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Técnica

Freio a tambor é mesmo ruim?


Muitas frases malucas, idiotas, mas ainda assim sensacionais foram atribuídas a Enzo Ferrari durante e depois de sua passagem pela terra. Nunca saberemos se ele realmente disse todas elas, ou se apenas são mais uma parte do mito que se criou ao redor desta interessantíssima figura. Com certeza cabem perfeitamente na sua índole e personalidade; se não as disse, certamente pensou algo semelhante. A que gosto mais: “Aerodinâmica é para gente que não sabe fazer motores!”. Mas a que interessa realmente aqui para nossa história de hoje é outra, supostamente dita por ele durante a adoção de freios a disco pela Jaguar nos anos 1950: “Eu faço meus carros para andar! Não parar!”

É uma frase que reflete muito bem o pensamento da nascente indústria do automóvel no seu início. O que interessava, o que fez ele possível na verdade, era o motor. Interessava colocar aquelas carruagens precárias em movimento; pará-las era uma preocupação secundária. Mesmo porque as velocidades eram baixas, e o trânsito era tranquilo: espaço para parar existia. Esta é uma filosofia que permanece por muito tempo, os freios sempre atrás da capacidade de velocidade do automóvel, quase uma tradição. A frase de Ferrari, se foi dita, foi dita depois da segunda guerra mundial, o que mostra que por mais da metade de sua história, parar o carro era preocupação secundária.

Mas hoje não mais. A capacidade de frenagem, junto com pneus e suspensões, é o que faz a dinâmica de um carro moderno tão incrível. Carros andando a mais de 400 km/h existem desde 1932, mas carros que tem freios condizentes com o alto desempenho do motor é um fenômeno bem recente, praticamente do século XXI. Muito disso é fruto de pneus e suspensões mais eficientes, mas também, claro, da evolução de sistemas eletrônicos de controle como o ABS, e de novos materiais de atrito. Mas o freio a disco de circuito hidráulico duplo permanece o sistema básico de uso universal.

Por isso mesmo muita gente hoje em dia, por pura desinformação, tem até medo de sistemas mais antigos. Tremem ao saber que um carro não tem ABS, e pior ainda: tambores nas quatro rodas. Estes, parecem algo que não tem lugar mais no mundo: a quantidade de carros antigos convertidos a disco aumenta a todo dia.

Claro que em alguns casos, é uma opção interessante para segurança. Mas não quer dizer que todo sistema de freio a tambor é ruim. Claro que existe um motivo para que todo mundo use discos hoje em dia; realmente é o melhor sistema sem sombra de dúvida. Mas sabemos que não existe almoço de graça; sempre que se ganha algo, se perde também outra coisa. Vamos explicar aqui estas diferenças de freio a tambor e disco, com o objetivo de apenas e tão somente tirar esse medo bobo de tambores. Sabemos que discos são melhores; mas melhores em quê especificamente? Antes, porém, vocês já sabem: um pouco de contexto histórico para entendermos melhor o assunto.

 

Um início lento

No início do automóvel, os freios eram como de carruagens, blocos de madeira nas rodas, cintas nos eixos, coisas assim. O triciclo Benz de 1886, marco zero da indústria, tinha uma simples tira de couro que acionada por uma alavanca, parava as rodas traseiras.

Parece que Wilhelm Maybach fez o primeiro freio a tambor da história, mas pouco se sabe disso; o fato é que a primeira patente é de Louis Renault, o famoso pioneiro de Paris, em 1902. Mas o freio de Renault ainda não era o que conhecemos: era externo, as sapatas abraçando o tambor por fora. E, é claro, só nas rodas traseiras.

Duesenberg model A: freios hidráulicos nas quatro rodas

Um parêntese aqui sobre isso, os freios só na traseira. Parece incrível olhando de hoje, mas é verdade: antes dos anos 1920, ninguém tinha coragem de colocar freios nas quatro rodas do automóvel. Era uma temeridade: todo mundo achava que, travando as rodas dianteiras, o carro perderia o controle totalmente. Alguns mais medrosos falavam até em capotamento de frente. Sério gente, a “segurança” dos freios somente atrás era indiscutível!

Hoje sabemos que isso é uma grande bobagem. Capotamento de frente é impossível, lógico, a não ser em certos furgõezinhos asiáticos descarregados, com centro de gravidade alto, motor dianteiro e entre-eixos minúsculo. O freio dianteiro, sabemos hoje, faz praticamente toda frenagem, e o traseiro é mero coadjuvante. Modulá-lo para não ocorrer travamento, e com isso perda de controle, era comum e fácil de aprender, todo motorista dominando rapidamente a arte instintivamente.

Lambda 1922: com freios nas quatro rodas.

Era uma nova forma de controle sobre o veículo, útil e transparente. Especialmente em carros de tração traseira: ajuda a termos controle sobre os dois eixos, um com direção e freio, outro com acelerador. Num carro moderno, algo em torno de 70% da frenagem é realizada pelo eixo dianteiro. Este é um dado importante; falaremos mais sobre ele mais adiante.

Mas divago; voltando ao fio da meada, o freio a tambor como conhecemos logo aparece: sapatas internas em um tambor, que quando acionadas se moviam num movimento de expansão. Ainda era acionado por cabos (retorno por mola como hoje), e antes do descobrimento da articulação inferior auto-ajustável mais tarde, ainda precisava de ajuste conforme o tambor ia desgastando, mas era como é hoje.

O Duesenberg vencedor do GM da França de 1921: freios hidráulicos nas 4 rodas.

Em 1917, o pioneiro da aviação californiano Malcolm Loughead cria e consegue uma patente num sistema de freios hidráulicos, e nas quatro rodas. Com cilindros pressionando fluidos, o esforço de movimento era menor, e ajustes de tensão e folga de cabos desnecessários. Era muito mais eficiente, mas foi outro sistema que demorou a ser aceito: na cabeça da gente, um cabo ou varão físico é muito mais seguro; fluido pode vazar, e aí?

A Rolls-Royce não quer arriscar: em 1919 inventa um servofreio mecânico para reduzir esforço de seu sistema de cabos e varões, que é usado por anos, mesmo quando a empresa adota finalmente freios nas quatro rodas.

O servo mecânico Rolls-Royce: complexo.

Em 1921, aparece o Duesenberg modelo A, com freios hidráulicos nas quatro rodas, no sistema  Lockheed (Malcolm Loughead e seu irmão adotaram a pronúncia fonética de seu nome como real, cansados de ouvi-lo errado. A empresa de aviação fundada em 1926 faria o novo nome famoso), uma verdadeira revolução em força e eficiência de frenagem. Em 1921, a marca americana dos irmãos Duesenberg vence o GP da França usando freios hidráulicos nas quatro rodas: um grande impulso de propaganda para o sistema. O fluido era água mesmo, apenas com glicerina adicionada para aumentar o ponto de ebulição, e não congelar parado.

Note que aqui, freio nas quatro rodas era por dois acionamentos: um pedal para a dianteira, uma alavanca para a traseira. Foi necessário que Marc Birkigt, o famoso engenheiro suíço da Hispano-Suiza inventasse um sistema em que tudo era operado por um pedal apenas. Ao redor de 1925, já era praticamente a norma da indústria. Mais tarde, o vácuo de admissão seria usado para reduzir a força de frenagem, o que de novo ajudou sobremaneira a força disponível nas rodas para parar o carro.

Hispano-Suiza H6: um pedal freia as quatro rodas.

E o disco de freio? Embora existisse em patentes desde o início do automóvel, notadamente em uma emitida em 1902 pelo indefectível Dr. Frederick Lanchaster, seu uso nunca foi perseguido para automóveis. Foi necessária uma segunda guerra mundial, e o progresso da aviação nela, para que se descobrissem suas reais vantagens.

 

Discos, finalmente

O problema que fez voltar o estudo dos discos não foi o de potência de frenagem. Na verdade, a potência de frenagem dos tambores sempre foi excelente. Pode-se além de duplicar os cilindros de roda, aumentar não só o diâmetro do tambor, mas também, sua largura. Assim, mesmo em rodas de diâmetro pequeno, pode-se ter freios potentíssimos. Sim: o freio a tambor pode ser dimensionado para ser tão forte quanto qualquer disco.

Um dos primeiros freios a disco Dunlop para trem de pouso.

Não, a grande vantagem do disco é outra, que se tornou aparente em automóveis somente no pós guerra, e em competição: fading. Perda de força de frenagem por aquecimento. Por isso apareceu na guerra, e em aviões: cada vez maiores e mais velozes, os freios dos trem de pouso rapidamente superaqueciam e perdiam sua eficiência. Algo precisava ser feito, e este algo eram os freios a disco.

Tudo porque o disco, um relativamente fino disco de ferro fundido, recebia seu freio de atrito, a pastilha, em sua lateral, e não no perímetro interno como o tambor. Desta forma, quando a temperatura sobe, uma das causas do fading em tambores desaparece: o tambor expandindo para longe das sapatas. Permanece ainda a ebulição do fluido hidráulico e a diminuição do atrito, mas já era muito melhor. E mais: tudo fica muito mais exposto ao vento; o tambor era na verdade uma panela, com o calor subindo primeiro dentro dela. Praticamente resolveu o problema nas aeronaves, e apareceu inclusive em tanques alemães durante a guerra.

Dunlop série 1: automóvel.

No pós guerra, não demorou a aparecer em automóveis. Nos EUA, já em 1948 apareciam os pequenos Crossley, primeiro carro de série com freios a disco. Mas este era um carro estranho, quase de brinquedo, e poucos notaram a inovação.

A Dunlop, um dos pioneiros em discos na aviação, resolve desenvolver um sistema para uso em automóveis, e a Jaguar os adota em seus carros de competição: em 1953 ganhava Le Mans com freios a disco, mesmo frente a Ferraris mais potentes. Todo mundo entendeu imediatamente que o caminho futuro era este.

Reparem o tamanho dos tambores inboard de alumínio: Mercedes-Benz SLR 1955

Mas obviamente demora para se tornar universal. A Porsche é um bom exemplo: seus freios a tambor eram sensacionais, e serviam como parte da roda também, cinco parafusos quase na extremidade dos tambores faziam as rodas em si. Baixa massa não suspensa, diâmetro grande e área de atrito enorme, eficiência térmica melhor que dos discos da época, principalmente porque seus carros eram leves. Mas eventualmente também cria seu disco, inicialmente um original caliper interno para usar todo diâmetro interno da roda. O sistema permitia o maior disco possível para um dado diâmetro de roda; sem a pinça na periferia o disco poderia ir até o máximo que podia dentro da roda. No Carrera 2 a pinça era de alumínio, com dois pistões, e o diâmetro do disco chegava a 11,8 polegadas em uma roda aro 13. Também era bem leve: apenas 300g a mais que o freio a tambor. O disco normal era quase 4 kg mais pesado! Acaba, porém, por adotar o mais comum sistema Dunlop em 1964.

o SLR e seus imensos tambores, de novo.

O que nos leva a um problema do freio a disco: era realmente mais pesado, atrapalhando o trabalho das suspensões e diminuindo o desempenho geral. Por isso, em 1954 e 1955 a Mercedes-Benz usa enormes tambores de alumínio fora da rodas, inboard, em seus vitoriosos carros de Fórmula 1 e Le Mans. Mas em alguns anos de evolução, mesmo continuando mais pesado, as vantagens do disco eram claras, e ele vai lentamente tomando o lugar do tambor. Em 1955, o Citroën DS é o primeiro carro de alto volume com eles, e daí em diante,  o seu uso só aumentou.

O Dunlop de competição do Jaguar D-Type

A Dunlop faz mais que apenas popularizar os discos: coloca a venda também o primeiro sistema antitravamento, precursor do ABS. De novo o desenvolvimento começa no ar: a partir de 1952, os novos aviões de passageiros a jato são os primeiros a receber o sistema mecânico antitravamento da Dunlop, chamado de Maxaret. Como não poderia deixar de ser, a Dunlop imagina que o que é bom para avião é bom para carro, e tenta vender seu sistema Maxaret para a indústria.

O sistema era simples conceitualmente, se um pouco complexo e caro em execução: uma unidade de sensoriamento, mecânica, era acoplada a cada roda. Nesta unidade, uma pequena roda de peso calibrado gira junto com a roda do veículo, acionada por um acoplamento em que uma mola é usada para detectar quando a desaceleração da roda é muito grande (travamento). Quando a mola deflete denotando travamento, abre passagens para o fluido hidráulico de frenagem, diminuindo a pressão e a força de frenagem. A mola se alivia com a diminuição da desaceleração, e fecha a passagem novamente, voltando à frenagem máxima. O ciclo se repete ad infinitum, enquanto for necessário, evitando o travamento.

Disco de caliper interno da Porsche

É na verdade o mesmo princípio de um ABS eletrônico: apenas o acionamento e detecção são mecânicos (e menos eficientes por isso). O primeiro carro a ser equipado com ele, o Jensen FF, não vendeu muito, mas foi estudado pela Bosch, que a partir deste princípio nos anos 1970 inventa o ABS moderno.

 

Tambor não freia?

Embora a supremacia do disco é clara e inquestionável, é interessante notar que muita gente se apressa hoje em dia em trocar os tambores originais de seus clássicos de fim de semana, mencionando segurança como o maior motivo.

Ora, é errado dizer que tambor não freia bem. Sim, em uso pesado tende a superaquecer mais fácil que um disco, mas é só. Claro também que existem sistemas mais antigos ineficientes, subdimensionados, que melhoram com um bom kit de disco moderno. Mas se deve entender que uma coisa é uma coisa, outra coisa é outra coisa: conjunto roda-freio mais pesado, é a troca que você fará; não há almoço de graça. Em uso normal fora de pista um bom tambor funciona bem no carro que o recebeu originalmente.

Mesmo o freio traseiro a tambor, ainda vivo e que muitos ainda criticam, está longe de ser um problema. Muitas vezes é uma questão de marketing apenas, por causa disso: lembrem que 70% ou mais da frenagem é feita pelas rodas dianteiras. Veja os VW Virtus MSI e 200TSI de hoje: carros de desempenho e peso quase idênticos, mas o mais caro tem discos atrás. Uma olhada em ambos é suficiente para desconfiar dos motivos: o tambor generoso e aletado para refrigeração do MSI não parece menos eficiente que o minúsculo disco pequenininho do TSI. Provavelmente pesam o mesmo e tem desempenho igual, mas o disco é mais caro. Imagem parece ser o motivo de seu uso aqui; fading em disco traseiro de Virtus é coisa de ficção.

Virtus TSI. Cadê o disco???

Mas não há dúvidas que, tirando carros baratos e comuns como esses, os discos são a melhor forma de frear. A verdade sempre aparece, mesmo que leve algum tempo, e mesmo que gente ainda tente manter o antigo sistema ao que está acostumado, e conhece bem. Tradição é difícil de quebrar.

Enzo Ferrari sentiu isso na pele nos anos 1950. Nenhuma frase engraçada, mas centrada em tradições já ali ultrapassadas, escondeu o fato de que seus incríveis motores já não eram por si só suficientes para se ganhar corridas. A Jaguar usava um motor bom, mas no frigir dos ovos um motor de rua preparado, em seus carros de Le Mans. Ainda assim, durante os anos 1950, ganhou a prova nada menos que cinco vezes, usando para isso tecnologias novas desprezadas pela tradição. Tradição esta que se tornava humana na pessoa de Enzo.

Jaguar D-Type

Uma era a aerodinâmica: os C e D-type obviamente cortavam a atmosfera com muito menos energia dispendida, exponencialmente ao se aumentar a velocidade: ao quadrado da velocidade, como sabemos hoje. E os Jaguar usavam os pioneiros freios a disco Dunlop, como sabemos. Não freava mais que os Ferrari: apenas freava por mais tempo. Em 24 horas de corrida, significavam vitória.

Enzo eventualmente teve que jogar todos seus antigos preconceitos no lixo, e começar de novo: isso é que o fez grande, não as bobagens que falava, por mais engraçadas que fossem. Pense nisso toda vez que rir de um meme sobre algo que não bate com sua crença tradicional.  Às vezes, melhor mesmo é pensar um pouco sobre essas crenças, de forma isenta, e mudar de opinião silenciosamente. Afinal, quem fica parado, é poste: a humanidade tem que andar é para frente.

 

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