O desenvolvimento contínuo na indústria automóvel faz com que também os sistemas de travagem sejam confrontados com cada vez mais desafios e exigências.
As razões são várias. Se por um lado os veículos são cada vez mais potentes e rápidos, por outro lado também são cada vez mais pesados, devido ao crescente número de componentes instalados para aumentar os níveis de conforto e de segurança. Consequentemente, o sistema de travagem é sujeito a esforços mais elevados. Outro aspeto igualmente importante são os modernos sistemas de suspensão dos veículos. Estes oferecem elevados níveis de conforto e uma melhor dinâmica de condução, mas as suas grandes dimensões reduzem substancialmente as tolerâncias e o espaço disponível para os restantes componentes.
No passado, um veículo equipado com braços transversais no eixo dianteiro dispunha de uma tolerância de cerca de 100 μm (0,10 mm) para o empeno do disco. Atualmente, com os modernos eixos multibraço ou multilink, essa tolerância é de apenas metade.
Além do desgaste normal de um disco de travão, é possível que se verifiquem as seguintes queixas:
- Vibração dos travões – vibração térmica, vibração a frio, irregularidades na espessura dos discos
- Vibrações originadas pelas marcas criadas devido a longos períodos de paragem
- Ruídos
- Capacidade de travagem insuficiente
- Discos de travão com fissuras
- Discos de travão com estrias
Neste artigo iremos analisar o tema das vibrações durante a travagem.
Alguns veículos tendem a ter vibrações durante a travagem, devido aos elevados esforços a que o sistema de travagem é exposto.
Este fenómeno pode ter várias causas. Assim sendo, é necessária uma verificação mais detalhada do veículo e do sistema de travagem, de modo a identificar e eliminar possíveis falhas a longo prazo.
Um erro comum é que o disco de travão deve ter uma ligeira excentricidade (ou empeno), de modo a permitir que as pastilhas desencostem do disco após uma travagem. Mas isso não passa de um mito.
De modo a evitar uma distribuição irregular das massas, a elevadas velocidades de rotação, e para não sujeitar o sistema de suspensão a cargas e esforços adicionais, todos os discos de travão produzidos pela TRW são calibrados individualmente.
A “vibração do travão” deve-se a vibrações rotativas do volante, as quais ocorrem durante uma travagem e que, por norma, são acompanhadas por um ruído. Estas vibrações dividem-se entre vibração a quente, que ocorre durante travagem a alta velocidade, e vibração a frio, que pode ocorrer a todas as velocidades.
Guias Como fazer
Disco de travão com transferência de material
A "vibração térmica" pode ser descrita da seguinte forma:
- Ruído forte numa frequência entre 100 e 250 Hz. O ruído pode mudar de intensidade durante a travagem, mas sem influenciar o efeito de travagem.
- Vibrações no volante e pedal do travão.
A intensidade das vibrações depende da força de travagem (força aplicada no pedal do travão). As consequências da vibração a quente são, por norma, visíveis na forma de manchas circulares nas superfícies de fricção dos discos de travão. As elevadas temperaturas locais durante a travagem resultam numa transferência do material de fricção da pastilha para o disco de travão e/ou ocorre uma alteração permanente na estrutura do material do disco de travão. Por norma, a transferência de material é eliminada durante travagens posteriores “normais”. Uma alteração pontual da estrutura do disco, que também é designada por formação de martensite, apenas pode ser eliminada através de um processo de rectificação. Durante estes trabalhos deve ter-se em atenção que o material endurecido deve ser removido na íntegra, mas sem ultrapassar a dimensão mínima do disco de travão. Contudo, de modo a evitar possíveis riscos aconselha-se a substituição do disco de travão.
Disco de travão com "Hotspots" (manchas)
A vibração de travagem pode ter várias causas simultâneas, pelo que nem sempre é possível um diagnóstico rápido e inequívoco. Durante o diagnóstico deve-se proceder passo a passo:
- Primeiro deve-se verificar se as vibrações são provenientes do eixo dianteiro ou traseiro.
- De seguida, deve-se controlar os componentes dos travões: o pedal do travão, o servofreio, o cilindro principal do travão, os tubos do travão e os restantes componentes de travagem junto ás rodas. Se for necessária uma substituição, deve-se substituir sempre as pastilhas de travão e os discos de travão, os tambores de travão e as maxilas de travão por eixo, de modo a garantir a segurança da viatura (travagem irregular). Além disso, deve-se controlar também as rodas relativamente a desequilíbrio, desvio lateral, deformações em altura e o estado do piso.
- Por fim deve-se também controlar e eventualmente ajustar ou reparar o eixo, a suspensão da roda, os componentes da direção e os rolamentos das rodas.
Defeito na suspensão da roda
A "vibração a frio" faz-se notar, durante uma travagem normal, através de vibrações no pedal do travão, vibrações no volante e/ou vibrações nos componentes dos eixos e da carroçaria.
As características de distinção em relação à "vibração térmica" são a frequência muito mais baixa (aprox. 5 até 50 Hz) e os efeitos das vibrações a frio ocorrerem durante quase todas as manobras de travagem, independentemente da temperatura.
A intensidade dos ruídos pode variar consoante a velocidade.
A causa principal da vibração a frio deve-se a uma diferença na espessura dos discos de travão (ver. XZS107). Tal como na “vibração a quente”, este efeito é ainda reforçado por rolamentos com defeito e por desequilíbrios e desalinhamentos das rodas.
Causas das diferenças de espessura
A excentricidade ou empeno, causada por erros de montagem, provoca o contacto pontual entre a pastilha e o disco, durante cada rotação da roda, sem que o pedal do travão seja premido. Apesar de as forças de contacto serem muito reduzidas, o contacto repetido provoca a abrasão de material no respetivo ponto do disco de travão (diferença de espessura), o que dá origem ao efeito de vibração após um desgaste elevado.
Disco de travão com diferença de espessura 1 Pastilha de travão 2 Disco de travão 3 Desgaste / Diferença de espessura
Fatores de influência da diferença da espessura
As diferenças de espessura podem ser formadas durante a condução através dos efeitos de “deslizamento”, os quais se devem às pastilhas de travão parcialmente encostadas. Na maioria dos casos esse encosto parcial deve-se a pastilhas ou êmbolo encravados.
Outras causas são a montagem incorreta (sujidade, corrosão, binário de aperto excessivo devido à utilização de uma aparafusadora de impacto, etc.), as condições de aplicação, os hábitos de condução do condutor e as condições rodoviárias.
Durante longas viagens na autoestrada, com travagens muito leves, podem ser também formadas diferenças na espessura dos discos, as quais podem dar origem a vibrações durante a travagem. Contudo, essas diferenças na espessura podem ser eliminadas através de umas travagens fortes.
O condutor sente essa diferença na espessura através de vibrações no pedal do travão (vibração a frio).
As consequências das diferenças de espessura podem variar muito de veículo para veículo e dependem dos fatores de transmissão da força descritos, bem como da capacidade de amortecimento dos componentes dos eixos, da direção e do chassis.
Medição de um disco de travão
A verificação do empeno dos discos de travão é realizada com os discos montados e com um medidor, (precisão de medição de, pelo menos, 0,01 mm), cerca de 10 - 15 mm abaixo do raio externo do disco.
Em veículos novos, o valor de medição não deve ser superior a 50 μm (0,05 mm) e nos veículos mais velhos o valor não deve ser superior a 100 μm (0,10 mm). Os valores devem ser medidos ao longo de várias rotações das rodas.
Um resultado satisfatório pode ser atingido, se o disco de travão for posicionado no cubo (em relação aos respetivos furos de fixação), na posição com o valor de medição mais reduzido. Eventualmente esse valor pode ser otimizado através da substituição/combinação dos componentes relevantes (cubo, disco de travão, rolamento).
Medição do cubo da roda
Além disso, é fundamental prestar especial atenção ao estado limpo e incólume das superfícies de encosto, folgas e encaixes (ver. XZS103). Conforme supracitado, o cubo também pode ser responsável por uma excentricidade excessiva do disco e também deve ser medido. Para a medição pode ser utilizado o valor de referência máximo de 30 μm (0,03 mm), o qual é referente ao raio externo. Em caso de desvios mais elevados deve-se verificar o cubo da roda e o rolamento da roda e, se necessário, deve-se proceder à substituição desses componentes.
Medição da diferença de espessura de um disco de travão
A medição das diferenças de espessura do anel de fricção de um disco de travão apenas pode ser efetuada com precisão, durante a produção, utilizando aparelhos especiais. Contudo, também é possível realizar uma medição com uma precisão satisfatória na oficina, utilizando um micrometro com uma precisão de medição de +/- 0,001 mm. Neste caso, a medição deve ser efetuada em oito locais da circunferência, com cerca de 10 mm de distância em relação ao raio de fricção externo. Consoante o tipo de veículo, eventuais diferenças de espessura de 12 - 15 μm (0,012 - 0,015 mm) podem dar origem a vibrações de travagem. Assim sendo, é fundamental que esses valores não sejam excedidos. O cálculo da diferença da espessura é descrito na Informação de Serviço XZS107.
Cubo da roda sem folga visível
Cubos da roda deformados ou sujos podem causar:
- Deformações nos discos de travão
- Vibrações de travagem
- Cargas e esforços unilaterais sobre os discos de travão
- Distribuição irregular da temperatura
- Elevado desgaste das rótulas e dos rolamentos das rodas
- Perigo de desaperto dos parafusos das rodas (ver. XZS103)
Cubo da roda com folga visível
Outro passo de verificação consiste no controlo da superfície de encosto do cubo da roda.
Com uma régua de precisão é possível verificar rápida e eficazmente a superfície de encosto do cubo da roda. O cubo da roda deve ser imediatamente substituído, se for detetada uma folga (interstício). O disco de travão apenas pode ser montado sem qualquer preocupação, se a superfície do cubo da roda for plana.
Cubo da roda com demasiada massa lubrificante
O mesmo efeito ocorre, se os discos de travão forem substituídos e se após a limpeza for aplicada demasiada massa lubrificante no cubo da roda. O disco de travão não assenta de forma plana na flange e é criada uma ligeira excentricidade. A excentricidade aumenta com o passar do tempo, até o condutor sentir os sintomas supracitados.
Além disso, recomenda-se a realização de alguns controlos que são descritos no ponto "Vibração a quente". Esses controlos são, entre outros, a verificação do funcionamento correto do travão de disco, os rolamentos das rodas, a suspensão das rodas, os componentes da direção e o alinhamento/ajuste do eixo dianteiro. As informações supracitadas evidenciam que não é fácil identificar as causas da excentricidade de uma roda e a consequente criação de irregularidades na espessura dos discos. Nos veículos afetados, maioritariamente são apenas substituídos os discos de travão e as pastilhas, apesar de a medição dos componentes e a eventual substituição dos mesmos ser suficiente para identificar e eliminar o problema.
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