apostila freio

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Introdução a 
Freios 
Automotivos 
 
 
 
 
 
 
Guilherme Rossi Zangarini 
 
FEM – UNICAMP – 2006 
 
 
Introdução a Freios Automotivos 
 
 
Apostila escrita por Guilherme Rossi Zangarini 
Aluno graduando de Engenharia Mecânica 
FEM – UNICAMP 
E-mail: grzanga@yahoo.com.br 
 grzanga@gmail.com 
 
 
Campinas, janeiro de 2006. 
 
 
Qualquer dúvida, sugestão e/ou correção, por favor, 
entre em contato. 
 
 
 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 3 
Índice 
 
Índice ............................................................................... 3 
1. História dos Freios ....................................................... 5 
2. Introdução .................................................................... 8 
3. Fundamentos ............................................................. 13 
3.1. Momento ........................................................... 13 
3.2. Principio de Pascal ........................................... 14 
3.3. Atrito Estático e Atrito Dinâmico ........................ 15 
3.4. Aderência pneu/solo ......................................... 16 
3.5. Esquema simplificado de freio .......................... 17 
4. Material de Fricção .................................................... 19 
4.1. O Asbesto ......................................................... 24 
4.2. Propostas de Substitutos para o Asbesto ......... 25 
5. Física da frenagem .................................................... 28 
6. Freio a Disco .............................................................. 30 
6.1. Componentes .................................................... 31 
6.2. Dimensionamento ............................................. 32 
6.3. Roteiro sugerido para dimensionamento .......... 35 
6.4. Recomendações de Projeto .............................. 35 
6.5. Tipos de Disco .................................................. 36 
6.6. Exemplos de Disco ........................................... 38 
6.7. Cuidados com a Instalação e Manutenção ....... 38 
7. Freio a Tambor .......................................................... 40 
7.1. Componentes e funcionamento ........................ 40 
7.2. Tipos de Freio a Tambor ................................... 41 
7.2.1. Freio Hidráulico Simplex .......................... 41 
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7.2.2. Freio Hidráulico Duo-Servo ...................... 42 
7.3. Dimensionamento ............................................. 43 
7.4. Roteiro sugerido para dimensionamento .......... 44 
7.5. Cuidados com a Instalação e Manutenção ....... 45 
8. Comparações entre Freio a Disco e a Tambor .......... 47 
9. Defeitos mais comuns ................................................ 48 
10. Cilindro Mestre ......................................................... 51 
10.1. Componentes .................................................. 51 
10.2. Funcionamento ............................................... 53 
11. Servo Freio .............................................................. 56 
12. ABS (Anti-lock Brake System) ................................. 57 
12.1. Componentes .................................................. 57 
12.1.1. Sensores de Velocidade nas rodas e 
Rotores Dentados .............................................. 58 
12.1.2. Atuador Hidráulico .................................. 58 
12.1.3. Módulo de Controle ................................ 59 
12.2. Operação do ABS ........................................... 59 
12.3. O ABS como Item de Segurança .................... 60 
13. Bibliografia ............................................................... 62 
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1. História dos Freios 
 
Os primeiros sistemas eram muito precários em 
relação aos atuais, que em compensação são muito mais 
complexos. Séculos atrás, quando surgiram as primeiras 
bicicletas, o método utilizado para frear era colocando o 
calçado entre o garfo e a roda. Em 1838, Kirkpatrick 
Macmillan, um ferreiro escocês, criou o conceito de 
pinçar contra a roda – spoon brake – onde a alavanca 
exercia compressão em um bloco de madeira com 
eventuais tiras de couro contra o pneu da bicicleta, 
atualmente é contra o aro. 
Os primeiros veículos utilizavam este conceito, 
com variações de como colocar o bloco em contato com 
as roldanas de transmissão. Porém havia problemas, 
pois o atrito era concentrado em uma pequena superfície, 
forçando a roda ou as roldanas e retardando em muito a 
parada do veículo. 
Os sistemas seguintes a surgir eram externos, 
envolvendo os cubos de roda com correias ou cabos de 
aço, com ou sem blocos de atrito, aumentando a área de 
contato. 
Em meados de 1900, uma significativa melhora foi 
introduzida pelo francês Louis Renault, o freio a tambor 
por expansão interna, ainda usado atualmente. 
Inicialmente, os tambores eram de aço estampado (havia 
problemas de flexão e alto nível de ruído), pequenos e as 
sapatas eram de ferro. Rapidamente o material passou a 
ser aço fundido. 
Herbert Frood e Ferodo, ingleses, foram os 
primeiros a estudar os materiais de atrito sendo 
responsáveis pela sua evolução. Em 1908, eles 
apresentaram um material contendo resina, impregnado 
de amianto e reforçado com arames de latão, 
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melhorando significativamente o desempenho em 
frenagem. 
Os primeiros carros só tinham freios traseiros, pois 
se acreditava que freios dianteiros causariam 
instabilidade e desvio. Mas na verdade ocorre o oposto e 
na década de 1920 surgem freios nas quatro rodas. 
Também nesta época surgiram vários dispositivos para 
ampliar e assistir a força muscular do condutor para 
acionar os freios. Dentre elas, surgiu a idéia de 
assistência gerada pelo vácuo do motor, utilizada 
atualmente. Além disso, foi montado os primeiros carros 
com assistência hidráulica em 1921 pela Dusenberg e 
depois pela Chrysler. 
Os freios a tambores apesar de serem 
revolucionários, tinham problemas com a dissipação de 
calor em altas velocidades e perda de eficiência em 
poças de água. 
Assim, surgem os freios a discos montados 
inicialmente no Crosley em 1948. Seu conceito inicial foi 
idealizado em meados de 1890, e em 1898, umas das 
primeiras versões foram utilizadas por Elmer Ambrose 
Sperry num carro elétrico onde a pastilha era forçada 
contra o disco por meio eletromagnético. 
Os carros ingleses e franceses começaram a 
serem produzidos com discos de freio em escala 
industrial nos anos de 1950 e os americanos em 1960. 
A atual combinação de discos na dianteira e 
tambores na traseira trouxe melhorias para o 
desempenho da frenagem e foi seguida de um dispositivo 
para controlar de modo variável a pressão exercida nos 
freios traseiros de acordo com a distancia entre chassi e 
eixo. Este conceito, denominado de válvula sensível a 
carga, foi introduzido nos anos de 1970 pela Fiat. 
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Por último, um conceito que melhorou 
significativamente a frenagem em carros comuns foi o 
ABS (Anti-lock Braking System). Originalmente 
desenvolvido para aviões, a patente da versão mecânica 
foi apresentada nos anos 1920 e nos anos 1970 surgiram 
as versões eletrônicas que monitoram a velocidade de 
cada roda, e quando uma delas reduza a velocidade são 
acionados pulsos de pressão hidráulica prevenindo o 
travamento da roda. 
 
 
Figura 1 – Eventos importantes na historia da frenagem 
automotiva. 
 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
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2. Introdução 
 
Freios automotivos possuem três funções básicas: 
parar o carro rapidamente,fazer com que fique 
estacionado na ausência do condutor e diminuir/manter 
constante a velocidade num declive. 
O funcionamento do freio hidráulico tem por base 
a aplicação da "Lei de Pascal". O motor desenvolve uma 
potência que leva o veículo do estado de repouso até a 
respectiva velocidade. Essa potência precisa ser 
transformada quando se deseja diminuir a velocidade do 
veículo ou pará-lo totalmente, tarefa que cabe ao freio. O 
freio atua no sentido de transformar a energia cinética do 
veículo em calor, através do atrito. 
 
 
Figura 2 – Transferência de peso durante a frenagem. 
 
Cerca de 70% do poder de frenagem está 
concentrado nos freios dianteiros, o que submete o 
sistema a temperatura e esforços extremos. Alguns 
sistemas têm uma estrutura ventilada para permitir o 
melhor resfriamento do sistema. No sistema traseiro o 
esforço é menor, mas, no entanto, alguns componentes 
são mais sensíveis e suscetíveis à falhas. 
 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
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Figura 3 – Esquema de freio geralmente utilizado num 
veículo. 
 
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Há dois tipos de sistemas de freio a disco: fixos 
(possuem pistões em ambos os lados, que quando 
acionados encostam as pastilhas no disco) e flutuantes 
(empurra o pistão e encosta a pastilha interna contra o 
disco de freio e ao mesmo tempo a pinça movimenta-se 
para trás do pistão. Apresenta construção mais 
compacta). 
A pressão hidráulica para acionamento do sistema 
é gerada através do cilindro mestre, acionado pelo 
condutor. O reservatório de fluido garante o fornecimento 
de fluido quando aumenta a absorção devido ao 
desgaste das pastilhas. O equilíbrio da pressão quando 
não é aplicado o freio é dado pelo furo de compensação 
(0,7mm de diâmetro). Há dois tipos de cilindro mestre: 
simples e duplo. 
Logo há vários tipos de circuito de freio: 
 com cilindro mestre simples: a saída do 
cilindro alimenta todos os freios 
simultaneamente, logo um vazamento 
acarreta a perda total do freio. 
 com cilindro mestre duplo por eixo: cada 
saída alimenta um eixo. 
 com cilindro mestre duplo cruzado: uma 
saída alimenta a roda dianteira esquerda e 
a traseira direita e a outra saída alimenta as 
rodas restantes. Neste caso o pistão 
primário do cilindro tem curso útil igual ao 
secundário e o raio de rolagem deverá ser 
negativo na suspensão dianteira. 
 
Devido ao fato de frear ser uma das operações 
mais repetitivas ao ato de dirigir um carro, procura-se 
diminuir esse esforço utilizando sistemas auxiliares. O 
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servo freio utiliza como fonte de energia o vácuo 
existente na admissão do motor. 
Resumindo temos o quadro abaixo: 
 
 
Cilindro Mestre: 
Cilindro Mestre é acionado através do pedal de 
freio do veículo, cuja função é transmitir 
pressão hidráulica para acionar as pastilhas 
contra o disco e parar as rodas do veículo. 
 
Servofreio: 
O Servofreio é um equipamento destinado ao 
motorista para um maior conforto no 
acionamento do pedal de freio, podemos dizer 
que o Servofreio é um multiplicador de forças. 
Ele se ultiliza da pressão atmosférica 
combinada com o vácuo gerado pelo motor. 
 
Válvulas Equalizadoras de Pressão: 
Atuam como reguladoras de pressão entre as 
rodas dianteiras e traseiras. São as 
responsáveis pelo equilíbrio do veículo no 
momento da frenagem. 
 
Cilindro de Roda: 
Sua função é transformar a pressão vinda do 
cilindro mestre através do fluído em força 
mecânica aplicada sobre as sapatas de freio. 
 
Freio a Disco: 
Para proporcionar uma melhor frenagem foi 
desenvolvido o Sistema de Freio a Disco onde 
os principais componentes são: Disco, 
Conjunto de Pinça e Pastilha. 
 
Freio a Tambor: 
A dois tipos: Simplex e Duo-servo. 
O tambor faz atrito com as lonas no momento 
da frenagem. 
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Fluido de Freio 
Responsável pela transmissão de pressão 
gerada no cilindro mestre para os freios das 
rodas. 
 
Sistema ABS: 
Com esse sistema se obtém algumas 
vantagens como: 
Melhor dirigibilidade - controle sobre as rodas 
dianteiras; 
Melhor estabilidade - controle sobre as rodas 
traseiras; 
Menores distâncias de paradas no ato da 
frenagem. 
 
Material de Fricção 
Geram atrito suficiente para diminuir ou parar a 
roda de um veículo. 
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3. Fundamentos 
 
Para fazer com que o sistema de freios tenha a 
eficiência necessária, dois princípios de Física são 
aplicados em um sistema básico: 
 Momento 
 Multiplicação hidráulica 
 
3.1. Momento 
 
Este é o primeiro princípio utilizado, assim como 
no freio da bicicleta, porém de forma otimizada, ele 
também é conhecido por "alavanca". Observando a figura 
4, pode-se entender melhor como se consegue maior um 
aumento da força empregada no pedal de freio. 
 
 
Figura 4 – Esquema simplificado de “alavanca”. 
 
No exemplo, se apoiar uma alavanca em um 
ponto, de forma a termos de um lado o dobro da 
distância existente do lado oposto, pode colocar um 
objeto de 10 kg do lado mais comprido, que ele 
equilibrará um objeto de 20 kg do lado mais curto. Ou 
seja, a força aplicada na extremidade mais longa, 
aparece duplicada na extremidade mais curta. Caso as 
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relações de comprimento ao invés disso, fossem de 3 
para 1, a força aplicada ao lado maior, seria 3 vezes 
maior do outro lado e, assim sucessivamente. 
Porém mesmo usando uma alavanca no pedal de 
freio, o tamanho da alavanca teria que ser muito grande. 
Outro inconveniente vem do fato que o curso seria 
igualmente grande para gerar a força necessária a 
frenagem adequada do veículo, já que o deslocamento 
do lado mais longo é tantas vezes maior que o presente 
do outro lado, quantas vezes um braço é maior que o 
outro. 
 
3.2. Principio de Pascal 
 
Como a “alavancagem” não gera sozinha a força 
necessária, este princípio é usado de forma a multiplicar 
a força obtida pela aplicação do primeiro. 
A pressão do fluido é a mesma em todo o sistema. 
Sabemos que os automóveis utilizam fluido no seu 
sistema de freios. Sua utilização vem sendo pesquisada 
e aperfeiçoada desde que o Blaise Pascal, filósofo, físico 
e matemático francês, nascido em 19 de junho de 1623, 
estudou pressões hidráulicas e descobriu fundamentos 
importantíssimos, denominados "LEIS DE PASCAL". 
Uma destas leis diz o seguinte: "A pressão exercida 
sobre um líquido em câmara selada transmite-se por 
igual em todas as direções”. 
 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
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Figura 5 – Esquema demonstrativo o Princípio de Pascal. 
 
Imagine dois tubos preenchidos de um líquido 
pouco compressível (como óleo), em que o primeiro 
tenha 2 cm de diâmetro e o segundo, 6 cm de diâmetro e 
unidos pela sua base como aparece na animação a 
seguir. 
Este princípio nos garante que uma força aplicada 
em um ponto de um líquido incompressível (em geral 
óleos no caso dos freios) se transmite aos todos pontos 
do fluído. Desta forma, no nosso exemplo - onde os 
êmbolos apresentam uma relação onde o segundo tem 
uma área nove vezes maior (Área = Pi*r²) do que o 
primeiro - se aplicarmos uma força de 100 KGF (cem 
kilogramas-força, ou a força exercida por um objeto de 
100 kg) ao lado esquerdo, seremos capazes de fazer 
mover um corpo de 900 kg no êmbolo da direita. Este 
mesmo princípio é utilizado nos macacos hidráulicos. 
 
3.3. Atrito Estático e Atrito Dinâmico 
 
É mais fácil um objeto continuar oseu movimento, 
do que iniciá-lo. O atrito não é o mesmo, quando as 
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partes que estão se "esfregando" se encontram paradas, 
ou quando estão em movimento uma em relação à outra. 
O atrito existente quando as partes encontram-se 
paradas, chama-se atrito estático. Quando as partes se 
acham em movimento, tem-se o atrito dinâmico. 
 
3.4. Aderência pneu/solo 
 
Além dos três princípios básicos, um conceito 
muito importante é a aderência pneu/solo. 
O atrito dos freios tem uma limitação que é o atrito 
existente entre o pneu e a estrada. Assim sendo, quem 
limita a freada máxima do veículo é o atrito entre o pneu 
e a estrada. Isto pode ser claramente notado ao dirigir-se 
em uma estrada molhada, quando então não se pode, de 
maneira alguma, aplicar completamente os freios. 
Quando ocorre travamento das rodas dianteiras o 
carro perde o controle direcional, mas tem frenagem 
estável. E quando as rodas traseiras travam há 
instabilidade direcional (tende a rodar). O objetivo do 
ABS é evitar que as rodas travem para evitar isso. 
 
FR=força de retardamento = m*b 
Onde m=massa e b=desaceleração 
 
a = b I g (a = % g) m = G I g FR = G .b I g = G .a = Fed + 
Fet 
 
Chama-se de aproveitamento do coeficiente de 
aderência a relação a/f e imaginando uma situação em 
que todas as rodas atinjam a relação a/f=1, significa que 
conseguimos obter o máximo aproveitamento sob o 
ponto de vista físico, também chamado ideal. Neste caso 
a aderência dos pneus dianteiros e traseiros fica igual à 
desaceleração do veículo. Porém, a desaceleração ideal 
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não é realizável principalmente pelo ponto máximo da 
curva de aderência não ser estável, pois a 
escorregamento relativo pneu-solo. 
 
 
3.5. Esquema simplificado de freio 
 
Com os conceitos acima ficou claro como que a 
Física consegue ajudar a produzir a força necessária 
para fazer o carro parar. Combinado as partes 3.1 e 3.2 
surge o exemplo abaixo: 
 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
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Figura 6 – Esquema simplificado de freio. 
 
No esquema da figura 6, uma vez que se 
pressione o pedal do freio, ele faz funcionar um esquema 
de “alavanca” com uma relação de 4 para 1. 
Simultaneamente aciona-se também o êmbolo do cilindro 
mestre (burrinho) que possui uma relação de área de 1 
para 9 em relação ao pistão do freio, como na ilustração 
acima. 
Desta forma, para cada 1 kgf aplicado ao pedal, 
teremos 36 kgf aplicados sobre o disco de freio, uma 
multiplicação de força considerável, se pensarmos que 
com um sistema destes, com apenas 2 kgf, é possível 
obter força necessária para levantar um adulto médio. 
Obviamente este é um esquema bem simples, 
mas que ilustra bem o funcionamento da maior parte dos 
sistemas de freio convencionais utilizados atualmente. 
Peças adicionais, como válvulas e servos, além de 
outros, fazem parte do conjunto a fim de garantir um 
perfeito funcionamento e maior eficiência do sistema. 
 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 19 
4. Material de Fricção 
 
O material de fricção é um aglomerado de 
matérias, submetidos a mistura em proporção o conforme 
formulação. 
Este é prensado quando é pó, calandrado quando 
é massa, manufaturado seu formato, acabamento e 
secagem em fornos. No caso de utilização em freios, 
deve estar capacitado para suportar as seguintes 
condições: 
 Resistência ao impacto, tendo uma 
determinada dureza; 
 Flexibilidade, com o objetivo de 
acompanhar as deformações; 
 Resistência térmica, devido a necessidade 
de suportar temperaturas sem grandes 
modificações físicas; 
 Baixo coeficiente de desgaste; 
 Baixo nível de ruído; 
 Não ser excessivamente agressivo; 
 Boa estabilidade em seu coeficiente de 
atrito. 
 
Os freios têm evoluído, de modo que sua 
eficiência se encontra em proporcionalidade com as altas 
velocidades que atingem os veículos modernos. O freio é 
considerado o aspecto mais importante na segurança de 
um automóvel. 
O material de fricção de um sistema de freio é uma 
dos mais complicados materiais de compósitos e 
usualmente contém mais de dez ingredientes. Este é 
desenvolvido para manter a força de fricção estável, 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
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dureza confiável e uma boa resistência ao desgaste nas 
mais variadas condições de uso. 
Os primeiros freios foram eitos de couro e de 
tecidos de algodão impregnados com asfalto/borracha. A 
partir de 1905 o asbesto (ou amianto) foi usado como 
material de fricção de guarnições, lonas de freios e 
discos de embreagem para automóveis, caminhões, 
tratores..., devido a suas excelentes características 
térmicas as quais lhe conferem boas propriedades, como 
material de reforço, mas devido ao efeito cancerígeno em 
seres humanos o asbesto está sendo proibido em 
diversos países. Logo, procura fibras para substituir o 
asbesto como material de reforço. 
Segundo LIMBERT (1999), a composição básica 
das pastilhas de freio é descrita da seguinte maneira: 
 Reforços (Fibras): Provêm a resistência e 
rigidez necessária para as pastilhas. No 
caso de ressecamento as fibras mantêm a 
forma prévia do material. Para altas 
temperaturas no material de fricção as 
fibras proporcionam estabilidade térmica. 
Os materiais de fibra incluem asbesto (ou 
outras fibras) e palha de aço. 
 Modificadores de fricção: geralmente são 
elastômeros que proporcionam 
propriedades mecânicas e resistência ao 
desgaste, agentes de cura e outros que 
afetam a uniformidade da fricção. Latão, 
zinco ou outros metais são adicionados 
para controlar as propriedades abrasivas e 
para limpesa total da superfície do disco. 
Alguns tipos de elastômeros são: 
o Borracha natural: caiu em desuso 
devido ao seu alto custo e ao fato de 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 21 
que exala um forte cheiro quando 
aquecida. 
o Borracha de estireno butadieno: 
usada em combinação com resinas 
fenólicas, oferece rigidez e 
resistência mecânica adicional. 
o Borracha de acrilonitrila butadieno: 
oferece melhor resistência ao calor 
que outras borrachas, auxilia na 
eficiência e melhora a compressão 
contra a superfície oposta. 
o Ligantes (Matrizes): São os materiais 
aglutinantes que mantém os 
materiais da pastilha juntos. Os 
ligantes mais comunmente usados 
são os fenolformaldeídos e podem 
ser de dois tipos: 
o Resina crisol: São duras e 
quebradiças mais resistem ao calor. 
o Novolak: precisa de um agente para 
completar a cura. Outras resinas 
alternativas são: 
o Resinas de óleo modificado (de 
linhaça, de rícino, de soja) – 
oferecem flexibilidade e aumentam 
as cargas de fricção. 
o Resinas de óleo de castanha de caju 
– Aumentam a eficiência e ternam o 
freio mais silencioso. 
o Resinas fenólicas modificadas por 
elastômeros – oferecem flexibilidade 
e altos coeficientes de fricção. 
o Resinas fenólicas modificadas por 
óxidos metálicos – aumentam a 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 22 
resistência ao calor e reduzem os 
tempos de cura. 
o Resinas fenólicas modificadas por 
ácido bórico – melhoram a 
resistência ao calor e diminuem o 
desgaste. 
 Material de preenchimento (Recheio ou 
Cargas Minerais): São minerais 
indispensáveis para aumentar a vida da 
pastilha, preenchendo os espaços e 
minimizando os custos. Tais materiais 
podem ser: 
o Sulfato de bário: Famoso pelo baixo 
custo, embora possus grande 
densidade específica. Aumenta um 
pouco o desgaste e reduz o nível de 
fricção. Tem alta estabilidade 
térmica.o Carbonato de cálcio: Tem menor 
densidade específica entretanto é 
menos resistente ao calor que o 
sulfato de bário. 
o Sílica (dióxido de silício): É um 
abrasivo suave e pode aumentar o 
peso do material de fricção em até 
5%. 
 
Para aumentar o nível de fricção alguns abrasivos 
são incluídos nos materiais de fricção. Alguns destes 
são: 
 Óxido de alumínio: anidro (alumina): é um 
material bastante duro e abrasivo, 
apresenta estabilidade em altas 
temperaturas. Uma fina poeira de alumina 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 23 
misturada com uma solução de resina 
fenólica é usada para pintar a superfície 
final da pastilha. Dessa forma é possível 
polir e moldar a superfície do disco durante 
os 100 primeiros quilômetros de uso, 
combatendo a baixa fricção inicial sem 
reduzir a vida da pastilha. 
 Óxido de cromo: aumenta a fricção mas 
não é usado devido ao alto custo. 
 Óxido de zinco: tem algum efeito 
lubrificante e oferece resistência ao 
desgaste, porém pode causar o desgaste 
do disco. 
 Cal (hidróxido de cálcio): oferece dureza e 
combate a ferrugem em fórmulas contendo 
palha de aço e partículas de ferro. 
 Óxido de cobre: aumenta o nível de fricção 
mas não garante a qualidade da superfície 
do disco. 
 Óxido de ferro: os diferentes tipos são 
usados para aumentar o nível de fricção e 
dar alguma estabilidade térmica. 
 Óxido de ferro vermelho (hematita): é um 
suave abrasivo, usado como agente polidor 
da superfície. 
 Óxido de ferro preto (magnetita): em 
fórmulas semi-metálicas é usada para 
elevar a fricção à frio. 
 Óxido de magnésio: usado para aumentar a 
estabilidade térmica das resinas. No estado 
fundido aumenta o nível da fricção. 
 Grafite: reduz o nível de fricção e evita o 
superaquecimento instantâneo com 
redução do atrito conhecido como “fade”. 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 24 
 Lascas de latão: até 4% em peso é 
suficiente para controlar o “fade”. 
 Pó de cobre: Aumenta a eficiência, é bom 
condutor, em altas quantidades provoca 
desgaste. 
 Chumbo: oferece estabilidade friccional em 
altas temperaturas é altamente tóxico. 
 
4.1. O Asbesto 
 
O asbesto (ou amianto) é um mineral fibroso 
natural. Muito usado em roupas e equipamento à prova 
de fogo. Devido a toxidade o material deixou de ser 
largamente empregado como isolamento térmico na 
construção civil em meados dos anos 80. Diversos tipos 
de câncer de pulmão foram associados à exposição 
profissional ao asbesto, hoje banido em vários países. 
Além do câncer de pulmão a exposição ao asbesto 
também pode levar ao desenvolvimento de doenças 
como: asbestose e câncer do intestino. 
O risco do asbesto está na inalação do pó liberado 
por materiais destruídos ou danificados. O cimento de 
amianto e as lonas de freio contendo asbesto são 
considerados menos tóxicos por não serem friáveis, isto 
é, não se transformam em pó quando submetidos à 
pressão. Mesmo assim a obtenção de um material 
substituto é uma boa nova para a indústria 
automobilística. 
 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 25 
4.2. Propostas de Substitutos para o Asbesto 
 
Segundo AGUILA (1999), a metodologia proposta 
em seu trabalho mostrou-se adequada para a produção 
de compósitos com redução do tempo de cura. Os 
compósitos reforçados com fibras de panos e polpa de 
aramida apresentam bons desempenho de atrito, o 
compósito apresentou as mesmas propriedades de 
frenagem das pastilhas de asbesto, em testes feitos com 
pastilhas fornecidas por um fabricante de freios. Este 
compósito é obtido em um estágio intermediário no 
processo de fabricação da fibra de carbono. 
Outras alternativas avaliadas atualmente são: 
 Wollastonite (CaSiO3): possui tamanho de 
fibras variável e apresenta baixo custo. 
 Vermiculite: trata-se de um mineral, um 
silicato de alumínio e magnésio hidratado. 
Resistente ao calor e de baixa densidade. 
Não é fibroso, portanto não acrescenta 
resistência mecânica ao produto. È usado 
como preenchimento de baixo custo, 
melhora as características de desgaste e 
reduz o inchaço e o crescimento. 
 Mica: se houver um bom ligante entre a 
mica e a resina ela irá aumentar a 
resistência mecânica. 
 Fibra de basalto: possui pouca quantidade 
de ferro e pouco cálcio. 
 Fibra cerâmica: alta resistência térmica e 
baixo custo. 
 Poliacrilonitrila: rende seis vezes mais que 
o asbesto. Reforça a resistência mecânica 
do material, é usada em freios pesados. 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 26 
 Fibras de celulose: tornam o freio mais 
silencioso e o material mais elástico. 
 Poliéster: é uma fibra orgânica, mas possue 
desempenho inferior ao da poliacrilonitrila. 
 Fibra de vidro: tem tido sucesso em 
substituir o asbesto mas possui ponto de 
fusão baixo. 
 Fibras de algodão: presentes em muitos 
materiais de fricção em veículos pesados. 
 Fibras de aramida: possui propriedades que 
oferecem resistência mecânica e ao calor, 
além de facilitar a manufatura das fórmulas 
sem asbesto. Entretanto seu custo fez com 
que as fórmulas tivessem seu teor 
reduzidos. 
 Carbono: apresenta peso reduzido, boa 
condutividade térmica, alto calor específico, 
possui resistência mecânica e é 
termicamente estável. 
 
 
Figura 7 – Pastilhas de freios com resinas sólidas. 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 27 
 
Outros aspectos devem ser considerados na 
formulação do material de fricção além do desempenho: 
 Tendência a segregação das partículas; 
 Facilidade construtiva; 
 Bolhas e laminações; 
 Estabilidade dimensional; 
 Capacidade de eliminação de resíduos. 
 
 
Figura 8 – Valores médios calculados para os ensaios 
realizados com todos os fornecedores de todas as 
marcas para pastilhas novas. 
 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 28 
5. Física da frenagem 
 
Consideremos um veículo tipo automóvel, de 
massa m em movimento no plano horizontal 
desacelerado por ação das forças de atrito F1 e F2 
atuando nas rodas dianteiras e traseiras, 
respectivamente. A figura abaixo apresenta o esquema 
das forças atuantes: 
 
 
Figura 9 – Esquema de forças atuantes num veículo. 
 
As condições de equilíbrio no eixo vertical e 
dinâmicas no eixo horizontal, implicam em: 
 
gmPNN  21
 (5.1) 
 mFF 21
 (5.2) 
 
A condição de equilíbrio rotacional, por sua vez, 
introduz: 
 
  02121  hFFbNaN
 (5.3) 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 29 
 
A expressão empírica para as forças de atrito 
fornece as condições subsidiárias: 
 
222
111
NF
NF



 
(5.4a) 
(5.4b) 
 
As equações (5.1), (5.2), (5.3), (5.4b) e (5.4b) 
formam um sistema que pode ser facilmente resolvido 
para a, fornecendo: 
 
 
  hba
bag



21
12


 (5.5) 
 
Da expressão acima, observa-se claramente que a 
aceleração α = m.g, normalmente utilizada como primeira 
aproximação para o cálculo de velocidades, é obtida ao 
se impor em (5.5) m1 = m2, independentemente do valor 
de h. 
O valor de alfa introduzido pela equação (5.5) 
depende de diversos fatores. Mesmo no caso em que a = 
b, isto é, para veículos com o peso distribuído 
homogeneamente entre as rodas dianteiras e traseiras, a 
será função de m1 e m2. É o caso, por exemplo, de 
veículos que dispõem de freios a disco nas rodas 
dianteiras e a tambor nas traseiras, nos quais, em geral, 
em decorrência da melhor eficiência dos freios a disco. 
Outros casos similares ocorrem quando o veículo 
apresenta pneus gastosna traseira, e bons na dianteira 
ou quando o freio é dimensionado pela engenharia do 
veículo para melhor desempenho em um dos pares de 
rodas. 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 30 
6. Freio a Disco 
 
O freio a disco recebe pressão hidráulica gerada 
pelo cilindro mestre, transformando-a em força mecânica 
através dos êmbolos, que pressiona as pastilhas contra o 
disco. 
Por causa de sua concepção, não está sujeito a 
certos tipos de defeitos que normalmente ocorrem nos 
sistemas de freio a tambor, por efeitos como sujeiras, 
lama, água, etc. 
Por ser mais exposto que o freio a tambor, a sua 
refrigeração é muito maior, principalmente quando o 
veículo está em movimento, dissipando o calor 
rapidamente e dificultando que o material de atrito 
(pastilhas de freio) venha a perder sua eficiência por 
excesso de calor, quando o freio for muito solicitado. 
Os freios a disco foram projetados para equipar os 
freios das rodas dianteiras dos veículos, mas devido a 
sua eficiência, praticidade e baixo custo de manutenção 
estão sendo também, largamente empregados nos freios 
das rodas traseiras dos veículos, como também em 
veículos de médio e grande porte. 
 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 31 
6.1. Componentes 
 
 
Figura 10 – Componentes da pinça (cáliper) de freio. 
 
 
1. Cáliper: Aloja as pastilhas e o êmbolo. 
2. Anel de Vedação: Veda o fluido de freio e faz 
retornar o êmbolo. 
3. Êmbolo: Empurra as pastilhas contra o disco. 
4. Suporte: Fixa o conjunto do freio ao veículo. 
5. Pinos Deslizantes: Dão a estabilidade 
(compensação) ao movimento do cáliper. 
6. Molas: Prendem as pastilhas de freio. 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 32 
7. Pastilhas de Freio: São comprimidas pelo êmbolo, 
se atritando ao disco. 
8. Parafuso Sangrador: Adequadamente, elimina o ar 
do sistema hidráulico. 
9. Coifas: Revestem as partes devidas protegendo-
as da contaminação por sujeiras. 
10. Coifas dos pinos deslizantes: Revestem as partes 
devidas protegendo-as da contaminação por 
sujeiras. 
 
6.2. Dimensionamento 
 
Considerações são impostas para realização dos 
cálculos: 
 Forças de resistência do ar foram 
desprezadas. 
 Foi assumido que a frenagem é efetuada 
sem travamento das rodas, portanto 
utilizamos nos cálculos o atrito estático 
entre a roda e o solo. 
 Coeficiente de atrito entre a pastilha e o 
disco, caso NÃO tenha dado específico: 
0,4. 
 Força máxima aplicável no pedal por uma 
pessoa: 160 N. 
 
A desaceleração desejada foi calculada 
considerando o veículo como um corpo sólido em 
movimento retilíneo uniformemente variável, 
 
XVV o  222
 (6.1) 
 
onde: 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 33 
V = Velocidade final 
Vo = Velocidade máxima 
α = Desaceleração do veículo 
X =Espaço máximo para frenagem 
 
O coeficiente de atrito estático entre o pneu e o 
solo sem derrapagem é obtido de 
g
, onde g é 
aceleração da gravidade. 
Como a distribuição da massa do veículo, 
geralmente, não é uniforme nem no sentido vertical e, 
principalmente, nem no horizontal, as rodas traseiras e 
as dianteiras sofrerão forças substancialmente diferente. 
Ao acionar o freio do veículo, as reações normais 
nos eixos passam a ser diferentes daquelas que 
acontecem em uma situação estática, isso devido à 
desaceleração da frenagem. Para quantificar as novas 
reações normais para um regime dinâmico, usa a 
seguinte fórmula: 
 
))(( hadg
d
m
Feixo  
 (6.2) 
 
onde: 
Feixo = Reação normal no eixo em situação dinâmica 
m = Massa do veículo 
d = Distância de entre eixos 
a = Distância horizontal do eixo ao C.G. 
h = Altura do C.G. 
 
Sabe-se que a força que a pinça aplica no disco é 
uma função da razão entre as áreas dos pistões do 
cilindro mestre e da pinça, da força aplicada no cilindro 
mestre e da alavanca no pedal do freio (Princípio de 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 34 
Pascal); e que, na dianteira, o torque produzido pelo freio 
é igual ao torque das duas rodas, chega-se à equação: 
 
disco
c.mestreA
pinça
A
pedal
Fpastμ22
pneu
R
eixo
F
Rl
solo


 
(6.3
) 
 
onde: 
solo = Atrito com o solo sem derrapagem 
Rpneu = Raio do pneu 
 pastilha = Coeficiente de atrito entre a pastilha e o disco 
de freio. 
l = Razão de alavanca do pedal de freio 
Fpedal = Força aplicada ao pedal de freio 
Apinça = Área do pistão da pinça 
Ac.mestre = Área do pistão do cilindro mestre 
Rdisco = Raio efetivo do disco de freio (distância da linha 
de centro dos pistões até o centro do disco) 
 
Constatada uma diminuição substancial no peso 
incidente no eixo traseiro, dimensiona-se o disco traseiro 
para a desaceleração máxima requerida, assim, para 
desacelerações menores o pneu desenvolverá essa força 
sem travamento, já que nessa condição a transferência 
longitudinal de peso é menor. 
Se tiver dos freios no eixo traseiro utiliza-se a 
formula (6.3), e se for um usa a (6.4), já que o torque 
produzido pelo freio é duas vezes o torque da roda: 
 
disco
c.mestreA
pinça
A
pedal
Flpastμ2pneuReixo
F R
solo

 
(6.4
) 
 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 35 
6.3. Roteiro sugerido para dimensionamento 
 
1. Obtenha o centro de gravidade (C.G.), a massa, o 
Rpneu e a velocidade final do veículo. 
2. Determine uma distância para o veículo quando 
estiver em velocidade final pare totalmente. 
3. Com esses dados obtêm-se as reações normais 
em cada eixo. 
4. Imponha um solo a partir da utilização do veículo. 
5. Faça um calculo prévio estimando Apinça, Rdisco, 
Ac.mestre e l. 
6. A partir destes dados, escolha as peças do 
sistema de freio. 
7. Dimensione o disco de freio dianteiro. 
8. Sempre respeite a pressão máxima admissível da 
pastilha. 
9. Utiliza-se a formula (6.3) para obter l. 
10. Por ultimo dimensiona o disco traseiro. 
 
6.4. Recomendações de Projeto 
 
Recomenda-se que o reservatório deverá ter 
capacidade para o nível de fluido estar acima da metade 
quando as pastilhas estiverem totalmente gastas. 
O sistema deverá trabalhar na menor temperatura 
possível. Nunca jogue água diretamente no sistema, uma 
alternativa é borrifar água no ambiente para abaixar a 
temperatura do ar. 
Todas as linhas devem ser resistentes a vibrações 
e deverão ser usadas linhas flexíveis para ligar qualquer 
parte móvel. 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 36 
O disco deve ser o mais leve possível para ter 
menor inércia girante. Veja a seção 9 para a escolha do 
melhor tipo de disco para a aplicação requerida. 
Os discos devem ser usinados a partir de tarugos 
(e nunca de chapas!) devido as suas características 
metalográficas para não empenarem. 
Escolha o fluido de freio que suporte altas 
temperaturas e que tenha especificações de acordo com 
a exigência do projeto. 
 
6.5. Tipos de Disco 
 
 Discos simples, o tipo mais comum. 
Discos ventilados, existe um espaço no 
meio do disco que permite que o ar entre 
e ajude a arrefecer os discos quando 
solicitados melhorando assim a eficiência 
dos mesmos. 
Disco furados, permitem 
um maior movimento do ar 
e, por conseguinte um 
maior arrefecimento dos 
discos, além de serem 
mais leves. Os gases 
formados pela fricção das 
pastilhas nos discos e as 
partículas que se criam 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 37 
também passam a ter um local para sair e quanto mais 
"limpa" for a superfície de contacto melhor será a 
eficiênciado freio. Com chuva, eles têm um 
comportamento muito melhor, pois permitem escoar a 
água muito mais rapidamente. Em uso off road serve 
também para a eliminação de lama. 
 
 
Discos com ranhuras, que ajuda a criar a 
tal superfície "limpa" e permite que os 
gases que se criam durante a frenagem 
se dissipem mais rapidamente. A 
superfície do disco não fica muito 
reduzida devido a esses "rasgos" o que 
tem vantagens, o que já foi explicado. Outra vantagem é 
que duram mais do que os perfurados. Normalmente 
estes tipos de discos são preferíveis em relação aos 
perfurados. 
 
Disco com furos e 
ranhuras combinados, 
juntando as 
características dos dois 
tipos. 
 
 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 38 
6.6. Exemplos de Disco 
 
Stock car 
 
Os discos de freio são 
fabricados pela Fremax 
especialmente para a Stock 
Car. São discos ventilados, 
que melhoram a eficiência da 
frenagem. As pinças de freio 
são americanas com seis 
pistões na dianteira e quatro na traseira e utilizam 
pastilhas especialmente desenvolvidas pela Cobreq. 
Cada roda tem sistema independente de acionamento 
dos freios. 
 
Moto da marca KTM 
Dianteiro Traseiro 
 
 
6.7. Cuidados com a Instalação e Manutenção 
 
 Substitua os discos de freio quando atingirem a 
espessura mínima; 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 39 
 Na troca de pastilhas sempre substitua ou 
retifique os discos de freio; 
 A espessura dos discos de freio do mesmo 
eixo deve ser igual; 
 Troque sempre os discos de freio e as 
pastilhas de freio do mesmo eixo; 
 Lave os discos de freio com desengraxante 
antes de ser montado no veículo; 
 Limpe as faces de contato entre o disco de 
freio e o cubo; 
 Depois de retirada, a pinça de freio não deve 
ser fixada apenas pelo flexível. O correto é 
pendurá-la de forma que não force o flexível, 
evitando assim possíveis vazamentos e 
formação de bolsas; 
 Não use alavancas ou chaves de fenda para 
recuar as pastilhas e êmbolos. Deve-se abrir o 
sangrador para evitar que o fluído contido nas 
pinças não retorne para o reservatório; 
 O ideal é usar o "sargento" para o recuo das 
pastilhas e êmbolos da pinça, com o sangrador 
aberto, recua-se até o fim do curso do êmbolo. 
 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 40 
7. Freio a Tambor 
 
O calor produzido durante a frenagem precisa se 
dissipar rapidamente na massa de material do tambor de 
freio e se transfira imediatamente ao ar ambiente para 
limitar o aumento da temperatura no freio a tambor. O 
tambor de freio deve ter suficiente condutibilidade térmica 
e deve ainda resistir à fadiga causada pela diferença de 
temperatura entre a superfície interior e a exterior. A 
superfície interna do tambor serve de contato para a lona 
de freio. Para uma frenagem eficiente, é necessário que 
este contato seja superior a 90% da área de trabalho da 
lona. 
 
7.1. Componentes e funcionamento 
 
Na figura 11 são mostrados o cilindro de freio, que 
recebe a pressão hidráulica do sistema de acionamento; 
os pistões do cilindro, que se movem aplicando a sapata 
sobre o tambor; as sapatas, que consistem no suporte 
metálico (contra-sapata) e na lona de freio; o tambor, que 
é a parte que gira do conjunto e é solidário à roda em 
veículos; o cabo, que serve para aplicar o freio 
manualmente através da alavanca do freio; e o ajustador 
de folga, que move a lona para mais perto do tambor 
conforme esta vai sendo desgastada, diminuindo o curso 
até a frenagem. No tipo de freio mostrado, a força gerada 
no cilindro hidráulico move a parte superior das sapatas, 
que estão ancoradas no ajustador de folga. Com essa 
restrição, as sapatas não se movem lateralmente, mas 
giram em torno do ponto de ancoragem. Fica evidente 
que o apoio da sapata sobre o tambor se dá 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 41 
principalmente na parte superior desta, fazendo com que 
a pressão de contato seja maior nessa região. 
 
 
Figura 11 – Esquema de um Freio a Tambor. 
7.2. Tipos de Freio a Tambor 
 
7.2.1. Freio Hidráulico Simplex 
 
Neste tipo de freio, as sapatas agem 
independentemente. As extremidades de ancoragem são 
livres para se movimentarem, deslizando sobre a 
ancoragem, daí a denominação flutuante. Essa flutuação 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 42 
resulta na centralização automática das sapatas no 
tambor. 
Este tipo tem uma menor razão torque por força 
exercida pelo pedal de freio. Quando o veículo se 
movimenta para frente, a sapata primária é mais 
solicitada do que a sapata secundária, com isso damos à 
sapata primária o nome de sapata energizada e para a 
sapata secundária damos o nome de sapata 
desenergizada. Com o veículo se movimentando à ré, a 
atuação das sapatas se inverte. 
 
7.2.2. Freio Hidráulico Duo-Servo 
 
Nos freios tipo uni e duo-servo, o tipo de projeto é 
o mesmo, estando a diferença em que o uni-servo possui 
cilindro com um único êmbolo, tendo, portanto, ação 
unidirecional atuando sobre a sapata primária, fazendo 
com que o freio tenha ação de servo somente quando o 
veículo se movimenta para a frente. Já o tipo duo-servo, 
possui cilindro com dois êmbolos, portanto, com dois 
sentidos de aplicação atuando sobre as sapatas 
primárias e secundárias. Desta forma, a ação de servo 
atua tanto no movimento para frente como no movimento 
de ré. Esse freio é conhecido pela servo-ação da sapata 
primária sobre a secundária e vice-versa quando for duo-
servo. 
A pressão exercida contra o tambor por uma das 
sapatas é aumentada substancialmente pela servo-ação 
da outra sapata; por exemplo, quando o veículo se 
movimenta para a frente, temos: Aplicando-se o freio, o 
movimento do tambor de freio tende a arrastar a sapata 
primária (energização); essa força de arraste é então 
aplicada à sapata secundária, por intermédio do conjunto 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 43 
de regulagem automática, adicionando-se a força 
aplicada pelo cilindro de freio. 
Isto resulta numa multiplicação de forças e, 
conseqüentemente, numa diminuição do esforço por 
parte do motorista ao frear o veículo, daí a denominação 
servo. 
 
7.3. Dimensionamento 
 
 A pressão hidráulica, através do Princípio de 
Pascal, é calculada pela fórmula 7.1: 
 
crcm
cm
h
A
F
A
F
P 
 (7.1) 
 
Onde Fcm é a força gerada pelo cilindro mestre, Acm é a 
área do embolo deste, F é a força aplicada e Acr é a área 
do embolo do cilindro de roda. 
As medidas d, c, r, Θ1 e Θ2 podem ser observadas 
na figura 11. A medida w é a largura da sapata e Θmax é o 
mínimo entre Θ2 e 90º. 
 As equações (7.2) e (7.3), respectivamente, são o 
momento devido à força normal e o momento devido à 
força de atrito. 
 
  1212
max
max 222
4
 sensensen
drwP
M n 



 (7.2) 
 
   







 1221
max
max 2cos2cos
4
coscos 
 b
r
sen
wrP
M f
 
(7.3
) 
 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 44 
Com a soma dos momentos é possível obter a 
força aplicada F: 
 
0 fn MMcF
 (7.4) 
 
O torque de frenagem é obtido pela equação (7.5): 
 
 21
max
max2 coscos   sen
P
rwT
 (7.5) 
 
Sendo 
2
pneusoloeixo RF
T


 conforme foi visto nas 
equações (6.2) e (6.3). 
7.4. Roteiro sugerido para dimensionamento 
 
1. Obtenha o centro de gravidade (C.G.), a massa, o 
Rpneu e a velocidade final do veículo. 
2. Determine uma distância para o veículo quando 
estiver em velocidade final paretotalmente. 
3. Com esses dados obtêm-se as reações normais 
em cada eixo. 
4. Imponha um solo a partir da utilização do veículo. 
5. Dimensione o freio dianteiro, que provavelmente 
será a disco. 
6. A partir destes dados, escolha as peças do 
sistema de freio. 
7. Utiliza-se a formula (6.3) para obter l. 
8. A partir das equações (6.2) e (7.5) dimensione o 
tambor e as sapatas num processo iterativo. 
9. E com as equações (7.1) a (7.4) dimensione o 
cilindro de roda. 
 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 45 
7.5. Cuidados com a Instalação e Manutenção 
 
 Substitua os tambores de freio quando 
atingirem o diâmetro máximo permitido. A 
retífica do tambor de freio deve ser realizada 
sempre nos dois tambores de um mesmo eixo; 
isto quer dizer que os diâmetros dos tambores 
de freio devem ser iguais entre si. O tambor de 
freio suporta durante as frenagens altas 
temperaturas e esforços mecânicos extremos. 
O uso de tambor de freio com diâmetro acima 
do máximo permitido poderá ocasionar sérios 
problemas, como: 
o Maior possibilidade de 
superaquecimento dos freios devido à 
menor quantidade de material; 
o Menor resistência mecânica da peça, 
podendo ocorrer ovalização, trincas ou 
até mesmo a quebra total do tambor de 
freio. 
 Choques mecânicos como marteladas ou 
quedas podem causar ovalização nos 
tambores, provocando trepidação no pedal de 
freio durante a frenagem; 
 Na troca das lonas, substitua ou retifique os 
tambores de freio; 
 Troque sempre os tambores e as lonas de freio 
do mesmo eixo; 
 Lave os tambores de freio com desengraxante 
antes de montá-los no veículo; 
 Evite contaminar a superfície de atrito do 
tambor e das lonas de freio com graxa ou fluido 
de freio durante o manuseio, pois a presença 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 46 
destas impurezas reduz o atrito entre as lonas 
e o tambor, tornando a frenagem ineficiente; 
 Freadas contínuas ou carregamento impróprio 
do veículo causam o superaquecimento dos 
freios, comprometendo sua performance; 
 Verifique o sistema de freio a cada 5.000 km. 
 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 47 
8. Comparações entre Freio a Disco e a 
Tambor 
 
Freios a tambor são muitos sensíveis às 
mudanças no coeficiente de fricção que varia conforme a 
razão da força de fricção com a força atuante definindo a 
efeciência do freio. Uma pequena mudança no 
coeficiente de fricção requer uma força normal bem maior 
na sapata para o mesmo torque. Já o freio a disco não 
tem esse problema, porque seu torque desenvolvido é 
linearmente proporcional ao coeficiente de fricção e uma 
pequena mudança no coeficiente não o afeta tanto. 
Contudo, o principal problema do freio a disco é a falta da 
auto-energização. Devido a esse problema o freio a disco 
necessita de maior potência. 
 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 48 
9. Defeitos mais comuns 
 
Alavanca ou pedal de freio sem resistência (Freio a 
Disco) 
 Bolhas de ar ou vazamentos no sistema 
hidráulico. 
 Pastilha/disco contaminados com óleo. 
 Retentor do pistão da pinça gasto. 
 Reparo do cilindro mestre gasto. 
 Pastilha de freio e/ou disco gastos. 
 Pinça de freio não desliza adequadamente. 
 Nível de fluido de freio baixo. 
 Passagem de fluido obstruída. 
 Disco de freio empenado ou gasto. 
 Pistão da pinça gasta. 
 
Alavanca ou pedal de freio duro (Freio a Disco) 
 Pistão da pinça preso. 
 Pinça de freio não desliza adequadamente. 
 Passagem do fluido obstruída. 
 Retentor do pistão da pinça gasto. 
 Pistão do cilindro mestre travado. 
 Alavanca/pedal de freio torto. 
 
Alavanca de freio dura ou demora a retornar (Freio a 
Tambor) 
 Mola de retorno gasta/quebrada. 
 Ajuste incorreto do freio. 
 Tambor de freio pegando devido à 
contaminação. 
 Sapata de freio gasta na área de contato com o 
excêntrico. 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 49 
 Cabo de freio prendendo. 
 Excêntrico do freio gasto. 
 Sapatas de freio instaladas incorretamente. 
 
Carro puxando de lado nas frenagens (Ambos) 
 Freios de um lado estão freando mais que os 
do outro. 
 Calibragem dos pneus e se estão sendo 
usados pneus iguais dos dois lados. 
 Chassi torto. 
 Problemas nos rolamentos, componentes de 
suspensão ou direção. 
 Discos com espessuras diferentes. 
 Pinça de freio travando. 
 Tubulações ou flexíveis obstruídos. 
 Pastilhas (ou lonas) diferentes, vidradas ou 
contaminadas com óleo ou fluido de freio. 
 
Dificuldade em girar a roda (Ambos) 
 Freio desajustado. 
 Disco de freio empenado. 
 Rolamentos da roda com defeito. 
 Engrenagem defeituosa do velocímetro. 
 
Freio agarrando (Freio a Disco) 
 Mangueira do freio obstruída. 
 Roda desalinhada. 
 Disco de freio empenado. 
 Pinça de freio não desliza adequadamente. 
 
Freio com funcionamento deficiente 
 Freio a Disco 
o Disco de freio contaminado com óleo. 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 50 
o Pastilha gasta. 
o Problemas no reparo do burrinho. 
o Ar no sistema. 
o Nível do fluido de freio baixo. 
o Fluido de freio contaminado com água. 
 Freio a Tambor 
o Ajuste incorreto do freio. 
o Lona de freio gasta. 
o Tambor de freio gasto. 
o Excêntrico do freio gasto. 
o Sapatas de freio instaladas 
incorretamente. 
o Cabo de freio prendendo. 
o Lonas de freio contaminadas. 
o Sapata de freio gasta na área de contato 
com o excêntrico. 
 
Trepidação no freio (Freio a Tambor) 
 Lona de freio gasta. 
 Tambor de freio gasto. 
 Lonas de freio contaminadas. 
 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 51 
10. Cilindro Mestre 
 
Através do cilindro mestre se inicia a "Hidráulica 
do Freio", introduzindo e controlando o processo de 
frenagem, injetando e comprimindo o óleo, gerando a 
pressão necessária para todo o Sistema de Freios. Sua 
função é gerar uma pressão hidráulica em todo o sistema 
de freios. 
Existem vários tipos de cilindro mestre. Os mais 
utilizados são: 
 
 
Figura 12 – Cilindros mestre duplo (esquerda) e simples 
(direita). 
10.1. Componentes 
 
Seja na figura 13 os seguintes componentes: 
1. Carcaça: Aloja todo o mecanismo interno deste 
conjunto. 
2. Reservatório: Armazena o fluido de freio. 
3. Válvula de Pressão Residual: Mantém a pressão 
interna no circuito hidráulico, impedindo a entrada 
de ar. 
4. Mola de Retorno: Empurra o êmbolo para trás 
quando na condição de retorno. 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 52 
5. Gaxeta Primária: Veda a câmara geradora de 
pressão na condição de acionamento. 
6. Arruela Protetora: Protege a gaxeta primária, 
evitando que ela se danifique. 
7. Êmbolo: Sua ação deslizante é responsável pela 
alimentação e drenagem do óleo. 
8. Gaxeta Secundária: Veda o fluído sem pressão. 
9. Arruela Trava: Age como topador de mola de 
retorno. 
10. Anel Trava: Impede que a Arruela Trava se solte. 
11. Coifa: Proteção envolvente da gaxeta primária. 
 
 
Figura 13 – Componentes do cilindro mestre. 
 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 53 
10.2. Funcionamento 
 
Na situação de repouso todo sistema está cheio 
de líquido e a pressão interna do cilindro é a mais 
próxima da pressão atmosférica, com a compensação 
necessária de volume do fluido em todo o sistema. 
O fluido passa do reservatório para as câmaras do 
cilindro através dos furos de compensação e 
alimentação. 
Quando o pedal é acionado, o êmbolo é 
empurrado e, com isso,a gaxeta primária veda o furo de 
compensação, interrompendo a comunicação da câmara 
geradora de pressão. Na câmara geradora, o fluido está 
sob pressão. O fluido sob pressão aciona os cilindros das 
rodas e, conseqüentemente, as pastilhas, freando o 
veículo. 
A gaxeta primária veda, eficientemente, a câmara 
geradora de pressão, pois o seu formato favorece a 
compressão contra a parede do cilindro com uma força 
diretamente proporcional à pressão atuada. 
A arruela protetora tem a função de proteger a 
gaxeta primária (que é forçada para trás) para que ela 
não se deforme, não permitindo a passagem de óleo 
para a câmara anterior. 
Na câmara anelar, o fluido está sob pressão 
atmosférica, pois está em contato com o reservatório, 
através do furo de alimentação. Note que na tampa do 
reservatório existe um furo de respiro, ele iguala as 
pressões internas e externas do reservatório e evita 
formação de vácuo no caso do nível do fluído baixar. 
O fluido passa do reservatório para as câmaras do 
cilindro através dos furos de compensação e 
alimentação. 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 54 
Com o pedal do freio liberado, o êmbolo retorna 
rapidamente ao repouso, empurrado pela pressão 
hidráulica do circuito e mola de retorno do próprio 
cilindro. 
À medida que o êmbolo do cilindro mestre retorna, 
a pressão do circuito diminui. E ao mesmo tempo as 
molas de retorno das sapatas empurram de volta os 
êmbolos dos cilindros das rodas. Dessa forma, ocorre o 
retorno do fluido para o cilindro mestre. 
No conjunto do cilindro mestre são encontrados 
pequenos orifícios, que dificultam o retorno do fluido para 
o seu interior, mesmo com a mola de retorno do cilindro 
forçando o recuo do fluido. Note que foi representado 
que, em situação de retorno, o êmbolo volta rapidamente. 
O fluido presente no sistema, devido à sua inércia, 
não volta com a mesma velocidade, pois isso acarretaria 
uma pressão negativa na câmara geradora de pressão. 
Nessa situação, a pressão na câmara geradora de 
pressão diminui, ficando inferior à pressão atmosférica. 
Na câmara anelar, a pressão é igual à atmosférica, pois o 
fluido está ligado ao reservatório pelo furo de 
alimentação. 
Essa diferença de pressão faz com que a gaxeta 
primária permita que o fluido, que se encontra na câmara 
anelar com pressão atmosférica, atravesse, por um 
orifício do êmbolo, facilmente pelo lado externo dos 
lábios e passe para a câmara geradora de pressão. 
Nesse estágio de retorno observa-se as seguintes 
características: 
 Evita que numa segunda freada o condutor 
sinta uma sensação de vazio, o que 
causaria insegurança. 
 Que numa segunda freada o pedal fique 
mais alto, devido ao excesso de fluido. 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 55 
 Com o êmbolo em posição de repouso, 
esse excesso de fluido retorna ao 
reservatório pelo furo de compensação. 
 
Essa válvula dispõe de uma mola que, devido à 
sua carga, mantém o fluido sob pressão positiva no 
circuito hidráulico, mesmo quando o freio não está sendo 
aplicado, de maneira que, com o menor aumento de 
pressão quando acionado o cilindro mestre, ocorra 
imediatamente, o efeito da frenagem, reduzindo o 
chamado "curso morto" do pedal. 
É utilizada somente em freios a tambor, por 
possuírem molas de retorno que concedem equilíbrio ao 
sistema. Através dessa pressão residual, a válvula evita 
a entrada de ar pela gaxeta dos cilindros de roda. 
No Sistema de Freios a Disco, como não há mola 
de retorno do êmbolo, se houvesse pressão residual, os 
freios ficariam acionados, prendendo as rodas mesmo na 
condição de liberadas. 
 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 56 
11. Servo Freio 
 
A função do servo de freio é reduzir a força 
aplicada pelo motorista no pedal de freio, o processo se 
dá através da diferença de pressão entre o vácuo gerado 
pelo motor ou bomba de vácuo e a pressão atmosférica, 
amplificando a força de atuação sobre o cilindro mestre e 
proporcionando maior conforto ao motorista. Ele é 
acionado mecanicamente através do pedal de freio em 
conjunto com o vácuo (produzido pelo motor do veículo 
ou pela bomba de vácuo), mais a pressão atmosférica. 
 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 57 
12. ABS (Anti-lock Brake System) 
 
O sistema ABS evita que, durante uma frenagem, 
a roda trave e comece a deslizar no chão. Em resumo, o 
sistema de antitravamento de freios é a mais sofisticada 
tecnologia, em se tratando de sistema de freios, que 
proporciona ao veículo a máxima eficiência na frenagem, 
sem considerar as condições do piso, para que o veículo 
mantenha sua trajetória mesmo em situações críticas. 
Foi criado pela empresa alemã Bosch, tornando-se 
disponível para uso em 1978, com o nome "Anti-lock 
Brake System", embora houvesse tipos de ABS 
mecânicos desde os anos 1950. 
O sistema hidráulico do freio atua reduzindo a 
pressão a fim de evitar o travamento das rodas, 
mantendo o atrito entre as rodas e a pista num valor 
ótimo. Já o sistema eletrônico do ABS age recebendo 
sinal dos sensores e enviando sinais de comando para o 
atuador hidráulico. 
 
12.1. Componentes 
 
Os componentes do ABS são: 
 Sensores de velocidade nas rodas; 
 Coroa dentada; 
 Atuador hidráulico; 
 Módulo de controle Electronic Control Unit 
(ECU). 
O sistema pode ser aplicado nas duas rodas 
traseiras ou nas quatro rodas. 
 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 58 
12.1.1. Sensores de Velocidade nas rodas e Rotores 
Dentados 
 
Esses sensores são utilizados para determinar a 
razão de rotação das rodas. A extremidade do sensor 
está localizada perto do coroa dentada, que é geralmente 
preso ao eixo do veículo ou na articulação guiada e gira 
na mesma velocidade das rodas. Quando o rotor gira, 
uma tensão é induzida no sensor. O módulo e freqüência 
dessa tensão variam em relação à velocidade da roda. O 
sensor de velocidade pode vir montado em cada roda ou 
na carcaça do eixo ou ainda na transmissão. 
 
12.1.2. Atuador Hidráulico 
 
O atuador hidráulico é a unidade que tem a 
capacidade de aumentar, diminuir ou manter a pressão 
no freio. Ele age baseado em sinais recebidos do módulo 
de controle. O atuador hidráulico consiste basicamente 
nos seguintes componentes: 
 Conjunto bomba/motor, que supre o 
acumulador com fluido de freio 
pressurizado; 
 Acumulador, que recebe o fluido de freio 
altamente pressurizado; 
 Conjunto de válvulas bloqueadoras, que 
contêm as válvulas solenóides hidráulicas. 
No sistema intregrado ABS, o conjunto cilindro 
mestre/elevador de pressão é uma parte integral da 
unidade hidráulica. Nesses sistemas, o acionamento 
assistido é provido pelo fluido de freio pressurizado que é 
suprido pelo acumulador. Em um sistema não integrado, 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 59 
um conjunto convencional cilindro mestre/bomba é 
usado. 
Alguns veículos são equipados com atuadores que 
utilizam motores elétricos ao invés de válvulas hidráulicas 
para regular a pressão do freio. 
 
12.1.3. Módulo de Controle 
 
Um módulo de controle anti-bloqueamento é um 
computador que usa sinais dos sensores de velocidade 
da roda para determinar quando e como o sistema 
antibloqueamento deve operar em uma determinada 
situação. Quando a roda está próxima à uma condição 
de bloqueamento, o módulo de controle emite sinais para 
o atuador hidráulico para regular a pressão do fluido que 
afeta a roda em questão. 
 
12.2. Operação do ABS 
 
Durante o período de frenagem normal, a porção 
anti-bloqueamento do freio não opera. Apesar disso, os 
sensores continuam monitorando avelocidade de 
rotação das rodas e enviando sinais para o módulo de 
controle. Quando o pedal do freio é pressionado, fluido 
de freio escoa do cilindro mestre, através do atuador 
hidráulico, até o freio. 
Quando o módulo de controle detecta que a roda 
está aproximando do bloqueamento, ele emite sinais 
para a válvula solenóide no atuador hidráulico para 
bloquear a passagem de fluido entre o cilindro mestre e o 
freio da roda em questão. A pressão do fluido do cilindro 
mestre não pode, assim, escoar através da válvula 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 60 
solenóide, e, a pressão do freio, na roda afetada, é 
mantida constante. 
Quando o módulo de controle detecta um 
bloqueamento completo, ele comanda o atuador a 
diminuir a pressão na roda afetada. Para realizar isso, a 
válvula solenóide no atuador move-se para interromper a 
pressão de fluido vinda do cilindro mestre e permite que 
o fluido, atuando no freio, escoe para o reservatório do 
acumulador. No mesmo instante, a bomba contida dentro 
do atuador, força o fluido do acumulador de volta ao 
cilindro mestre. Quando isso ocorre, a pressão atuante 
na roda diminui. 
Quando todas as rodas estão girando 
normalmente, a válvula solenóide no atuador retorna à 
sua posição original e o sistema de frenagem 
convencional volta a funcionar. 
Se for necessário, um sistema típico anti-
bloqueamento pode repetir esse ciclo por volta de 15 
vezes por segundo. 
 
12.3. O ABS como Item de Segurança 
 
A maior vantagem do ABS é o seu princípio e seu 
funcionamento, ou seja, o antitravamento das rodas nas 
frenagens de emergência. Em todas as situações, o 
motorista poderá "pisar" fundo no freio, com a máxima 
força, sem que haja o travamento das rodas. A 
segurança do condutor aumentará e a vida útil dos pneus 
se prolongará, pois os próprios pneus não serão 
arrastados sobre o solo. 
Os sensores de rotação nas rodas informam a 
unidade de comando se haverá o travamento (bloqueio) 
de uma das rodas ou mais. A unidade (módulo) de 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 61 
comando impedirá este bloqueio, dando um conjunto de 
sinais ao comando hidráulico, que regulará a pressão do 
óleo de freio individualmente, em cada roda. 
Assim, o motorista poderá frear o veículo ao 
máximo, sem que trave as rodas, proporcionando assim, 
uma boa dirigibilidade com tranqüilidade e segurança. O 
ABS permite que se aplique o freio com o máximo de 
força sobre o pedal ao contornar uma curva em alta 
velocidade mesmo com a pista molhada ou escorregadia, 
mantendo o total controle do veículo. O ABS é um 
importantíssimo avanço tecnológico rumo à segurança 
total dos condutores de veículos. 
 
Introdução a Freios Automotivos – Guilherme Rossi Zangarini 
 62 
13. Bibliografia 
 
1. LIMPERT, RUDOLF, Brake Design and Safety, 
2ªed., SAE International, 1999. 
2. NORTON, ROBERT L., Projeto de Máquinas, 
2ªed., Bookman, 2004. 
3. SHIGERU, M. F., Freios, UNIFEI, 1994. 
4. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS 
TÉCNICAS, NBR-6143, Pastilhas de Freio a 
Disco. Determinação do Atrito e Desgaste 
Através da Bancada de Ensaios Krauss. 
5. AGUILA, ZAIDA J., Formulação de Compósitos 
Reforçados com Fibras de PANOX e Polpa de 
Aramida utilizados em Materiais de Fricção, 
Tese de mestrado, FEQ/UNICAMP, 1999. 
6. FREUDENBERGER, R., Halting History: Brakes 
Then and Now, Automotive Information Center, 
Automotive Encyclopedia, 1995, Vol. 14. 
7. SMITH, RERRIN N., Freios, Apostila de 
Elementos de Máquinas, IPUC/PUC-Minas. 
8. SIMTH, C., Engineer to Win, MBI, 2001. 
9. SANTOS, ALIANDRO H. C., Avaliação do 
Desempenho de Pastilhas Automobilísticas 
Nacionais, Tese de mestrado, FEM/UNICAMP, 
2005. 
10. TRW, Apostilas E-learning Freios. Site TRW. 
http://www.trw.com.br/. Acessado: 18/01/2006. 
11. Site Wikipédia. 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Sistemadefreios. 
Acessado: 23/12/2005. 
12. Site Wikipédia. 
http://pt.wikipedia.org/wiki/ABS%28freio%29. 
Acessado: 23/12/2005. 
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 63 
13. Site Bosch. 
http://www.bosch.com.br/br/autopecas/produtos/fre
ios/. Acessado: 18/01/2006. 
14. Site Cobreq. http://www.cobreq.com.br. Acessado: 
06/2005. 
15. Site Freios Varga. http://www.varga.com.br. 
Acessado: 06/2005. 
16. Site MultiFreios. http://www.multifreios.com.br. 
Acessado: 06/2005. 
17. Site Oficina & Cia. http://www.oficinaecia.com.br. 
Acessado: 06/2005. 
 
	Índice
	1. História dos Freios
	2. Introdução
	3. Fundamentos
	3.1. Momento
	3.2. Principio de Pascal
	3.3. Atrito Estático e Atrito Dinâmico
	3.4. Aderência pneu/solo
	3.5. Esquema simplificado de freio
	4. Material de Fricção
	4.1. O Asbesto
	4.2. Propostas de Substitutos para o Asbesto
	5. Física da frenagem
	6. Freio a Disco
	6.1. Componentes
	6.2. Dimensionamento
	6.3. Roteiro sugerido para dimensionamento
	6.4. Recomendações de Projeto
	6.5. Tipos de Disco
	6.6. Exemplos de Disco
	6.7. Cuidados com a Instalação e Manutenção
	7. Freio a Tambor
	7.1. Componentes e funcionamento
	7.2. Tipos de Freio a Tambor
	7.2.1. Freio Hidráulico Simplex
	7.2.2. Freio Hidráulico Duo-Servo
	7.3. Dimensionamento
	7.4. Roteiro sugerido para dimensionamento
	7.5. Cuidados com a Instalação e Manutenção
	8. Comparações entre Freio a Disco e a Tambor
	9. Defeitos mais comuns
	10. Cilindro Mestre
	10.1. Componentes
	10.2. Funcionamento
	11. Servo Freio
	12. ABS (Anti-lock Brake System)
	12.1. Componentes
	12.1.1. Sensores de Velocidade nas rodas e Rotores Dentados
	12.1.2. Atuador Hidráulico
	12.1.3. Módulo de Controle
	12.2. Operação do ABS
	12.3. O ABS como Item de Segurança
	13. Bibliografia