Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Mecânica Automotiva 2 Apostila de Mecânica Automotiva Curso de Mecânica Automotiva Edição 1, nov/2018, Curitiba-PR. Seduc Intec – Cursos Técnicos e Profissionalizantes 3 SUMÁRIO INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 8 METROLOGIA ............................................................................................................. 9 RÉGUA GRADUADA, METRO E TRENA. .................................................................. 9 SUBMÚLTIPLOS DO MILÍMETRO ............................................................................ 12 QUADRO DE MÚLTIPLOS DO MILÍMETRO ............................................................ 12 NOÇÕES DE POLEGADA ........................................................................................ 12 PAQUÍMETRO ........................................................................................................... 14 PAQUÍMETRO UNIVERSAL ..................................................................................... 15 PRINCÍPIO DO NÔNIO ............................................................................................. 15 CÁLCULO DE RESOLUÇÃO .................................................................................... 17 MICRÔMETRO .......................................................................................................... 24 ERROS NA MEDIÇÃO .............................................................................................. 26 EXERCÍCIOS: ............................................................................................................ 27 RELÓGIO COMPARADOR ....................................................................................... 31 COMPARADOR DE DIÂMETRO INTERNO (SÚBITO) ............................................. 31 MEDIDAS ANGULARES ........................................................................................... 35 GONIÔMETRO .......................................................................................................... 35 CÁLCULO DA RESOLUÇÃO .................................................................................... 36 FREIOS ...................................................................................................................... 39 FREIO A TAMBOR .................................................................................................... 40 FREIOS À DISCO ..................................................................................................... 43 SISTEMAS HIDRÁULICOS ....................................................................................... 51 COMO FUNCIONA O SISTEMA DE FREIOS ........................................................... 51 FLUIDO DE FREIO ................................................................................................... 54 FREIO DE ESTACIONAMENTO ............................................................................... 55 SERVOFREIO ........................................................................................................... 57 SISTEMA ABS (ANTI LOCK BRAKE SYSTEM) SISTEMA ANTI TRAVAMENTO DOS FREIOS ............................................................................................................ 58 SUSPENSÃO ............................................................................................................. 61 AMORTECEDORES ................................................................................................. 62 MOLAS ...................................................................................................................... 64 BARRA DE TORÇÃO ................................................................................................ 65 BARRA DE TORÇÃO NO EIXO TRASEIRO............................................................. 66 SUSPENSÃO DIANTEIRA ........................................................................................ 66 MAC PHERSON ........................................................................................................ 67 TRAPÉZIO ARTICULADO (BALANÇAS/BANDEJAS) .............................................. 69 OUTROS MODELOS DE SUSPENSÃO DIANTEIRA ............................................... 71 SUSPENSÃO TRASEIRA .......................................................................................... 72 SUSPENSÃO TRASEIRA INDEPENDENTE (SEMIEIXO FLUTUANTE).................. 73 SUSPENSÃO MAC PHERSON ................................................................................ 73 TRIÂNGULO TRASEIRO PERPENDICULAR ........................................................... 73 TRIÂNGULO TRASEIRO DIAGONAL ....................................................................... 74 FORQUILHA E BRAÇOS SUPERIORES LONGITUDINAIS ..................................... 74 4 SUSPENSÃO MULTILINK (MUITOS BRAÇOS) ....................................................... 75 SISTEMA HIDROELÁSTICO E HIDROPNEUMÁTICO ............................................. 75 SUSPENSÃO A AR ................................................................................................... 77 SUSPENSÃO ELETRONICAMENTE PROGRAMÁVEL ........................................... 78 DIREÇÃO ................................................................................................................... 79 COLUNA DE DIREÇÃO ............................................................................................ 80 SISTEMA ROSCA SEM FIM ..................................................................................... 81 SISTEMA PINHÃO E CREMALHEIRA ...................................................................... 83 CAIXA DE DIREÇÃO ................................................................................................ 84 ASSISTÊNCIA HIDRÁULICA .................................................................................... 85 DIREÇÃO ELÉTRICA ............................................................................................... 88 RODAS ...................................................................................................................... 90 RODAS DE LIGA LEVE ............................................................................................ 91 CUBOS ..................................................................................................................... 92 PNEUS ....................................................................................................................... 93 PNEU DIAGONAL E PNEU RADIAL ......................................................................... 93 NOMENCLATURAS DA LATERAL DE UM PNEU .................................................... 94 PNEUS SEM CÂMARA ( TUBELESS) ...................................................................... 94 MANUTENÇÃO E CUIDADOS COM OS PNEUS .................................................... 94 T.W.I (TREAD WEAR INDICATOR) INDICADOR DE DESGASTE DA BANDA DE RODAGEM ................................................................................................................ 96 DIAGONAL ................................................................................................................ 99 RADIAL .................................................................................................................... 100 GEOMETRIA ............................................................................................................ 103 ÂNGULO DE INCLINAÇÃO DO PINO MESTRE (KING PIN INCLINATION –K.P.I)104 BALANCEAMENTO ................................................................................................ 104 CÂMBER/CAMBAGEM ...........................................................................................105 CÁSTER .................................................................................................................. 106 CONVERGÊNCIA E DIVERGÊNCIA ...................................................................... 107 QUANDO É NECESSÁRIO CONFERIR A GEOMETRIA ....................................... 108 MOTORES ............................................................................................................... 108 ORIGEM DOS MOTORES ...................................................................................... 109 A FÍSICA APLICADA AOS MOTORES ................................................................... 110 MANÔMETRO ......................................................................................................... 112 CLASSIFICAÇÃO DOS MOTORES ........................................................................ 113 MOTORES DE PISTÃO .......................................................................................... 115 O CICLO DIESEL .................................................................................................... 115 CICLO OTTO .......................................................................................................... 116 PONTO MORTO SUPERIOR (PMS) ...................................................................... 117 PONTO MORTO INFERIOR (PMI) ......................................................................... 117 RELAÇÃO DE TORQUE E ROTAÇÃO DO MOTOR .............................................. 117 TIPOS DE MOTORES ............................................................................................. 117 SUPERQUADRADO ............................................................................................... 117 SUBQUADRADO .................................................................................................... 118 5 QUADRADO ............................................................................................................ 118 TAXA DE COMPRESSÃO ...................................................................................... 118 FUNCIONAMENTO DOS MOTORES – CICLO OTTO ............................................ 119 CRUZAMENTO DE VÁLVULAS .............................................................................. 120 DETONAÇÃO – PRÉ IGNIÇÃO .............................................................................. 120 MOTORES A GASOLINA, ETANOL, FLEX ............................................................ 121 COMPONENTES DO MOTOR ................................................................................. 124 PISTÃO ................................................................................................................... 124 ANÉIS DE SEGMENTO .......................................................................................... 124 BIELA ...................................................................................................................... 125 BRONZINAS ........................................................................................................... 126 ÁRVORE DE MANIVELAS (VIRABREQUIM) ......................................................... 126 VOLANTE DO MOTOR ........................................................................................... 127 VÁLVULAS .............................................................................................................. 128 TUCHOS ................................................................................................................. 129 ÁRVORE COMANDO DE VÁLVULAS .................................................................... 130 SISTEMA COM CORREIA SINCRONIZADORA, CORREIA DENTADA .................... 131 SISTEMA COM CORRENTE SINCRONIZADORA ..................................................... 131 SISTEMA COM ENGRENAGENS SINCRONIZADORAS ........................................... 132 ÁRVORES CONTRA-ROTANTES .......................................................................... 133 CORREIAS .............................................................................................................. 133 PARTES FIXAS DE UM MOTOR ............................................................................ 134 CABEÇOTE ............................................................................................................. 136 JUNTA DO CABEÇOTE DE LATA .......................................................................... 137 JUNTA DO CABEÇOTE DE SHIFT / AMIANTO ..................................................... 137 TIPOS DE CÂMARA DE COMBUSTÃO ................................................................. 137 CÂMARA TIPO HEMISFÉRICA .............................................................................. 138 CÂMARA TIPO BANHEIRA .................................................................................... 139 CÂMARA TIPO CUNHA .......................................................................................... 139 CÂMARA ABERTA NA CABEÇA DO PISTÃO ........................................................ 139 CARBURADORES .................................................................................................. 140 VANTAGENS .......................................................................................................... 141 DESVANTAGENS ................................................................................................... 141 CÁRTER .................................................................................................................. 142 CÁRTER SECO ...................................................................................................... 143 SISTEMA DE ARREFECIMENTO ........................................................................... 143 SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO ............................................................................... 145 TESTES BÁSICOS DE UM MOTOR ....................................................................... 145 FERRAMENTAS NECESSÁRIAS ........................................................................... 147 PARA MONTAGEM E AFERIÇÕES DE UM MOTOR ............................................. 147 TORQUÍMETRO ..................................................................................................... 147 COMPARADOR DE DIÂMETRO INTERNO (SÚBITO) ........................................... 147 RELÓGIO COMPARADOR ..................................................................................... 148 SISTEMAS DE CÂMBIO ......................................................................................... 148 6 CÂMBIO MECÂNICO .............................................................................................. 150 KIT EMBREAGEM .................................................................................................. 150 ENGRENAGENS ..................................................................................................... 151 TIPOS DE ENGRENAGENS .................................................................................... 152 ENGRENAGENS DE DENTES RETOS .................................................................. 152 ENGRENAGENS DE DENTES HELICOIDAIS ....................................................... 152 ENGRENAMENTO PALÓIDE DE COROA E PINHÃO ........................................... 152 ENGRENAMENTO HIPÓIDE .................................................................................. 152 LUBRIFICAÇÃO DO SISTEMA DE CÂMBIO ......................................................... 153 RELAÇÃO DE ENGRENAGENS (I) ........................................................................ 153 ÁRVORE PRIMÁRIA OU EIXO PRIMÁRIO............................................................. 154 ÁRVORE SECUNDÁRIA OU EIXO SECUNDÁRIO ................................................ 155 MARCHA ARÉ ........................................................................................................ 155 GARFOS ................................................................................................................. 155 LUVA SINCRONIZADORA ...................................................................................... 156 DIFERENCIAL ......................................................................................................... 156 SEMI ÁRVORE OU SEMI EIXO ............................................................................... 157 CÂMBIO AUTOMÁTICO.......................................................................................... 163 FUNCIONAMENTO E PRINCÍPIO DO CÂMBIO AUTOMÁTICO ............................ 163 VANTAGENS DO CÂMBIO AUTOMÁTICO ............................................................ 163 DESVANTAGENS DO CÂMBIO AUTOMÁTICO ..................................................... 163 CONVERSOR DE TORQUE DO CÂMBIO AUTOMÁTICO ..................................... 165 CÂMBIO AUTOMATIZADO/ SEMIAUTOMÁTICOS ............................................... 166 FUNCIONAMENTO ................................................................................................. 166 VANTAGENS E DESVANTAGENS CÂMBIO AUTOMATIZADO ............................ 168 CÂMBIO CVT (TRANSMISSÃO CONTINUAMENTE VARIÁVEL) ......................... 169 VANTAGENS DE USO DO CÂMBIO CVT ............................................................. 170 CÂMBIO COM DUPLA EMBREAGEM ................................................................... 170 INJEÇÃO ELETRÔNICA ......................................................................................... 171 CARBURADORES .................................................................................................. 171 VANTAGENS .......................................................................................................... 172 DESVANTAGENS ................................................................................................... 173 INJEÇÃO ELETRÔNICA ......................................................................................... 174 LUZ “CHECK ENGINE’, OU LÂMPADA MIL (MALFUNCTION INJECTION LAMP), LÂMPADA DE AVARIAS NO SISTEMA DE INJEÇÃO ........................................... 174 DTC (DIAGNOSTIC TROUBLE CODE) .................................................................. 174 FERRAMENTAS DE DIAGNÓSTICO ..................................................................... 174 CONHECIMENTOS BÁSICOS SOBRE INJEÇÃO ELETRÔNICA .......................... 182 IGNIÇÃO .................................................................................................................. 186 SENSORES ............................................................................................................. 187 SENSOR DE TEMPERATURA DO AR ADMITIDO ................................................ 187 SENSOR DE ROTAÇÃO......................................................................................... 187 SENSOR DE FASE ................................................................................................. 188 ATUADORES .......................................................................................................... 189 7 CURIOSIDADES SOBRE INJEÇÃO ELETRÔNICA ............................................... 190 COMPONENTES DO SISTEMA DE INJEÇÃO ELETRÔNICA ............................... 195 SENSORES ............................................................................................................ 195 OS PRINCIPAIS ATUADORES DO SISTEMA DE INJEÇÃO ELETRÔNICA ......... 199 LUZ DE AVARIA/ ANOMALIA DO SISTEMA: ......................................................... 202 COMO TESTAR SENSORES. EXEMPLO: ............................................................. 202 COMO TESTAR OS PRINCIPAIS ATUADORES. EXEMPLO: ............................... 207 BOBINA ................................................................................................................... 208 MOTOR DE PASSO (ATUADOR DE MARCHA-LENTA) ....................................... 208 BOMBA DE COMBUSTIVEL ................................................................................... 209 VÁLVULA PURGA CANISTER ............................................................................... 209 DICAS DE INJEÇÃO ELETRÔNICA: ...................................................................... 210 PRINCIPAIS PROBLEMAS INJEÇÃO ELETRÔNICA LINHA GM VEÍCULOS ANTIGOS ................................................................................................................ 210 PRINCIPAIS PROBLEMAS INJEÇÃO ELETRÔNICA LINHA FIAT VEÍCULOS ANTIGOS ................................................................................................................ 210 PRINCIPAIS PROBLEMAS INJEÇÃO ELETRÔNICA LINHA VW VEÍCULOS ANTIGOS ................................................................................................................ 211 PRINCIPAIS PROBLEMAS INJEÇÃO ELETRÔNICA LINHA FORD VEÍCULOS ANTIGOS ................................................................................................................ 212 DICAS PARA OBTER CÓDIGOS DE FALHA VEÍCULOS ANTIGOS .................... 213 CHEVROLET, VW ................................................................................................... 213 TABELA DE CÓDIGOS DE FALHA VEÍCULOS ANTIGOS ................................... 216 BIBLIOGRAFIA ....................................................................................................... 217 8 INTRODUÇÃO A Escola de Profissões SEDUC Intec e os palestrantes responsáveis Jhonathan Bruchuvehl e Tiago Bartolomeu Dias da Silva vêm apresentar a apostila “Mecânica Automotiva”, com o intuito de capacitar e desenvolver novos profissionais da área, apresentando os conceitos e fundamentos dos principais componentes que constituem os sistemas de um automóvel, de maneira sucinta e prática, a fim de fornecer os conhecimentos básicos para a futura realização de diagnóstico e reparos automotivos nos diversos sistemas dos veículos automotores. Reedição, reestruturação e complementos de conteúdo em 2018: Tiago Bartolomeu Dias da Silva Técnico Eletro Mecânico, Instrutor da Área Automotiva Seduc Intec Técnico Master Kia Motors do Brasil Administrador de empresas, Pós Graduado MBA em Gestão de Negócios. 9 METROLOGIA O termo metrologia vem do grego metron que significa medida, e logos que significa ciência. Segundo a definição que consta no VIM 2012, metrologia é a ciência das medições e suas aplicações. A metrologia engloba todos os aspectos teóricos e práticos da medição, qualquer que seja a incerteza de medição e o campo de aplicação. Medições e metrologia são essenciais a quase todos os aspectos dos empreendimentos humanos, pois são utilizados em atividades que incluem o controle da produção, a avaliação da qualidade do meio ambiente, da saúde e da segurança, e da qualidade de materiais, comida e outros produtos para garantir práticas seguras de comércio e a proteção ao consumidor, só para citar alguns exemplos. A necessidade de medir as coisas é muito antiga e remete à origem das primeiras civilizações. Por um longo período de tempo cada povo teve o seu próprio sistema de medidas, que era estabelecido a partir de unidades arbitrárias e imprecisas como, por exemplo, as baseadas no corpo humano (palmo, pé, polegada, braça, côvado, etc.), o que acabava criando muitos problemas para o comércio, porque as pessoas de uma determinada região não estavam familiarizadas com o sistema de medidas das outras regiões. RÉGUA GRADUADA, METRO E TRENA. A régua graduada, o metro articulado e a trena são os mais simples entre os instrumentos de medida linear. A régua apresenta-se, normalmente,em forma de lâmina de aço-carbono ou de aço inoxidável. Nessa lâmina estão gravadas as medidas em centímetro (cm) e milímetro (mm), conforme o sistema métrico, ou em polegada e suas frações, conforme o sistema inglês. 10 Cada centímetro na escala encontra-se dividido em 10 partes iguais e cada parte equivale a 1mm. Assim, a leitura pode ser feita em milímetro. Metro articulado. O metro articulado é um instrumento de medição linear, fabricado de madeira, alumínio ou fibra. Trena. Trata-se de um instrumento de medição constituído por uma fita de aço, fibra ou tecido, graduada em uma ou em ambas as faces, no sistema métrico e/ou no sistema inglês, ao longo de seu comprimento, com traços transversais. Em geral, a fita está acoplada a um estojo ou suporte dotado de um mecanismo que permite recolher a fita de modo manual ou automático. Tal mecanismo, por sua vez, pode ou não ser dotado de trava. 11 12 SUBMÚLTIPLOS DO MILÍMETRO O milímetro é uma medida muito comum e muito utilizada na mecânica, é uma parte do metro que foi fracionado em 1.000 partes iguais. O milímetro é tão comum na mecânica, que a abreviação mm geralmente nem aparece nos desenhos técnicos. Mas na mecânica utilizam-se medidas ainda menores, devido aos ajustes, medidas e encaixes de precisão. Então se torna necessário dividir o milímetro em medidas menores como mostra o quadro a seguir. QUADRO DE MÚLTIPLOS DO MILÍMETRO 1 m(metro) representa 100 cm (centímetros) 1 cm divide-se em 10 partes, sendo que cada parte equivale a 1mm (milímetro). 1 mm (milímetro) divide-se em 100 partes, chamadas centésimos de milímetro, e também pode ser dividido em milésimos de milímetro, ou seja 1000 partes. NOÇÕES DE POLEGADA Uma polegada equivale a 25,4 mm, tendo subdivisões fracionadas conforme a tabela a seguir, sendo que seus valores são convertidos em milímetros.: SUBMÚLTIPLOS Décimo de milímetro Centésimo de milímetro Milésimo de milímetro REPRESENTAÇÃO 0,1 mm 0,01 mm 0,001 mm (1mi) CORRESPONDÊNCIA 1/10 1/100 1/1000 13 Hoje em dia os fabricantes de automóveis estão utilizando mais e mais o sistema métrico na fabricação dos veículos, e na área da mecânica automotiva, em veículos leves iremos utilizar a unidade polegada em veículos antigos e alguns modelos de fabricação inglesa e americana, e na aplicação de determinados parafusos, devido ao grande uso do sistema métrico utilizaremos na área automotiva, enfatizaremos o uso do milímetro nos próximos exercícios e assuntos, com o uso de medidas em milímetro e centésimos de milímetro. Abaixo segue tabela de conversão, para uso de ferramentas desenvolvidas em milímetro, tendo a sua utilização em parafusos de polegadas. 14 PAQUÍMETRO O paquímetro é um instrumento usado para medir as dimensões lineares internas, externas e de profundidade de uma peça. Consiste em uma régua graduada, com encosto fixo, sobre a qual desliza um cursor. 01. Orelha fixa 08. Encosto fixo 02. Orelha móvel 09. Encosto móvel 03. Nônio ou vernier (polegada) 10. Bico móvel 04. Parafuso de trava 11. Nônio ou vernier (milímetro) 05. Cursor 12. Impulsor 06. Escala fixa de polegadas 13. Escala fixa de milímetros 07. Bico fixo 14. Haste de profundidade O cursor ajusta-se à régua e permite sua livre movimentação, com um mínimo de folga. Sendo dotado de uma escala auxiliar, chamada nônio ou vernier. Essa escala permite a leitura de frações da menor divisão da escala fixa. 15 O paquímetro é usado quando a quantidade de peças que se quer medir é pequena. Os instrumentos mais utilizados apresentam uma resolução de: 0,05 mm; 0,02 mm; 1 /128 ou ; 001" As superfícies do paquímetro são planas e polidas, e o instrumento geralmente é feito de aço inoxidável. Suas graduações são calibradas a 20ºC. PAQUÍMETRO UNIVERSAL É utilizado em medições internas, externas, profundidade e ressaltos. . PRINCÍPIO DO NÔNIO A escala do cursor é chamada de nônio ou vernier, em homenagem ao português Pedro Nunes e ao francês Pierre Vernier, considerados seus inventores. O nônio possui uma divisão a mais que a unidade usada na escala fixa. 16 No sistema métrico, existem paquímetros em que o nônio possui dez divisões equivalentes a nove milímetros (9 mm). Há, portanto, uma diferença de 0,1 mm entre o primeiro traço da escala fixa e o primeiro traço da escala móvel. 17 Essa diferença é de 0,2 mm entre o segundo traço de cada escala; de 0,3 mm entre os terceiros traços e assim por diante. CÁLCULO DE RESOLUÇÃO As diferenças entre a escala fixa e a escala móvel de um paquímetro podem ser calculadas pela sua resolução. A resolução é a menor medida que o instrumento oferece. Ela é calculada utilizando-se a seguinte fórmula: Resolução = UEF/ NDN UEF = unidade da escala fixa NDN = número de divisões do nônio Exemplo: · Nônio com 10 divisões Resolução = 1mm / 10 divisões = 0,1 mm · Nônio com 20 divisões Resolução = 1mm / 20 divisões = 0,05 mm 18 · Nônio com 50 divisões Resolução = 1 mm / 50 divisões = 0,02 mm 19 20 21 22 23 24 MICRÔMETRO 25 26 ERROS NA MEDIÇÃO Temperatura: transferência de calor das mãos do operador no momento da operação. Deflexão do arco: Devido a pressão aplicada pelo operador no momento da medição. Paralaxe: Posicionamento do instrumento em relação aos olhos do operador. 27 EXERCÍCIOS: 28 29 30 31 RELÓGIO COMPARADOR O relógio comparador é um instrumento de medição por comparação, dotado de uma escala e um ponteiro, ligados por mecanismos diversos a uma ponta de contato. O comparador centesimal é um instrumento comum de medição por comparação. As diferenças percebidas nele pela ponta de contato são amplificadas mecanicamente e irão movimentar o ponteiro rotativo diante da escala. Tido horário, a diferença é positiva. Isso significa que a peça apresenta maior dimensão que a estabelecida. Se o ponteiro girar em sentido anti-horário, a diferença será negativa, ou seja, a peça apresenta menor dimensão que a estabelecida. Existem vários modelos de relógios comparadores. Os mais utilizados possuem resolução de 0,01 mm. O curso do relógio também varia de acordo com o modelo, porém os mais comuns são de 1 mm; 10 mm; 250" ou 1". COMPARADOR DE DIÂMETRO INTERNO (SÚBITO) Para medir as partes internas (diâmetro dos cilindros e alojamento do comando de válvulas, e varias outras partes internas de um motor, como folga de lubrificação entre biela e virabrequim, e folga de lubrificação em munhões e mancais do bloco). 32 33 34 35 MEDIDAS ANGULARES Na mecânica automotiva o reparador automotivo utilizará basicamente as medições em ângulo pra utilizar “Ferramenta de torque angular” (utilizada para torquear parafusos utilizando ângulo), e medições em ângulo para ajustes de alinhamento e geometria, mas estudaremos sobre goniômetro e transferidor de grau para aprendermos os conceitos das medidas angulares. GONIÔMETRO O goniômetro é um instrumento de medição ou de verificação de medidas angulares. O goniômetro simples, também conhecido como transferidor de grau, é utilizado em medidas angulares que não necessitam extremo rigor. Sua menor divisão é de 1º (um grau). Há diversos modelos de goniômetro. A seguir, mostramosum tipo bastante usado, em que podemos observar as medidas de um ângulo agudo e de um ângulo obtuso. Agora, temos um goniômetro de precisão. O disco graduado apresenta quatro graduações de 0 a 90º. 36 CÁLCULO DA RESOLUÇÃO Na leitura do nônio, utilizamos o valor de 5' (5 minutos) para cada traço do nônio. Dessa forma: Se o 2º traço no nônio é que coincide com um traço da escala fixa, adicionamos 10' aos graus lidos na escala fixa; Se for o 3º traço, adicionamos 15'; se for o 4º, 20' e assim por diante. A resolução do nônio é dada pela fórmula geral, a mesma utilizada em outros instrumentos de medida com nônio, ou seja: divide-se a menor divisão do disco graduado pelo número de divisões do nônio. Resolução = Menor divisão do disco graduada / divisões do nônio Resolução = 1º / 12 = 60’ / 12 = 12 minutos 37 38 39 FREIOS O sistema de freios funciona devido ao atrito gerado entre o contato de um elemento não rotativo (pastilhas/lonas de freio) que fricciona um elemento rotativo (disco de freio/ tambor) solidário ao movimento da roda. O atrito produz a força necessária para reduzir a velocidade do automóvel ao converter a energia cinética do movimento rotativo em calor, dissipando no ar a energia mecânica resultante da fricção. No início da era automobilística, foram utilizados dois tipos de freios, compostos por sistemas de freio a tambor, com diferentes mecanismos de atrito: um modelo utilizava uma cinta exterior, que se contraia em volta do tambor de freio, e o outro modelo utilizava de sapatas interiores ao tambor, acionadas mecanicamente por um eixo excêntrico e sobrepostas por lonas de freio resistentes ao calor, ambos modelos utilizavam amianto na banda de frenagem (substância que hoje é proibida na fabricação de peças automotivas, devido aos problemas nocivos gerados a saúde após sua inalação, desenvolvendo mutações cancerígenas no sistema respiratório). Estes modelos serviram de base para os modelos atuais de tambores de freio com sapatas internas, e lonas de fricção, sendo que hoje os sistemas em veículos de passeio são acionados por pressão hidráulica. 40 FREIO A TAMBOR Os freios de tambor com expansão interior são ainda utilizados em grande quantidade dos automóveis, geralmente nos modelos mais populares; mas apenas nas rodas traseiras; antigamente, antes dos anos 70 os veículos utilizavam freio a tambor nas 4 rodas. Um freio de tambor consiste num tambor de ferro fundido contendo um par de sapatas semi circulares. O tambor está ligado à roda e gira solidário com esta de tal modo que, quando o tambor diminui de velocidade ou para, o mesmo acontece à roda. O atrito necessário para reduzir a velocidade do tambor provém da aplicação, pelo lado de dentro, de sapatas, que não rodam mas estão montadas num prato metálico fixo. Cada sapata é constituída por uma peça curva de aço ou liga metálica leve coberta por um revestimento ou guarnição resistente ao desgaste (lona). Quando os freios são aplicados, a pressão do fluído atua uniformemente sobre o cilindro de roda, onde há êmbolos nas pontas, obrigando estes a separarem-se. Por sua vez, estas peças afastam as sapatas, de modo que as lonas se encostem no tambor. Molas de retorno, de chamada ou de recuperação, que se distendem quando as sapatas estão separadas, obrigam estas a retornar à sua posição original, afastando-se do tambor ao cessar a pressão exercida pelo motorista sobre o pedal dos freios. 41 SOBRE AQUECIMENTO OU SUPERAQUECIMENTO Outra ação que interfere na eficácia desse sistema é o sobreaquecimento, que diminui a eficácia dos freios de tambor quando utilizado excessivamente, e pode inutilizar suas lonas para sempre, sendo necessária a substituição. Pode também ocorrer uma perda temporária de eficácia durante frenagem prolongada, como no caso de uso excessivo em descidas, ajuste inadequado da folga e esquecimento do freio de estacionamento acionado, fazendo com que o veículo fique com o pedal baixo e podendo levar ao superaquecimento da graxa do cubo e rolamentos de roda Os freios de tambor são desenhados e fabricados de modo que a chuva, areia ou as impurezas de estradas de terra, não tenham contato facilitado com os seus componentes, já que em contato com a água, a umidade reduz, substancialmente, o atrito entre as lonas e o tambor. Contudo, a blindagem que protege o tambor não veda perfeitamente em caso de imersão na água, pois após a passagem através de um pavimento inundado, o motorista deverá aplicar o uso dos freios para que o atrito e o calor os sequem o sistema e retorne a ter melhor eficiência. AJUSTE DO FREIO TRASEIRO Os automóveis cujas rodas da frente estão equipadas com freios de disco que dispensam regulagem apresentam com frequência atrás freios de tambor auto reguláveis, que permitem às lonas manter-se a mesma distância do tambor quando 42 os freios não são aplicados. Num dos sistemas, uma roda de cremalheira constitui um dispositivo de regulagem: um linguete, ligado à alavanca do freio de mão, engata na roda de cremalheira. Quando se aplica o freio de mão, as sapatas afastam-se e o linguete desliza sobre um dos dentes da cremalheira. Se as lonas estiverem gastas, o linguete engatará no dente seguinte. Quando se solta o freio de mão, o linguete volta à posição original fazendo girar a roda cremalheira, que realiza a regulagem. Existem também sistemas de freio traseiro em que a regulagem é necessária periodicamente, para ter melhor acionamento e melhor frenagem colaborando com o sistema dianteiro e evitando derrapagens. 43 FREIOS À DISCO Os freios a disco estão mais expostos ao ar e dissipam o calor mais rapidamente do que os freios a tambor, sendo mais eficazes em caso de sobre aquecimento ou utilização prolongada. Um veículo com freio a disco nas quatro rodas tende a dissipar calor mais rapidamente e ter menos probabilidade de sobre aquecimento. Um freio a disco tem funcionamento similar a um freio de bicicleta; na bicicleta dois blocos de atrito “borrachinhas” freiam o aro; já no veículo um par de placas de atrito denominadas pastilhas de freio friccionam por ambos os lados o disco de freio, que gira solidário ao movimento da roda. Um freio de disco consiste num disco maciço de ferro fundido que roda solidário a roda do automóvel. Uma parte do disco é envolvida por uma estrutura em forma de concha, denominada pinça de freio, que contém cilindros e pistões, ligações por tubos ao circuito hidráulico e pastilhas de fricção/pastilhas de freio, que apertam o disco para diminuir a velocidade do veículo ou parar totalmente. Anéis vedadores de borracha, denominado como guarda-pó são responsáveis por evitar a entrada de poeira e umidade nos cilindros onde se alojam os pistões. Como apenas uma parte do disco é coberta pela pinça, o disco é mais facilmente arrefecido pelo ar do que o tambor de freio, sendo a água também mais rapidamente expelida. Uma chapa metálica denominada espelho protege a face interior do disco que não está coberta pela pinça, protegendo da lama e pedrisco 44 Quando se pisa no pedal do freio, a pressão hidráulica obriga os pistões a deslocarem-se para fora dos cilindros e a comprimir as pastilhas de encontro às faces lisas do disco. As pastilhas são visíveis, através de uma abertura existente na pinça e podem ser facilmente substituídas quando gastas. Em alguns modelos de pinças as pastilhas são seguras por duas hastes de retenção, ou cavilhas, que passam através de furos existentes na pinça, nos pratos metálicos e nos calços espaçadores. As cavilhas são seguras por freio de mola. 45 Pastilhas são fabricadas com um composto de materiais extremamente resistentese são colocadas em uma chapa de aço, que suportam a ação da frenagem. As pastilhas podem ser quadradas, retangulares ou ovais, dependendo da engenharia e construção. 1- pinça de feio com êmbolo 2- alojamento de pastilhas de freio de freio no cavalete 3- cavalete das pinça 4 vedador do nipple de sangria de freio 5- nipple para sangria de freios 6- pino/ parafuso flutuante 7 E 8- guardapó e vedação do pino 9- mola tensora (evita ruidos em piso irregular) 10- guarda pó e anel de vedação do êmbolo 11- pastilhas de freio 12/13- chicote e aviso de pastilhas desgastadas(opcional) 14- alinhador de pastilhas 46 Modelos de Discos de Freio Os discos podem ser fundidos sob a forma de dois pratos metálicos(disco ventilado), em vez de um só prato espesso(disco sólido), ligados em forma a permitir uma eficaz circulação do ar entre os discos e consequente esfriamento rápido dos pratos. No entanto, nos veículos de competições e de elevada potência, em que as temperaturas geradas são muito elevadas, os discos necessitam de uma ventilação adicional a fim de se manterem arrefecidos, e facilitar o resfriamento, contendo furos, ou canaletas nas suas bases. Observe os modelos: Disco 47 48 Cilindros e êmbolos dianteiros e traseiros Modelos de pinças O freio de disco Girling de pinça deslizante é acionado por dois pistões que funcionam num só cilindro. O fluído, sob pressão, atua entre dois pistões, forçando- os a afastar-se um do outro. Um pistão aplica uma pastilha ao disco através de ação direta, enquanto o outro pistão obriga a pinça a deslocar-se no sentido oposto e a atuar a outra pastilha. Pinça de quatro pistões ou mais: Apresenta dois cilindros, cada qual com um só pistão. O fluído que aciona os pistões é enviado diretamente para um dos cilindros passando, em seguida, para outro através de um tubo de ligação. Em outros sistemas, o fluído penetra simultaneamente nos dois cilindros, através de uma passagem existente no corpo da pinça. Os pistões contidos na pinça de um freio de disco são de aço e revestidos, na sua superfície cilíndrica exterior, por um material resistente ao desgaste e à corrosão. Para limitar a quantidade de calor transmitido do disco para o fluído, os pistões apresentam a forma de taça ficando, a extremidade aberta, em contato com a chapa de aço de suporte das pastilhas. A disposição em que a pinça contém quatro pistões pequenos (colocados dois de cada lado do disco) é a mais eficaz, já que permite a utilização de pastilhas grandes resultando numa maior superfície de frenagem. 49 Pinças deslizantes e pinças flutuantes flexível de freio Tempo de reação na frenagem O tempo que o motorista demora em parar o seu automóvel depende da rapidez dos seus reflexos e do tempo necessário para que os freios imobilizem o veículo. Durante o período de tempo em que o motorista reage ao estímulo cerca de dois terços de segundo na maioria dos casos, o automóvel percorre uma determinada distância, a distância de reação. Distribuição de peso durante frenagem O quadro a seguir mostra a distribuição de peso do veículo durante frenagem. 50 A eficiência dos freios devidamente regulados e em boas condições deverá ser, pelo menos, de 80%; contudo, para obter as distâncias de frenagem indicadas, os pneus devem aderir devidamente à estrada. Normalmente é difícil avaliar a possibilidade de aderência ao pavimento apenas pelo aspecto deste e, por isso, é sempre aconselhável utilizar cuidadosamente os freios em condições de chuva ou gelo. Teoricamente, o esforço de frenagem deveria ser distribuído entre as rodas dianteiras e as traseiras, de acordo com o peso que elas suportam. Esta distribuição varia de acordo com o modelo do automóvel (de motor na frente ou na parte traseira do veículo, por exemplo), com o número de seus ocupantes e com a quantidade de bagagem. Contudo, em consequência da frenagem, uma parte do peso é transferida para frente e acrescentada à carga que estão sujeitas às rodas da frente, reduzindo- se assim a carga sobre as de trás. Quando se aplicam os freios a fundo, a transferência de peso é maior, tendendo as rodas de trás a bloquear-se, o que, frequentemente, provoca derrapagem lateral da parte de trás do automóvel. Se as rodas da frente ficarem imobilizadas primeiro, o automóvel deslocar-se-á em linha reta, perdendo-se, contudo, o domínio da direção. Em pavimentos escorregadios, é mais provável que as rodas fiquem bloqueadas em consequência de uma travagem a fundo e, nessas condições, o motorista deverá sempre utilizar cautelosamente os freios. Ao projetar o automóvel, os engenheiros equilibram o efeito da frenagem entre as rodas da frente e as de trás, tendo em conta a distribuição de peso nas condições médias de utilização. Perda de rendimento dos freios O aquecimento excessivo dos freios, em consequência de frenagens repetidas ou prolongadas, pode provocar a perda da eficácia destes. O calor origina alterações temporárias nas propriedades de fricção do material utilizado nas pastilhas e nas lonas de freios, e no fluido utilizado no sistema, tornando estes menos eficazes à medida que aquecem. 51 SISTEMAS HIDRÁULICOS Os sistemas hidráulicos baseiam-se no fato de os líquidos serem praticamente incompressíveis, baseados no Princípio de Pascal, uma lei da hidrostática. “O aumento da pressão exercida em um líquido em equilíbrio é transmitido integralmente a todos os pontos do líquido bem como às paredes do recipiente em que ele está contido.” Resumo, uma pressão aplicada em qualquer ponto de um fluído transmite-se uniformemente através deste. Um dispositivo de pistão e cilindro acionado por um pedal pode ser utilizado para gerar pressão numa extremidade de um circuito hidráulico, num sistema de freios de um automóvel. Esta pressão do fluído pode assim mover outro pistão situado na extremidade oposta do sistema e acionar o freio. Em geral, a maior parte do esforço de frenagem atua sobre as rodas da frente, já que o peso do veículo é deslocado para a frente quando os freios são acionados. Por conseguinte, são utilizados nos freios da frente os pistões de diâmetro maior. Em todos os automóveis atuais, o pedal do freio aciona hidraulicamente os freios. COMO FUNCIONA O SISTEMA DE FREIOS 52 O pedal de freio é ligado ao cilindro mestre por uma haste. Quando acionado o pedal, são acionados pistões no interior do cilindro mestre, pressurizando o fluido hidráulico e forçando o mesmo através das tubulações, até acionar os êmbolos/pistões das pinças de freio (nos modelos de freio a disco), e acionando os cilindros de roda, nos sistema de freios a tambor. 53 Quando se está exercendo pressão sobre o pedal de freio, o fluido, por ação da gravidade, demanda do reservatório para o cilindro mestre e freio, compensando qualquer perda de fluído, e permitindo expansão e contração, devido às variações de temperatura. Observação: É importante verificar periodicamente o nível do reservatório do fluído de freio. Alguns automóveis possuem circuitos hidráulicos independentes para as rodas da frente e para as de trás, tendo cada um dos circuitos êmbolos dentro do cilindro mestre, e contendo alojamentos de fluido separados dentro do reservatório. Assim, se ocorrer alguma falha ou vazamento de fluido em um dos circuitos, o outro circuito continuará funcionando normalmente A força exercida no pedal do freio é multiplicada por efeito de alavanca e aciona o pistão do cilindro mestre e, em seguida, transmitida pelo fluído até aos pistões dos cilindros do freio e êmbolo de pinças, onde é novamente multiplicada, em virtude de o diâmetro destes ser superior ao diâmetro do cilindro mestre. Exemplo:54 Neste diagrama, por exemplo as dimensões aparecem aumentadas para melhor compreensão, o curso do pedal é 3 vezes superior ao pistão do cilindro mestre que, por sua vez, é 1 vez maior do que os cursos dos pistão dos cilindros de freio e 2 vezes maior que o curso do pistão/êmbolo de pinça. Assim, estes pistões aplicam uma força maior percorrendo, contudo, um curso menor. FLUIDO DE FREIO O fluído utilizado nos freios é um líquido de base sintética diferente a formulação de produtos derivados do petróleo, como óleos lubrificantes, graxas, gasolina, etc., pois em testes os produtos derivados do petróleo agridem as borrachas naturais e vedadores do sistema de freio. O fluido de freio também deve estar isento da presença de água e de umidade. Os fabricantes geralmente utilizam fluídos que estejam de acordo com as normas ditadas pela sociedade americana S. A. E. (Society of Automotive Engineers),que funciona como um órgão regulatório na análise e pesquisa referente a qualidade e especificação dos produtos automotivos. Exigindo que o fluido permaneça quimicamente estável a altas temperaturas, tenha um ponto de ebulição elevado e não agrida nenhuma peça de borracha ou metálica do sistema. Os manuais de instruções dos veículos indicam o tipo de fluído que deve ser utilizado. 55 As classificações DOT diferenciam o ponto de ebulição do fluído, podendo este eboluir dependendo da umidade: DOT 3 = 284 a 401 o. C (graus celsius) DOT 4 = 324 a 414 o. C DOT 5 = 324 a 468 o. C Outro cuidado que deve ser tomado em relação ao fluído, é referente à troca, que deverá ser feita conforme especificações do fabricante, que indica um prazo/ e ou quilometragem para a manutenção; pois o fluido absorve a umidade do ar espontaneamente, contaminando o fluído. Hoje em dia os veículos tem um sensor de nível localizado no reservatório de fluído de freio, avisando ao motorista através de uma luz indicadora localizada no painel de instrumentos quando está no nível mínimo. Observação: Quando um sistema não possui vazamentos e a luz indicadora acende, geralmente é sinal que as placas de fricção (pastilhas e/ou lonas), se desgastaram devido ao uso, alertando a necessidade de revisão no sistema de freio, e a possível troca de algum componente. FREIO DE ESTACIONAMENTO A ligação mecânica por meio de tirantes ou cabos ou por meio de ambos está reservada para o sistema de freio de mão, normalmente utilizado apenas após a parada do automóvel. Pode também ser utilizado com freio de emergência para deter o automóvel, em caso de falha do sistema de freio de pé. É obrigatório por lei utilizar o freio de mão quando o veículo estiver estacionado. 56 Negligenciar a regulagem do freio de mão é muito perigoso, pois faz correr o risco deste falhar e não conseguir travar um automóvel estacionado numa subida. O lento desprender do freio de mão e o suave afrouxar do pedal de embreagem enquanto se calça o acelerador constituem um ponto essencial na técnica de arranque numa subida. A alavanca do freio de mão pode atuar sobre um único cabo, ligado a uma peça articulada em forma de T, para transmitir o esforço com igual intensidade aos dois freios de trás, ou sobre dois cabos, cada um dos quais ligado ao freio de trás de cada roda. Quando são utilizados freios de disco nas rodas traseiras existem por vezes dois pares de pastilhas sobre o disco, sendo um deles acionado hidraulicamente pelo pedal e o outro mecanicamente por um excêntrico comandado pelos cabos do freio de mão. Um dos tipos de freios de disco de pinça oscilante pode ser adaptado para funcionar, como alternativa, acionado por meio da alavanca do freio de mão. Neste tipo de freio Girling existe apenas um par de pastilhas, acionadas por meio de uma alavanca movida quer por um pistão hidráulico quer por um comando mecânico. Em outros casos, a alavanca do freio de mão atua sobre pequenos freios de tambor, incorporados nos discos de freio traseiros. 57 A alavanca do freio de mão apresenta um dispositivo de serrilha e é acionada por meio de um botão sob tensão de uma mola permitindo ao motorista escolher a posição mais adequada da alavanca para obter o aperto necessário. A alavanca do freio encontra-se normalmente à direita do motorista, entre os dois bancos da frente. Como alternativa, situa-se por vezes sob o painel e com o seu mecanismo de disparo incorporado no punho. E ainda em outros projetos pode-se encontrar na forma de pedal do lado esquerdo e com mecanismo de disparo em forma de pequena alavanca encontrada acima do pedal. Existem alguns veículos em que o pedal se destrava automaticamente após o engate da transmissão automática, isto se dá graças a um seletor de vácuo que se encontra na alavanca de engate da transmissão e uma válvula ativadora de vácuo que faz o destravamento dos dentes. SERVOFREIO Um servo mecanismo montado no sistema de freios reduz o esforço físico exigido ao motorista para carregar no pedal dos freios. Consiste num servo cilindro onde se encontra um pistão ou diafragma. Quando o ar é extraído de uma das extremidades do cilindro e a pressão atmosférica é admitida na outra, a diferença entre as pressões do dois lados do pistão (ou do diafragma) pode ser utilizada para facilitar a aplicação dos freios, como complemento da força física exercida pelo motorista sobre o pedal de freio. Todos os sistemas servo assistidos são acionados pelo motor. O tipo mais comum destes sistemas utiliza o vácuo parcial criado no coletor de admissão, outros utilizam uma bomba de vácuo independente, geralmente em veículos diesel. 58 Num sistema simples, o motor aspira ar de ambos os lados de um diafragma (ou do pistão principal), o qual é mantido em estado de equilíbrio até ser aplicado o pedal de freio. Em consequência, a pressão atmosférica é admitida de um dos lados, enquanto no outro permanece um vácuo parcial, pelo que o diafragma se move exercendo pressão sobre um pistão servo Essa pressão reforça a força aplicada pelo motorista. SISTEMA ABS (ANTI LOCK BRAKE SYSTEM) SISTEMA ANTI TRAVAMENTO DOS FREIOS Funcionamento: Quando é aplicado um esforço considerável sobre o pedal do freio, em situações de emergência, o sistema anti bloqueio de freios assume automaticamente o controle da pressão hidráulica no circuito de cada uma das rodas, de maneira a proporcionar a condição ideal de frenagem. O controle da pressão é feito pelas válvulas eletromagnéticas, por meio de comandos emitidos pelo módulo eletrônico, geralmente acoplado a unidade hidráulica (módulo eletro hidráulico) atuando de modo a proporcionar três situações distintas no funcionamento hidráulico de cada circuito: aumento de pressão, redução ou manutenção da pressão. Os veículos com freio ABS possuem um luz de anomalia localizada no painel de instrumentos, e o sistema é verificado via scanner automotivo, após alguns segundos a luz se apaga ao acionar a partida, caso permaneça acesa, o sistema está com alguma anomalia, e não funcionará sua assistência, podendo ocorrer arraste de pneu em frenagens bruscas. Porém o sistema convencional de pressão hidráulica funcionará normalmente, assim como em um veículo que não possua sistema ABS. O sistema atua geralmente baseado nas informações de sensores de velocidades localizados nas regióes das rodas ou no diferencial traseiro, informando aomódulo a velocidade real de cada roda naquele instante, e o módulo atua valvulas solenóides internas, para controlar a pressão hidráulica nos circuitos de cada roda, evitando o arraste e permitindo o possível desvio de trajetória em caso de necessidade de desvio de objeto por parte do motorista. 59 Ao atuar o sistema, em determinados veícuos a luz do painel pisca, e ocorre pequenas vibrações no pedal de freio, devido atuação dasválvulas internas do módulo eletrohidráulico no fluido do sistema. Os veículos com ABS não possuem válvula reguladora de pressão sensível a carga para freios traseiros, o ajuste de pressão é eletrônico, feito na unidade eletrohidráulica, chamado EBD (electronic brake distribution), distribuição eletrônica dos freios. Dentro do sistema de ABS existem outras extensões, que variam de veículo para veículo, como controle de estabilidade,assistência em aclives, assistência em declives, freio de estacionamento acionado eletrônicamente, entre outros, que serão inseridos em veículos mais completos. 60 61 SUSPENSÃO Se as ruas e estradas tivessem faixas de rodagem em perfeitas condições e não houvesse irregularidades nos pavimentos, como diferenças de pistas, buracos, ressaltos e materiais soltos, como pistas de saibro, estradas de chão, e outras mais, a complexidade dos sistemas de suspensão seriam desnecessárias. O sistema de suspensão tem como uma de suas funções, proporcionar conforto aos ocupantes, manter o veículo estável em curvas e diferenças de pista. Um sistema de suspensão é composto por Molejamento e Amortecimento. O molejamento consiste em resistência elástica a uma carga, e o amortecimento consiste em na capacidade de absorver grande parte da energia de uma mola após ela ter sido comprimida. Caso não seja absorvida a energia da mola, a mesma ultrapassará sua posição original e ficará oscilando para cima e para baixo até perder essa energia. O amortecimento converte a energia mecânica em energia calorífica. Para reduzir o ruído e aumentar a suavidade, as molas são geralmente montadas sobre bases de borracha, e muitas vezes envolvidas em suas extremidades com uma capa de silicone ou outo material, evitando ruídos e rangidos. Existem itens que mesmo não estando próximos ao conjunto de suspensão na parte externa do veículo, compõem o sistema, como as almofadas dos bancos, que evitam sentir as irregularidades dos pavimentos ao corpo dos passageiros protegendo contra as vibrações e proporcionando conforto. As dimensões das rodas constituem um fator importante para uma condução suave. Se a roda for excessivamente grande irá transpor a maioria das irregularidades do pavimento; contudo, não é viável uma roda suficientemente grande para anular os efeitos de todas essas irregularidades, e a mesma pode sofrer com vibrações excessivas e ser danificada, entortar, trincar, etc. Uma roda não deverá também ser tão pequena que caiba em todos os buracos da faixa de rodagem, o que resultaria numa condução irregular e incomoda. Uma boa suspensão faz a eliminação da ressonância (acumulação de oscilações), nos vários componentes do sistema de suspensão, diminuindo os ruídos emitidos pelas vibrações e pelas peças durante a passagem em um piso irregular, tornando mais agradável à condução e proporcionando conforto aos passageiros. 62 AMORTECEDORES Os amortecedores absorvem, ou seja, amortecem as vibrações das molas, para que as molas não fiquem oscilando para cima e para baixo continuamente. Os primeiros amortecedores eram baseados no atrito de um ou vários discos, e foram substituídos por amortecedores hidráulicos, nos quais o movimento de um êmbolo/pistão faz escoar o óleo através de pequenos orifícios que oferecem resistência à sua passagem. 63 Atualmente o amortecedor mais utilizado é o modelo telescópico. Consiste essencialmente num cilindro que contém um pistão ligado a uma haste. A extremidade inferior do cilindro está ligada à articulação da suspensão ou ao eixo da roda, enquanto a extremidade superior da haste, que passa através de um vedador existente no cilindro, está ligada à carroceria do veículo. Válvulas reguladoras e canais de passagem liberam o fluxo de óleo, nos dois sentidos, através do pistão. O espaço acima do pistão é menor do que o espaço sob este, não conseguindo conter todo o óleo deslocado pelo pistão quando este se dirige para a extremidade inferior do cilindro, então uma válvula comanda a saída do excesso de óleo para um depósito, cilindro reserva ou câmara de recuperação, localizada em volta do cilindro. À medida que o amortecedor se distende/estende, o pistão desloca da seção superior do cilindro uma quantidade de óleo, mas que não é suficiente para encher a seção inferior, e o óleo do cilindro reserva retorna para a seção inferior, complementando a seção inferior. O amortecedor é hermético/fechado e mantém o depósito sobre pressão. Os pneus de um veículo também ajudam na função de amortecimento das vibrações, por isso é de extrema relevância utilizar a calibragem correta, e pneus das medidas especificadas pelo fabricante. 64 MOLAS A sua função primordial consiste em proteger a carroceria e os ocupantes de um automóvel contra os solavancos gerados pelas irregularidades do pavimento; as molas atuam como acumuladores de energia. As molas de aço armazenam esta energia ao fletirem, ou seja, serem flexionadas, isso acontece com os diversos modelos de molas, como as molas de folhas(feixes de molas), de lâminas(que sofrem torção),com as molas helicoidais(convencionais) e com as barras de torção. A energia é liberada quando a mola volta à sua posição normal. Molas de lâminas e molas de folhas (feixe de molas) As molas de lâminas e molas de folhas são geralmente referidas como semielípticas ( podem possuir uma certa curvatura), embora o seu perfil seja, atualmente, quase plano. Nos feixes de molas, suas duas extremidades estão geralmente ligadas ao chassi ou à carroceria do veículo por pinos com buchas de borracha, e a parte central da mola é fixada ao eixo. Feixe de molas molas de lâminas Mola Helicoidal A mola helicoidal armazena de modo eficaz a energia resultante do movimento ascendente e descendente. Numa mola, a forma circular é a mais indicada para 65 acumulação de energia. As suas extremidades são geralmente horizontais a fim de assentarem melhor sobre as superfícies através das quais se transmite o esforço. Estas extremidades planas atuam como alavanca que aplica a torção à parte restante da mola. BARRA DE TORÇÃO A barra de torção acumula energia quando é torcida. Uma das extremidades está fixa à carroceria, enquanto a outra está ligada a um elemento capaz de suportar o esforço, geralmente a uma bandeja de suspensão ou braço de suspensão. A barra de torção é frequentemente utilizada como estabilizador. Existem modelos de automóveis que utilizam barra de torção na suspensão dianteira, assim como existem modelos de automóveis que possuem barra de torção na suspensão traseira, ou eixo de torção, dependendo da construção e do fabricante. Na suspensão dianteira, consiste numa barra de aço montada com as extremidades ligadas à suspensão e a carroceria de modo a atuar como alavanca, fazendo o efeito da mola. Geralmente a barra é montada numa base na carroceria onde existe um tensor, para tencionar a barra e regular a altura da suspensão. Sistema de suspensão dianteira com barra de torção 66 BARRA DE TORÇÃO NO EIXO TRASEIRO Quando as rodas do mesmo eixo sobem e descem simultaneamente, a barra de torção apenas roda nos seus apoios, sem exercer qualquer efeito no sistema de suspensão. Se apenas uma das rodas descer ou subir ou a carroceria se inclinar, numa curva, a barra atuará como uma barra estabilizadora, e não deixará as rodas deste eixo atuarem de forma totalmente independente. Geralmente veículos que utilizam barra de torção traseira dispõem de sistemas eletrônicos, para auxiliar na trajetória, como controle de estabilidade (ESP), que é uma das extensões do ABS, entre outros sistemas. SUSPENSÃO DIANTEIRA Antigamente os eixos dianteiros eram constituídos por umapeça só, onde se apoiava a carroceria, por meio de molas de lâminas localizadas no interior de tubos desse modelo de eixo, mas a várias décadas foram substituídos por suspensões independentes para cada uma das rodas dianteiras, melhorando a condução e permitindo estabilidade e uma marcha muito mais confortável. Em um sistema de suspensão dianteira independente, cada roda da frente está ligada à carroceria do automóvel pela sua própria articulação de molas, de modo que seu movimento não interfira no da outra roda. As duas suspensões independentes podem, contudo, serem ligadas à uma barra estabilizadora. Esta barra estabilizadora, que realiza uma torção devido estar ligada aos dois lados da suspensão, evitando que o automóvel se incline excessivamente ao descrever uma curva. 67 A suspensão realiza muitos esforços para manter o automóvel na sua trajetória, ao realizar curvas e diferenças de pavimento, não permitindo que as rodas oscilem excessivamente, não permitindo que sejam deslocadas para trás, para a frente ou para os lados e não permitindo que seja alterado consideravelmente o seu ângulo de inclinação . Qualquer desses efeitos iria interferir na direção, e interferir na estabilidade. MAC PHERSON Sistema de suspensão muito utilizado em veículos de tração dianteira e de baixo custo, apresenta um tirante telescópico, também comumente chamado de torre do amortecedor, ligado a manga de eixo da roda (ou montante completo), que é ligado por um pivô (junta esférica) a um braço triangular ou simples (bandeja ou balança inferior) . Este tipo de suspensão é designado por Mac Pherson. A manga de eixo na qual está montada a roda faz parte da metade inferior do tirante telescópico. O tirante gira ao ser acionada a direção. A parte superior do telescópio (torre) está ligada à carroceria por meio de uma união flexível composta geralmente por coxim ( batente superior), rolamento e prato de mola enquanto a parte inferior se liga ao braço inferior por meio de um pivô. 68 Para absorver os choques resultantes das irregularidades do pavimento, uma mola helicoidal envolve a parte superior do tirante, onde se aloja um amortecedor hidráulico. Várias razões justificam a grande popularidade deste sistema, entre as quais a sua simplicidade mecânica e a inclusão de peças móveis leves que ajudam as rodas a anular os choques provocados pelas irregularidades do pavimento, evitando também a excessiva inclinação lateral daquelas. Este sistema exige uma carroceria muito resistente, onde serão fixados os batentes superiores, para que a carroceria possa suportar a totalidade dos esforços a que está sujeita a suspensão, e não ocorram trincas na estrutura. 69 TRAPÉZIO ARTICULADO (BALANÇAS/BANDEJAS) Os sistemas de forquilhas ou triângulos articulados duplos – trapézio articulado é um sistema vulgar de suspensão dianteira independente. Além de manter as rodas na posição adequada e transmitir a carga às molas, as forquilhas articuladas devem também resistir às forças originadas quando o automóvel acelera, freia ou faz uma curva. Como estas forças atuam longitudinalmente em relação ao automóvel, torna- se necessária a utilização do sistema de forquilhas, que proporciona uma base larga. A disposição de todo o conjunto (o comprimento, a posição e o angulo de articulação dos seus elementos) condiciona a trajetória das rodas quando o automóvel se desloca sobre um pavimento de superfície irregular. O comportamento das rodas, por sua vez, influência o comando da direção, a aderência à faixa de rodagem e o desgaste dos pneus. 70 Se as forquilhas, superior e inferior, forem paralelas e do mesmo comprimento, as rodas não se inclinarão ao mover-se para cima e para baixo, devido às irregularidades do piso. Atualmente, as forquilhas, em geral não são nem paralelas nem do mesmo comprimento, sendo a de cima a mais curta. Em consequência, as rodas não se mantêm verticais quando se movem para cima e para baixo, devido as irregularidades do piso, mas inclinam-se ligeiramente para dentro. Em consequência disto, torna-se possível um melhor comportamento nas curvas, já que quando a carroceria se inclina para fora, a roda que se encontra mais afastada do lado de dentro da curva, ou seja, a que exerce mais pressão sobre a faixa de rodagem, fica mais ou menos perpendicular ao solo. 71 OUTROS MODELOS DE SUSPENSÃO DIANTEIRA 72 SUSPENSÃO TRASEIRA Na maioria dos automóveis, a suspensão traseira tem de suportar a maior parte da carga adicional, que corresponde ao peso dos passageiros e da bagagem. Se as molas da suspensão forem suficientemente rígidas para suportar apenas o peso do automóvel e do motorista, serão muito macias quando o automóvel estiver completamente cheio e vice – versa. Os fabricantes recorrem a vários processos para resolver estas dificuldades. A suspensão traseira pode incluir eixos motores (quando tração traseira) com molas de lâminas ou eixos com outros tipos de molas e dispositivos de fixação, havendo ainda variações de suspensão independente que utilizam molas de lâminas ou helicoidais, barras de torção, borrachas/ buchas, dispositivos pneumáticos e hidroelásticos, etc. Eixo – Os eixos reúnem o diferencial, em modelos de tração traseira ou 4x4, os semieixos, os cubos com rolamentos e sistema de freio, seja freio a tambor ou a disco numa só unidade. Esta unidade está ligada ao eixo de transmissão e a carroceria de modo a poder mover-se para cima e para baixo e suportar as cargas e as forças de torção que lhe são impostas. A suspensão traseira pode também ser concebida de modo a manter o eixo em posição, a fim de diminuir as oscilações e correspondentes vibrações a que este está sujeito, especialmente quando o automóvel arranca, freia ou faz uma curva. Os amortecedores, que absorvem as oscilações das molas são, na sua maioria amortecedores hidráulcos, sendo o tipo telescópico o mais utilizado atualmente. Sistema Hotchkiss (feixe de molas) – É este o sistema que combina de forma mais simples a suspensão e a fixação do eixo traseiro, apresentando um par de molas de lâminas montado sob o eixo. O eixo pode ficar apoiado precisamente na parte central das molas ou, com frequência, mais à frente, para permitir uma inclinação para diante, quando o eixo sobe, ao rolar o automóvel sobre um pavimento irregular. Deste modo, reduz-se o movimento ascendente da parte traseira do eixo de transmissão e torna-se possível diminuir a altura do túnel do eixo de transmissão que assim fica menos elevado no interior do automóvel. Para reduzir as variações na inclinação do eixo, resultantes das diferentes condições de marcha, algumas suspensões traseiras apresentam, como 73 complemento das molas de lâminas, peças de união limitadoras da torção. SUSPENSÃO TRASEIRA INDEPENDENTE (SEMIEIXO FLUTUANTE) Possui semieixos na ligação do diferencial ás rodas, e sistema de suspensão independente, geralmente ligado por barra estabilizadora, para melhorar estabilidade, utilizando forquilhas duplas ou sistema multilink. SUSPENSÃO MAC PHERSON É semelhante, em muitos aspectos, à suspensão MacPherson utilizada nas rodas da frente, porém é fixada com bases superiores(coxins e batentes), sem rolamentos, pois não necessita esterçamento, devido a suspensão traseira não dispor de sistema de direção articulada. TRIÂNGULO TRASEIRO PERPENDICULAR Cada uma das rodas traseiras apoia-se num triângulo articulado à estrutura do automóvel. A articulação é perpendicular à linha de eixo do automóvel de tal modo que a roda sobe e desce, conforme as irregularidades do pavimento. 74 TRIÂNGULO TRASEIRO DIAGONAL Neste sistema, amplamente utilizado, a linha de eixo de articulação, na qual o triângulo oscila, está montada de modo a formarum ângulo bastante acentuado com a linha de eixo do automóvel, o que permite projetar a roda com um ângulo pré- determinado de variação, quer na cambagem, quer no alinhamento, para que esta suba e desça, conforme as irregularidades do pavimento. FORQUILHA E BRAÇOS SUPERIORES LONGITUDINAIS Abaixo exemplo suspensão traseira do Chevrolet Opala. 75 SUSPENSÃO MULTILINK (MUITOS BRAÇOS) Dispõe de muitos braços de ligação, tanto como bandejas inferiores ou superiores, com braços longitudinais superiores e/ ou inferiores, dependendo do fabricante e do tipo de proposta a qual aquele veículo foi desenvolvido. Geralmente utiliza de barra estabilizadora ligada por bieletas fabricadas com extremidades esféricas, este tipo de suspensão geralmente possui ajuste de cambagem traseira, e promove muito conforto, segurança e estabilidade aos passageiros do veículo muito utilizado em veículos SUV, utilitários esportivos. SISTEMA HIDROELÁSTICO E HIDROPNEUMÁTICO Foram desenvolvidos no século passado na Europa. Curiosidade: Este sistema de suspensão é do tipo conjugado e atua simultaneamente, resulta da interligação das suspensões dianteira e traseira. A sua vantagem principal reside na possibilidade de reduzir substancialmente qualquer 76 tendência do automóvel de oscilar para frente e para trás, proporcionando assim uma maior estabilidade e comodidade aos ocupantes. O sistema de suspensão hidro elástica Moulton, utilizado pela Austin Morris, e o sistema de ligação por molas, já utilizado pela Citroën, são dois notáveis exemplos de suspensão conjugada. A principal diferença entre eles reside no fato do primeiro ser acionada hidraulicamente, enquanto o segundo é acionado mecanicamente. No sistema hidro elástico Moulton cada roda apresenta uma unidade de suspensão que desempenha as funções de mola e de amortecedor. Essa unidade está montada na carroceria, apresentando numa das extremidades do seu interior uma mola cônica de borracha. A outra extremidade da unidade está fechada por um diafragma flexível, no meio do qual se encontra um pistão ligado à suspensão das rodas. A câmara existente entre a mola e o diafragma é dividida por uma placa metálica que apresenta uma válvula de borracha de duas vias. Cada câmara da frente está ligada à de trás, do mesmo lado do automóvel, por meio de um tubo; as câmaras, bem como os tubos, encontram-se cheias de líquido. Quando a roda da frente sobe, devido a uma elevação do pavimento, o diafragma desloca-se para dentro, forçando o líquido a sair pelos orifícios da placa separadora e a passar através da válvula de duas vias. A resistência desta válvula origina o efeito no amortecedor. O movimento do diafragma reduz o volume da câmara e aumenta a pressão ao fazer passar por uma parte do óleo pelo tubo de ligação, do que resulta ser o diafragma da outra unidade impelido para fora. Em consequência, a suspensão traseira do automóvel é levantada. 77 A Citroën já utilizou de suspensão hidropneumática, que combinava um sistema hidráulico com um molejo pneumático, de modo a assegurar um efeito de nivelamento automático. Mas devido aos altos custos, e manutenção periódica, este sistema não teve continuidade em escala na indústria automobilística. SUSPENSÃO A AR O sistema de suspensão pneumática consiste em uma bolsa de ar que desempenha a função da mola, e geralmente é composto por tubulações e válvulas de alivio eletrônicas ou elétricas para ajuste de altura da suspensão, sendo pressurizando por um compressor elétrico, ou mecânico, sendo acionado pela correia de acessórios do motor, podendo ser modificada a altura da suspensão do veículo por questões aerodinâmicas, por conforto, ou para transporte de carga. 78 Suspensão de rosca Geralmente com ajuste de altura da suspensão realizado por uma porca auto ajustável na torre do amortecedor, ou telescópio, , sua regulagem é feita de forma mecânica conforme a necessidade do utilizador. SUSPENSÃO ELETRONICAMENTE PROGRAMÁVEL Geralmente utilizada em automóveis de alto desempenho e em veículos de luxo, com finalidade de auto ajuste conforme as condições de direção e velocidade, possui sistema eletrônico inteligente embarcado, onde através de sensores, uma unidade de controle calcula o melhor ajuste e atua amortecedores e bolsas de ar eletronicamente, variando de veículo pra veículo, conforme padrões pré determinados pela engenharia responsável por aquele modelo, podendo também em alguns modelos, virar as rodas traseiras a quantia necessária, para descrever curvas em alta velocidade. 79 DIREÇÃO O sistema de direção de um veículo tem a função de virar as rodas da frente na direção pretendida pelo motorista e de possibilitar o domínio do motorista em relação a trajetória, em todas as situações, incluindo situações adversas, como diferença de piso, piso irregular e aquaplanagem, etc. Já as rodas traseiras, seguem o percurso definido pelas rodas dianteiras em condições normais, exceto em situações de velocidade excessiva ao descrever curvas e direção perigosa. As rodas traseiras são fixas em relação a movimentos laterais em quase a totalidade dos veículos devido ser uma desvantagem em relação a estabilidade se as mesmas se movessem para os lados, mas existem veículos de alta performance, que em alta velocidade utilizam de sistemas eletrônicos agregados ao sistema de suspensão traseiro para atuar as rodas traseiras em uma quantidade pré determinada, auxiliando em curvas, e promovendo estabilidade. Numa bicicleta, a direção é comandada pelo guidão, ligado diretamente ao eixo de direção, e em um veículo é comandada pelo volante de direção, e a um sistema de direção devido o motorista não ter força suficiente para comandar as rodas da frente se estas estivessem diretamente ligadas ao volante, devido ao peso do veículo. Assim, o sistema de direção inclui um mecanismo de redução com caixa de direção, e às vezes, um sistema de assistência hidráulica ou elétrica para minimizar o esforço que o motorista aplica ao volante. 80 É fundamental em qualquer mecanismo de direção, a facilidade de manobras e a tendência das rodas da frente se endireitarem após descreverem uma curva. A direção também não deve transmitir ao motorista os efeitos das irregularidades do pavimento, embora deva proporcionar-lhe uma certa sensibilidade a esses efeitos. Alguns automóveis apresentam uma coluna de direção ajustável. A parte superior, onde se encontra o volante, pode ser deslocada telescopicamente para cima e para baixo e, em alguns casos, pode ser inclinada para se adaptar à estrutura e posição do motorista, geralmente todo veículo dotado com sistema de airbag detém ajuste de altura de volante, para direcionar o volante para a região do peito do condutor, e proteger o mesmo em caso de colisão e acionamento da bolsa do airbag do motorista. COLUNA DE DIREÇÃO A coluna da direção pode ser construída de modo a ceder ou dobrar em caso de colisão, protegendo o motorista. Por exemplo, no sistema com coluna tubular uma intersecção é constituída por uma rede metálica que, apesar de resistir à 81 torção, cede e absorve energia quando comprimida longitudinalmente. O eixo da direção apresenta uma união telescópica. Em outro sistema o eixo está dividido em seções, ligadas entre si por cardans ou intersecções, cujo eixo geométrico não é comum, e diversos outros modelos. SISTEMA ROSCA SEM FIM Sistema muito utilizado no século passado, foi utilizado em veículos de carga e também disposto em veículos de passeio, no princípio em veículos que utilizavam pino mestre como articulação, e também em veículos com manga de eixo com pivôs. Composto por muitas ligações esféricas, apresentava muita folga ao volante de direção, e sensação de descontrole do veículo
Compartilhar