Os travoes do automovel

O automovel foi concebido como um veiculo para o transportar. No entanto, uma funcao nada insignificante e que o carro tambem possa ser parado (rapidamente).

Com o desenvolvimento do carro que se torna cada vez mais rapido, tambem foram surgindo diferentes sistemas de freio. Antes de entrarmos no assunto dos freios, vem primeiro a pergunta simples: 'Por que os carros tem freios?'. A primeira ideia e: 'para reduzir a velocidade ou para parar'. Por exemplo, na situacao em que alguem atravessa na frente do seu carro e voce quer evitar uma colisao, ou quando precisa parar em um semaforo que acabou de ficar vermelho. Mas, quando voce aprofunda mais a pergunta, fica claro que com os freios voce nao so consegue parar rapido, como tambem pode dirigir mais rapido! Se voce nao tivesse freios, em uma cidade com transito intenso, cruzamentos e semaforos, dirigiria de forma muito cuidadosa e devagar para nao causar uma colisao ou sair da curva. Os freios nos dao a possibilidade de parar ou reduzir a velocidade quando necessario e, assim, tornam possivel dirigir mais rapido! Se nos primeiros 300 metros a sua frente nao houver outros veiculos, voce pode até acelerar um pouco, porque sabe que depois podera frear. Ou seja, voce anda mais rapido graças aos freios! Nessa afirmacao tambem esta a logica de que, quanto mais rapido o carro anda, mais potente precisa ser a capacidade de frenagem.

O primeiro freio

O primeiro freio nao era mais do que um bloco de madeira feito para, por meio de uma alavanca, pressionar contra a faixa de ferro ao redor da roda de madeira da carroca (veja o desenho). Dessa forma, os antigos romanos ja freavam e paravam suas carrocas ha mais de 2000 anos.

Por volta de 1885, para melhorar o conforto de conducao, comecou se a substituir a cinta de ferro em volta da roda de madeira da carroca por um pneu de borracha macica. Esse foi o momento em que o bloco de madeira como freio deixou de poder ser usado, pois ele destruiria a borracha macica. No pneu de borracha macica, o bloco de madeira foi substituido por uma placa de metal, como pode ser visto, entre outros, no Louwman Museum, no Benz 5HP Phaeton de 1895.

Foi Gottlieb Daimler quem, em 1889, aplicou pela primeira vez uma cinta ou cabo de aco enrolado em torno de um tambor ou aro rotativo montado no eixo traseiro ou na roda traseira. Ao puxar uma alavanca ou acionar um pedal, puxa-se a extremidade solta da cinta ou do cabo e o tambor ou aro rotativo no eixo traseiro ou na roda traseira e desacelerado. A cinta foi revestida com material de friccao, muitas vezes couro, mas isso nao tinha uma longa duracao. A cada 350 km era necessario fazer manutencao.

O freio a tambor

Em 1901, Wilhelm Maybach desenvolveu o primeiro conceito de freio a tambor. Um anel interno de material de friccao era pressionado contra a parte interna do tambor por meio de roletes. Este sistema foi aplicado no Mercedes Simplex 40pk de 1903, mas nao teve sucesso.

Enquanto isso, em 1902, a Renault desenvolveu o freio a tambor definitivo como o conhecemos hoje. O freio a tambor mecanico da Renault tinha dois sapatos curvos, articulados de um lado e apoiados em um came do outro lado. Ao acionar uma alavanca ou pressionar o pedal de freio, o came gira e pressiona ambos os sapatos contra a parte interna do tambor (veja a figura). Com a posterior adocao de freios hidraulicos, o came no freio a tambor foi substituido por um cilindro de roda.

No inicio o freio a tambor era usado apenas nas rodas traseiras porque frear nas rodas dianteiras pode resultar em derrapagem e tornar o carro incontrolavel.

O fabricante neerlandes Spyker foi em 1903 o primeiro a aplicar travoes em todas as quatro rodas no Spyker 60 HP (veja a imagem). Pouco depois, outras marcas tambem passaram a usar travoes nas quatro rodas. Para poder regular a travagem e evitar derrapagens, os travoes mecanicos nas rodas traseiras eram muitas vezes acionados por uma alavanca ao lado do condutor, enquanto os travoes nas rodas dianteiras eram acionados por um pedal de travao. A combinacao entre travar as rodas traseiras e as rodas dianteiras exigia bastante habilidade e experiencia, uma operacao que hoje mal conseguimos imaginar.

Os tambores de freio mais impressionantes foram sem duvida aqueles usados nos carros de corrida, como nos Auto-Union e nos Mercedes-Benz Silberpfeile nos anos 30 (veja a foto anexa do Mercedes-Benz W125 de 1937).

Os enormes tambores de freio, com um diametro de 40 cm, eram equipados com aletas e palhetas para uma refrigeracao ideal e para evitar o brake fading. Este fenomeno ocorre quando o material de friccao das sapatas de freio fica quente demais e o material comeca a vitrificar. Em casos extremos, os tambores de freio podem até empenar, fazendo com que a eficacia da frenagem diminua drasticamente ou até se perca por completo.

O freio acionado hidraulicamente

Os travoes de comando mecanico, com as suas hastes de acionamento para as rodas dianteiras e traseiras, tinham a desvantagem de serem pesados e exigirem regulagem frequente. Em 1918 isso mudou com o desenvolvimento do travao de comando hidraulico, uma invencao do escoces Malcolm Lougheed. Para facilitar a pronunciacao do seu sobrenome, ele alterou em 1920 o nome para Lockheed, ao mesmo tempo em que fundou a Lockheed Hydraulic Brake Company. O travao de comando hidraulico, em comparacao com o mecanico, era leve, exigia muito menos forca no pedal e distribuia a forca de travagem de forma mais uniforme pelas quatro rodas. O sistema hidraulico da Lockheed foi uma melhoria absoluta e foi utilizado pela primeira vez em 1921 no Duesenberg Model A. Na decada de 1930, os travoes hidraulicos acabaram por se tornar padrao em praticamente todos os automoveis.

O freio a disco

Como os freios a tambor podem superaquecer facilmente em altas velocidades e com uso frequente, ja no inicio de 1900 se comecou a estudar a possibilidade do freio a disco. No entanto, por falta de conhecimento, entre outras coisas, sobre o material adequado para o disco de freio e para o revestimento das pastilhas, isso nao teve sucesso.

Foi apenas no inicio dos anos cinquenta que a Dunlop desenvolveu um freio a disco confiavel para o carro de corrida Jaguar C-Type. Gracas aos freios a disco, a Jaguar obteve grandes sucessos nas 24 horas de Le Mans nesse periodo. Em 1955, o freio a disco foi utilizado pela primeira vez na Franca no Citroen DS 19 e, em 1956, o Triumph TR3 foi o primeiro carro de producao ingles com freios a disco modernos. O primeiro carro de producao alemao com freios a disco foi o Mercedes-Benz 220 SE de 1961. Hoje em dia, os freios a disco sao de uso geral. Em automoveis de passeio mais rapidos ou mais pesados, tanto as rodas dianteiras quanto as traseiras sao equipadas com freios a disco, sendo que nas rodas dianteiras eles sao frequentemente do tipo ventilado.

O sistema ABS

Para melhorar ainda mais a frenagem do carro, especialmente em piso molhado, gelo e neve, foi aplicado o ABS (Anti-lock Braking System). Trata-se de um sistema de controle automatico baseado no principio da frenagem intermitente, uma tecnica que antigamente era usada por motoristas experientes. O controle automatico do ABS atua em uma velocidade impossivel de ser alcançada pelo ser humano. O sistema garante que, durante a frenagem, as rodas do carro mantenham tracao com o piso, evitando o travamento (ausencia de rotacao) e o deslizamento descontrolado das rodas. Assim, o carro permanece controlavel e pode desviar de obstaculos.

O ABS foi inventado em 1929 e usado pela primeira vez na industria aeronautica pelo pioneiro frances do automovel e da aviacao Gabriel Voisin. Para avioes, o ABS foi uma grande solucao e melhorou a eficiencia de frenagem em 30%. Ele tambem evitava o problema comum de superaquecimento dos pneus devido ao travamento. A partir de 1970, os primeiros carros com ABS das marcas Ford e GM chegaram ao mercado.

Frenagem regenerativa

Outro principio de frenagem e a frenagem regenerativa em carros eletricos ou hibridos eletricos. Na frenagem tradicional, pela resistencia de friccao, a energia cinetica ou de movimento e convertida principalmente em calor, que se perde sem ser aproveitado. Na frenagem regenerativa, o motor eletrico funciona como um gerador (dínamo) e gera eletricidade. O fornecimento dessa eletricidade impõe uma carga ao gerador, o que produz um efeito de frenagem. A energia eletrica gerada durante a frenagem e armazenada nas baterias e depois usada para acionar o carro eletricamente. Assim, a frenagem regenerativa aumenta a autonomia de carros eletricos ou hibridos eletricos.

A frenagem regenerativa passou a ser utilizada tambem na Formula 1 a partir de 2009, com o chamado Kinetic Energy Recovery System (KERS). Esse sistema KERS garante que a energia de frenagem, que normalmente seria convertida em calor, seja armazenada para uso posterior. O armazenamento da energia e feito com a ajuda de um volante de inercia (mecanico) ou por meio de um gerador e uma bateria (eletrico). A energia armazenada no volante de inercia ou na bateria e entao utilizada no momento desejado para fornecer potencia extra (aceleracao) ao carro de F1. O sistema nao e ideal. As desvantagens sao que o projeto do KERS e complexo, os componentes acrescentam peso extra (35 kg) e que os freios convencionais de friccao ainda sao necessarios.

Um exemplo de um carro de F1 com KERS e o Toyota TF109.

Em 1903 a frenagem regenerativa ja era utilizada no bonde eletrico e mais tarde tambem em trens. Para isso, os motores eletricos de tracao eram ligados como geradores para parar o bonde ou reduzir a velocidade em descidas. Isso proporcionava vantagens economicas e operacionais para a companhia de bondes.

A necessidade e o significado de bons travoes para o automovel nao foram reconhecidos como tal por todos os fabricantes de automoveis. Em resposta a um cliente que se queixava dos travoes fracos do seu Bugatti, Ettore Bugatti fez a observacao notavel: 'Eu construo os meus carros para andar, nao para parar!'.

O Spyker 60HP, o Benz 5HP Phaeton e o Toyota TF109 mencionados neste artigo podem ser vistos no Museu Louwman.

Alfred Koeten