitavelmente leva a reclamações sendo rejeitadas após testes onerosos e demorados, com prejuízo para todos os interessados. Mesmo se de imediato o problema parecer estar resolvido por uma subs tuição de determinadas peças, os sintomas geralmente reaparecem depois de um tempo. Esta situação pode ser melhorada – e sa sfação do cliente garan da –
somente as principais causas podem ser determinadas de modo confiável e somente se peças de reposição aprovadas forem usadas e os
SRO
dt1
360° dt2 dt3
“ Marcas de vibração” devido a superaquecimento
local do disco de freio
dt1: Es pessura mínima do disco
pelo desgaste abrasivo parcial
dt2: Es pessura inicial
dt3: Es pessura do disco após
a correção do desgaste
dt2–dt1: V ariação da espessura
máxima do disco
SRO: Desgaste máximo do disco
