O cilindro mestre (Master Cylinder), também conhecido como cilindro mestre de freio a óleo (ou ar), tem como função principal impulsionar o fluido de freio (ou gás) para ser transmitido a cada cilindro de freio, acionando assim o pistão.
O cilindro mestre de freio é um cilindro hidráulico de pistão unidirecional cuja função é converter a energia mecânica fornecida pelo pedal em energia hidráulica. Existem dois tipos de cilindros mestres de freio: de câmara única e de câmara dupla, utilizados respectivamente em sistemas de freio hidráulicos de circuito simples e de circuito duplo.
Para melhorar a segurança na condução de automóveis, em conformidade com as normas de trânsito, o sistema de frenagem de serviço dos veículos adota agora um sistema de frenagem de circuito duplo, composto por uma série de cilindros mestres de câmara dupla (os cilindros mestres de freio de câmara única foram eliminados). Sistema de frenagem hidráulica de circuito duplo.
Atualmente, quase todos os sistemas de freio hidráulico de circuito duplo são sistemas de freio servo ou dinâmicos. No entanto, em alguns veículos de pequeno porte ou leves, para simplificar a estrutura e desde que a força aplicada no pedal de freio não exceda a capacidade física do condutor, existem também modelos que utilizam um cilindro mestre de freio de câmara dupla em tandem para formar um sistema de freio hidráulico manual de circuito duplo.
Estrutura do cilindro mestre de freio de câmara dupla em tandem
Este tipo de cilindro mestre de freio é utilizado em um sistema de freio hidráulico de circuito duplo, que é equivalente a dois cilindros mestres de freio de câmara única conectados em série.
A carcaça do cilindro mestre do freio está equipada com um pistão do cilindro dianteiro 7, um pistão do cilindro traseiro 12, uma mola do cilindro dianteiro 21 e uma mola do cilindro traseiro 18.
O pistão do cilindro dianteiro é vedado com um anel de vedação 19; o pistão do cilindro traseiro é vedado com um anel de vedação 16 e posicionado com um anel de retenção 13. Os dois reservatórios de líquido comunicam-se, respectivamente, com a câmara dianteira B e a câmara traseira A, e com os cilindros de freio dianteiro e traseiro através de suas respectivas válvulas de saída de óleo 3. O pistão do cilindro dianteiro é empurrado pela força hidráulica do pistão do cilindro traseiro, e o pistão do cilindro traseiro é acionado diretamente pela haste de acionamento 15.
Quando o cilindro mestre do freio não está funcionando, a cabeça do pistão e o copo nas câmaras dianteira e traseira ficam posicionados exatamente entre os respectivos orifícios de desvio 10 e orifícios de compensação 11. A força elástica da mola de retorno do pistão do cilindro dianteiro é maior que a da mola de retorno do pistão do cilindro traseiro para garantir que os dois pistões estejam na posição correta quando não estiverem em funcionamento.
Ao frear, o motorista pisa no pedal do freio. A força aplicada no pedal é transmitida à haste de acionamento 15 através do mecanismo de transmissão, empurrando o pistão do cilindro traseiro 12 para a frente. Após a tampa de couro cobrir o orifício de desvio, a pressão na câmara traseira aumenta. Sob a ação da pressão hidráulica na câmara traseira e da força da mola do cilindro traseiro, o pistão 7 do cilindro dianteiro se move para a frente, aumentando também a pressão na câmara dianteira. Ao continuar pressionando o pedal do freio, a pressão hidráulica nas câmaras dianteira e traseira continua a aumentar, acionando os freios dianteiro e traseiro.
Quando o freio é liberado, o motorista solta o pedal do freio. Sob a ação das molas dos pistões dianteiro e traseiro, o pistão e a haste de acionamento no cilindro mestre do freio retornam à posição inicial, e o óleo na tubulação empurra a válvula de retorno de óleo 22, abrindo-a, e retorna ao cilindro mestre, freando e, consequentemente, eliminando o efeito de frenagem.
Se o circuito controlado pela câmara dianteira falhar, o pistão do cilindro dianteiro não gera pressão hidráulica, mas, sob a força hidráulica do pistão do cilindro traseiro, o pistão do cilindro dianteiro é empurrado para a frente, e a pressão hidráulica gerada pela câmara traseira ainda consegue fazer com que a roda traseira produza força de frenagem. Se o circuito controlado pela câmara traseira falhar, a câmara traseira não gera pressão hidráulica, mas o pistão do cilindro traseiro se move para a frente sob a ação da haste de acionamento e entra em contato com o pistão do cilindro dianteiro para empurrá-lo para a frente, e a câmara dianteira ainda consegue gerar pressão hidráulica para frear as rodas dianteiras. Pode-se observar que, quando qualquer conjunto de tubulações no sistema de freio hidráulico de circuito duplo falha, o cilindro mestre do freio ainda pode funcionar, mas o curso necessário do pedal aumenta.
