É o componente que permite dar tração ao veículo e variar velocidade entre as rodas?

Relendo os arquivos do FlatOut notei que apesar de já temos explicado alguns temas mais avançados de mecânica e preparação, como o cálculo de coletores de escape, ainda não explicamos como funciona um componente fundamental dos carros: o diferencial.

O diferencial do carro é mais um daqueles sistemas que existe há tanto tempo que raramente nos perguntamos como ele funciona exatamente. Praticamente todos os carros que usam um motor a combustão têm um diferencial pois ele é simplesmente a peça que permite que seu carro faça curvas. E não estou falando de ser ágil naquelas estradas sinuosas que você curte no fim de semana, e sim fazer qualquer curva.

A necessidade de um diferencial se deve ao fato de que rodas montadas em um mesmo eixo têm velocidades diferentes em curvas. Isso acontece porque, quando o eixo começa a rotacionar, as rodas iniciam uma trajetória em forma de arco, cujo comprimento é determinado por seu raio. Como a roda externa está mais distante do ponto de pivô da rotação, o raio daquele arco será maior, aumentando assim seu comprimento.

Aí mora o problema: para poder percorrer este arco mais longo ao mesmo tempo, ela precisa de uma velocidade maior, mas sem um dispositivo que permita uma velocidade diferente entre as rodas, sua velocidade será sempre a mesma da roda interna. Como resultado, a roda externa seria arrastada pelo eixo por não rodar rápido o bastante.

Com o diferencial cada uma das rodas pode girar de forma independente, sem deixar de receber o torque do motor. Para isso, ele usa um conjunto de quatro engrenagens opostas, do tipo pinhão, também chamado de “planetária e satélites”. Duas delas, as satélites, são ligadas às engrenagens que transmitem o torque do motor, e ficam posicionadas entre as outras duas (as planetárias), cada uma ligada a uma semi-árvore.

Quando o carro está em linha reta, com as rodas na mesma velocidade, as engrenagens ficam paradas entre si, porém giram em conjunto, acompanhando a coroa da transmissão. Quando o carro faz uma curva, a roda interna gira mais devagar fazendo sua planetária girar em velocidade diferente do restante do conjunto, que continua seu movimento sem interferência devido ao arranjo dos satélites. Parece complicado assim sem referência visual, mas este vídeo produzido pela General Motors em 1937 (!) ainda é a melhor explicação:

Apesar de ter sido o dispositivo que ajudou os carros a fazer curvas, o diferencial aberto tem seus efeitos colaterais: a quantidade de torque resultante nas rodas depende também da aderência dos pneus. Por isso em situações em que ocorre o destracionamento de uma das rodas, como o diferencial aberto distribui a força por igual às duas rodas, o torque enviado à roda não-destracionada será limitado pela roda que está destracionando. É por isso que carros de arrancada e off-roaders usam diferencial com bloqueio.

É por esse motivo também que os carros esportivos adotam diferenciais com deslizamento limitado, que equilibra as funções do diferencial aberto e do diferencial com bloqueio. Em condições ideais o sistema funciona como um diferencial aberto, porém quando alguma das rodas perde a tração, o diferencial consegue enviar torque extra para a outra roda com mais tração de forma suave e sem bloqueio total. Mas essa parte — o funcionamento exato do diferencial com deslizamento limitado e os diferentes tipos existentes — é um papo para um próximo post.

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A base que sustenta este artigo não é difícil de pressupor. Pense o seguinte: quando um veículo anda em linha reta, pode-se imaginar perfeitamente que o número de giros entre as quatro rodas — desde que todas sejam do mesmo diâmetro — seja igual, correto? Na trajetória de um curva, porém, temos um fenômeno em que o arco das rodas apresenta circunferências desiguais umas das outras: sendo uma menor e uma maior.

Para solucionar essa diferença, visando transferir a força do motor para os semieixos de cada lado, o engenheiro mecânico Onesiforo Pecqueur pensou na criação de um mecanismo que possibilitasse essa manobra.

Entenda, aqui, o que é o diferencial e quais as soluções encontradas pela invenção do engenheiro mecânico francês. Acompanhe!

Como brevemente explicado na apresentação dessa invenção, o objetivo principal do dispositivo é compensar a força do motor para os semieixos em curvas. Isso permite que a velocidade de rotação entre os semieixos permaneça distinta, possibilitando a trajetória harmônica durante a ação.

O que compõe o diferencial?

O diferencial é basicamente composto por engrenagens nomeadas principalmente de planetárias, satélites e semieixos. Os satélites apresentam-se instalados na cruzeta do diferencial e engrenados nas planetárias; estas últimas são acopladas aos semieixos e o conjunto todo faz as rodas girarem.

Coroa e pinhão

O movimento do giro do motor é transmitido por meio do câmbio de marchas para o eixo de transmissão, que, por sua vez, faz girar a coroa. Os satélites auxiliam na transmissão dos movimentos aos semieixos, já que a coroa não é diretamente ligada a estes últimos componentes. Os dentes do pinhão atuam com o encaixe entre os dentes da coroa e permitem a redução do torque vindo do motor para as rodas.

Como funciona e pra que serve?

Conhecer o seu funcionamento é um grande passo para entender o que é o diferencial. E em resumo, ou que se pode deduzir, apresentadas sua composição e definição do sistema, é que o diferencial é peça essencial, assim como o freio, o acelerador e a embreagem.

Atua como componente veicular responsável por:

• transmissão da potência do motor às rodas;
• direcionamento da mesma potência do motor para cada roda separadamente;
• última etapa de regulagem da transmissão — ou para o controle total das marchas.

É, portanto, dispositivo mecânico indispensável para controlar a tração. Sua atuação é essencial para o mecanismo essencial de um veículo. Com ele, é possível que o torque seja dividido entre os dois semieixos. Isso acontece pois o dispositivo foi criado levando em consideração os giros opostos dos eixos e a necessidade de velocidades e rotações diferentes entre eles.

Afinal de contas, qual a necessidade do diferencial?

Estabelecido o que é diferencial, deve-se esclarecer que todo tipo de veículo tem um. Há alguns tipos, como diferencial aberto (“sem bloqueio”), geralmente encontrado em carros comuns, e os com bloqueio e com deslizamento limitado — respectivamente usados em off road e carros esportivos.

Entenda que, para fazer curva — qualquer tipo de curva —, praticamente todos os veículos com motores a combustão necessitam de um diferencial. Esse sistema, simples e ao mesmo tempo sofisticado, representa o trabalho das engrenagens para viabilizar a compensação de velocidade entre os semieixos nos pares de rodas laterais do carro. E somente dessa forma, um veículo pode girar as rodas dianteiras.

A evolução do diferencial

Importante esclarecer que, sendo um conjunto de peças e engrenagens quase onipresentes nos veículos, o diferencial sofre algumas alterações conforme as necessidades dos vários tipos de veículos. Embora estejamos falando quase sempre em diferencial aberto, e mesmo que tenhamos citado outro modelos neste post, abordaremos melhor ao dizer que, além desses, encontraremos também:

• diferencial locker, é desativado automaticamente quando o veículo passa dos 20 km/h;
• diferencial central (abordaremos mais sobre este quando falarmos dos 4×4), geralmente encontrado em carros com tração nas quatro rodas. Normalmente parte de um conjunto de três diferenciais, organizando a passagem entre os outros dois;
• diferencial de deslizamento limitado, ou Limited Slip Differential (LSD), que tem o objetivo de limitar que a roda com menos tração patine, enquanto a de maior tração não se mexa.

Veículos 4×4

Em veículos com tração nas quatro rodas, são necessários mais de um diferencial: um para cada conjunto de roda. E normalmente encontraremos três desses dispositivos, representando um para cada eixo e um central responsável por controlar o torque entre os dois eixos.

Preparados para enfrentar e superar obstáculos, esses veículos apresentam algo denominado como bloqueio do diferencial — o qual abordaremos melhor mais tarde. Essa característica desse tipo de dispositivo impedirá, principalmente, as chances de atolamento.

Como deve ser feita a manutenção?

Basicamente, deve-se atentar para a lubrificação completa do veículo, que atuará na prevenção do desgaste pelo atrito e na dissipação de qualquer calor excessivo, e para a proteção dos metais contra corrosão e oxidação.

É estritamente importante a utilização do lubrificante automotivo correto e no nível recomendado. Fazer a checagem de viscosidade e nível de óleo a cada 2 mil km é um cuidado essencial, assim como fazer a troca anual.

O que é diferencial traseiro com bloqueio traseiro de um veículo 4×4?

Carros de tração nas quatro rodas podem vir equipados com um bloqueio no diferencial traseiro. O funcionamento desse tipo de equipamento é facilmente compreensível. Se a função do diferencial é garantir a comunicação de potência entre os eixos, seu bloqueio pode permitir que as quatro rodas girem, possibilitando uma superação em um situação adversa — estar atolado na lama, por exemplo.

Agora que você já sabe o que é diferencial, não deixe de valorizar o seu carro na hora da manutenção geral, o que certamente contribuirá também para o bom funcionamento desse componente importante.

Com o passar dos dias e com a constatação da necessidade, várias tecnologias vão sendo lançadas, de modo a facilitar e melhorar a nossa experiência. Confira nosso post sobre o controle automático de descida: o HDC.

Até a próxima!

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Um programa da Volkswagen do Brasil em parceria com a TSO Brasil.

Qual dispositivo que distribui a tração entre as rodas?

Qual o sistema que transmite o movimento do motor as rodas?

Qual é a função do diferencial?

Qual dispositivo distribui a tração entre as rodas e controla para que as rodas do lado de dentro das curvas girem em menor velocidade?