O que uma válvula proporcionadora de freio faz? Função, sinais de falha e especificações

Uma picape de meia tonelada com 800 quilos de telha na carroceria freia forte no asfalto molhado. Os pneus dianteiros cravam e seguram. Os pneus traseiros, que carregavam uma parcela confortável da carga momentos antes, se soltam e travam. A cauda sai e o motorista a pega com um rápido contra-direção. Esse único momento é o que uma válvula proporcionadora de freio existe para evitar.

A resposta curta: uma válvula proporcionadora de freio reduz a pressão hidráulica que vai para os freios traseiros quando a pressão da linha ultrapassa um limite calibrado. Abaixo desse limite, ele passa a pressão na proporção de 1:1. Acima dele, a pressão traseira continua subindo, mas mais lentamente que a pressão frontal. O resultado é um torque do freio traseiro que rastreia o peso que realmente está no eixo traseiro durante uma parada brusca, e não o peso que estava ali quando o veículo estava estacionado.

Na maioria dos veículos construídos antes de meados dos anos 2000, você o encontrará como um bloco separado de latão ou ferro fundido rosqueado na linha do freio traseiro ou embutido em uma válvula combinada aparafusada sob o cilindro mestre. Em camiões ligeiros, carrinhas e alguns SUVs, é frequentemente uma versão com sensor de carga com uma alavanca ligada ao eixo traseiro. Em veículos ABS de quatro rodas, o trabalho é frequentemente realizado eletronicamente.

Por que os freios traseiros precisam de menos pressão que os dianteiros

A frenagem é um evento de transferência de peso. Quanto mais você desacelera, mais carga o eixo dianteiro carrega e menos o eixo traseiro carrega, mesmo que nada físico se mova entre eles. A aderência dos pneus acompanha a carga, de modo que os pneus dianteiros ganham tração enquanto os pneus traseiros cedem.

Pegue um sedã de 4.200 libras com distância entre eixos de 118 polegadas e centro de gravidade aproximadamente 22 polegadas acima da estrada, freando a 0,75 g:

Se ambos os eixos recebessem pressão hidráulica idêntica através de pinças de tamanho idêntico, os freios traseiros atingiriam seu limite de travamento muito antes dos dianteiros. E como a aderência dos pneus não varia de forma perfeitamente linear com a carga, a diferença real é ainda maior do que a tabela sugere. Pneus traseiros travados são o resultado perigoso: um eixo traseiro deslizante não consegue resistir à guinada, então o veículo quer girar em vez de parar em linha reta.

Como uma válvula proporcional produz uma curva de duas inclinações

Uma válvula dosadora fixa é mecanicamente simples: um furo escalonado, um pistão, uma mola calibrada e um par de câmaras de fluido. O que o torna útil é que ele não limita simplesmente a pressão traseira. Ele dobra a curva de pressão.

1. Abaixo do ponto de divisão. A pré-carga da mola mantém o pistão na sua posição de repouso. O fluido passa direto, de modo que as pressões nas linhas dianteira e traseira aumentam juntas na proporção de 1:1.
2. No ponto de divisão. A pressão de entrada atuando na face do pistão gera força suficiente para superar a mola. Este é o joelho da curva, às vezes chamado de ponto de divisão ou ponto de fissura.
3. Acima do ponto de divisão. O pistão se move e fecha a passagem direta. Qualquer aumento adicional de pressão agora atua sobre uma área efetiva maior, de modo que a pressão de saída aumenta a uma taxa reduzida definida pela relação da área do furo.

O que os números significam na prática

Os pontos de divisão geralmente ficam entre 300 e 600 psi, com inclinações normalmente entre 0,2 e 0,5. Uma válvula com ponto de divisão de 400 psi e inclinação de 0,4 se comporta assim: a 1.000 psi de pressão do cilindro mestre, a pressão da linha traseira é 400 (1.000 - 400) × 0,4, o que equivale a 640 psi. Os freios traseiros ainda funcionam muito, mas não tanto quanto os dianteiros.

Por que não simplesmente limitar a pressão

Um teto plano deixaria os freios traseiros subutilizados sempre que o veículo estivesse carregado. Uma curva de duas inclinações mantém os freios traseiros contribuindo para a força de frenagem total em uma faixa mais ampla de carga e desaceleração, razão pela qual a proporção substituiu a limitação simples na maioria das aplicações de passageiros.

Proporcionamento, limitação de pressão e detecção de carga não são a mesma coisa

Os catálogos de peças confundem essas categorias, mas elas se comportam de maneira diferente na estrada. Os compradores que especificam hardware devem verificar qual curva estão realmente comprando.

A durabilidade de qualquer um desses designs se resume à mola e à vedação. A pré-carga da mola define o ponto de divisão, e uma pré-carga que varia alguns por cento desloca toda a curva. É por isso que fornecedores respeitáveis ​​citam dados de calibração em vez de apenas tamanhos de porta e passos de rosca.

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Válvulas combinadas, válvulas de medição e válvula de retenção interna

Quando uma válvula dosadora é incorporada em uma válvula combinada, ela compartilha um alojamento com três outras funções, e cada uma afeta a sensação do pedal:

• Válvula de medição ou retenção: atrasa a aplicação do disco dianteiro até cerca de 75 a 300 psi de pressão de linha, dando aos freios a tambor traseiros um momento para superar a tensão da mola de retorno e começar a trabalhar. Sem ele, os discos dianteiros mordem primeiro e o veículo vira em aplicações leves de pedal.
• Interruptor diferencial de pressão: um pistão que se move quando um circuito hidráulico perde pressão em relação ao outro, aterrando a luz avisadora do freio no painel.
• Válvula de retenção de pressão residual: mantém uma pequena quantidade de pressão nas linhas, cerca de 2 psi para circuitos de disco e até 10 psi para circuitos de tambor, para manter as vedações do copo assentadas contra seus furos.

A válvula de retenção é a mais simples do grupo e a mais confundida com válvula dosadora durante o diagnóstico, pois ambas residem no mesmo alojamento. Uma válvula de retenção com falha aparece como um pedal esponjoso ou uma lenta sangria de pressão, em vez de travamento da roda traseira.

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Sintomas de falha que você pode realmente verificar

As válvulas dosadoras falham em duas direções: param de reduzir a pressão ou reduzem demais. Ambos são diagnosticáveis ​​sem adivinhação.

• Os pneus traseiros cantam ou travam antes dos dianteiros sob frenagem moderada, especialmente com a caçamba ou porta-malas vazios.
• Pneus traseiros furados ou uma sensação de salto sentida no corpo e não no volante.
• Os freios traseiros desgastam-se muito mais lentamente do que os dianteiros, o que indica uma válvula presa na posição de redução.
• Umidade ou resíduo de fluido cristalizado ao redor do corpo da válvula e suas conexões.
• Uma luz avisadora de freio que permanece acesa em veículos usando um interruptor de pressão diferencial.
• Travamento traseiro que apareceu imediatamente após um reparo da suspensão, kit de elevação ou substituição da mola. Nas válvulas com sensor de carga, esta é quase sempre uma ligação que nunca foi reajustada à nova altura de percurso.

O teste definitivo é simples: instale manômetros em um sangrador dianteiro e um sangrador traseiro, aplique força no pedal em incrementos lentos e registre onde a curva traseira se afasta da dianteira. Compare o ponto de divisão medido com a especificação. Demora cerca de vinte minutos e tira todas as dúvidas.

Onde o mesmo trabalho é realizado em caminhões com freio a ar

Os veículos comerciais com freios a ar não utilizam válvulas proporcionadoras hidráulicas, mas o problema subjacente, manter a força de frenagem traseira compatível com a carga do eixo traseiro, precisa ser resolvido em algum lugar. Nesses veículos, o trabalho é dividido em vários componentes.

A válvula relé é o parente funcional mais próximo. Ele recebe um sinal de controle de baixa pressão da válvula de pedal e fornece pressão do reservatório para as câmaras de serviço proporcionalmente a esse sinal, de modo que um pedal leve produz uma aplicação leve de freio sem que o motorista tenha que modular um grande volume de ar. As válvulas sensíveis à carga no eixo traseiro aumentam ou diminuem a pressão fornecida de acordo com a deflexão da suspensão, que é a ideia pneumaticamente equivalente a uma válvula proporcional com sensor de altura. As válvulas de segurança do reservatório realizam uma tarefa totalmente diferente: elas limitam a pressão do sistema para que um descarregador ou regulador com falha não possa pressurizar excessivamente o circuito.

Como essas válvulas ficam no caminho de segurança, as tolerâncias no furo, na mola de retorno do pistão e no composto do diafragma são o que separa uma unidade confiável de uma de vida curta. Vale a pena conhecer toda a família antes de especificar substituições para uma frota e ter uma visão geral de válvulas de relé e outras válvulas de freio pneumático é um ponto de partida útil.

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O que verificar antes de solicitar uma substituição

Uma válvula dosadora é um conjunto calibrado, não uma conexão. Duas válvulas com roscas e furos de montagem idênticos podem apresentar curvas completamente diferentes. Antes de se comprometer com um pedido de compra, confirme o seguinte:

1. Ponto de divisão e inclinação. Peça a curva de calibração, não apenas o número da peça. Uma válvula calibrada para um peso bruto diferente do veículo irá frear o eixo traseiro quando carregado ou travá-lo quando vazio.
2. Compatibilidade do material de vedação. O fluido de freio hidráulico ataca rapidamente o elastômero errado. EPDM é a linha de base para o serviço DOT 3 e DOT 4; qualquer outra coisa precisa de justificativa.
3. Consistência primaveril. A mola define o ponto de divisão. Uma tolerância de mais ou menos 5% na pré-carga move a curva de forma mensurável, portanto pergunte o que o fornecedor mantém na produção e como isso é verificado.
4. Ligação de detecção de carga. Se a válvula tiver detecção de altura, confirme se o suporte e a alavanca vêm com ela e se a articulação é ajustável para a altura de deslocamento desejada.
5. Rastreabilidade de lotes e registros de testes de pressão. Para programas de frota e OEM, um fornecedor que não consegue produzir dados de teste por lote cria uma exposição à garantia que supera qualquer economia de preço unitário.

Esta é a disciplina por trás do hardware de válvulas e cilindros fabricado pela ZEAST Autopeças , a identidade comercial da Yuyao Zhedong Automotive Parts Factory em Yuyao, Zhejiang, um fabricante de válvulas de freio e sedes de válvulas operando desde setembro de 1988. A fábrica administra seu próprio centro de fabricação de moldes junto com oficinas de metalurgia, borracha e colagem, possui certificação GB/T19001-2000 idt e ISO 9001:2000, e fornece sedes de válvulas, conjuntos de válvulas, peças usinadas e componentes de borracha para fabricantes de veículos e montagens, incluindo First Automobile Works e Dongfeng, com exportações para mais de 30 países. Para os compradores que adquirem componentes de controle de pressão, essa combinação de ferramentas internas e longa experiência em fornecimento de OEM geralmente é o fator decisivo.

Uma válvula proporcionadora de freio realiza um trabalho restrito e silenciosamente por décadas. Ele mantém a pressão do freio traseiro abaixo do nível que bloquearia um eixo traseiro com carga leve, dobrando a curva de pressão em vez de limitá-la. Quando falha, os sintomas aparecem primeiro nos pneus traseiros: chilrear, pontos planos e uma cauda que quer guiar o nariz.

Esteja você diagnosticando um sistema hidráulico em um veículo de passageiros ou especificando válvulas de freio pneumático para uma frota comercial, o mesmo princípio se aplica. A força de frenagem traseira deve seguir a carga no eixo traseiro, e o componente que impõe essa relação merece ser selecionado com base nos dados de calibração, e não apenas no tamanho da rosca.