Diferencial


Na última fase do seu percurso até as rodas motrizes, a energia proveniente do motor passa através do diferencial. Este destina-se a reduzir a velocidade do eixo de transmissão para a velocidade exigida pelas rodas para permitir que, numa curva, a roda de dentro rode mais lentamente do que a de fora e, exceto nos automóveis de motor transversal, para permitir que a rotação do motor se transmita às rodas segundo um ângulo de 90º.
O volante do motor de um automóvel de dimensões médias gira a velocidades que atingem 6000 r.p.m., enquanto a de um veículo esportivo atinge a 7500 r.p.m. Tais velocidades têm de ser grandemente reduzidas antes que a energia mecânica seja transmitida às rodas motrizes que, mesmo a 110 km/h, giram apenas a uma velocidade entre 750 e 1150 r.p.m., isso conforme o seu diâmetro.
Em prise, a desmultiplicação proporcionada pela redução do diferencial oscila entre 6,5:1 3:1, isto é, tomando como exemplo a relação 3:1, o eixo de transmissão completa três rotações por cada rotação das rodas.
A redução obtém-se por meio de um conjunto designado por roda de coroa e pinhão de ataque. Este pinhão, ou engrenagem, existente no eixo de transmissão, faz girar uma engrenagem – a roda de coroa - montada no centro da bainha do diferencial.
A redução de velocidade depende do número de dentes existentes na roda de coroa e no pinhão de ataque. Se, por exemplo, o pinhão tiver 10 dentes e a roda de coroa 40, o eixo de transmissão completa quatro rotações enquanto a roda de coroa e as rodas motrizes completam uma só, o que corresponde a uma redução de 4:1.
Juntamente com a roda da coroa, gira um conjunto de engrenagens – planetários e satélites – que permite diferenças de velocidade de rotação entre as rodas motrizes quando o automóvel faz uma curva. A roda de coroa e o pinhão de ataque imprimem ao eixo da rotação um desvio de 90º, graças às suas engrenagens cônicas, cujos eixos formam entre si um ângulo reto.
Existem três tipos de engrenagens cônicas: de dentes direitos, de dentes helicoidais e de dentes hipóides. Os dentes direitos são paralelos aos eixos dos eixos, enquanto os helicoidais são curvos. Embora as engrenagens hipóides apresentem também dentes curvos, os eixos das engrenagens não ficam no mesmo plano, o que significa que a linha de eixo do pinhão de ataque pode ficar abaixo do centro da roda de coroa, do que resulta o abaixamento do eixo de transmissão. Assim, o túnel existente no piso do automóvel e que aloja o eixo de transmissão, pode ter menor altura ou mesmo ser eliminado.



Quando um automóvel faz uma curva, as rodas do lado de dentro percorrem uma trajetória menor do que a percorrida pelas rodas do lado de fora. Se ambas as rodas motrizes estivessem rigidamente fixas a um único eixo, acionado pela roda de coroa, teriam de rodar à mesma velocidade, o que levaria à derrapagem da roda que percorre o menor trajeto. A fim de evitar este inconveniente, o eixo apresenta-se dividido em dois semieixos, cada um dos quais é movido independentemente pelo diferencial para que, quando a roda interior diminui de velocidade, a exterior acelere, girando a roda de coroa à velocidade média das rodas.



Diferenciais com limitação de deslizamento contrariam a patinagem das rodas

O diferencial apresenta o inconveniente de permitir que uma roda incapaz de aderir a um piso escorregadio gire a uma velocidade dupla da roda de coroa, enquanto a outra permanece imóvel, o que deriva do fato de o diferencial aplicar sempre um esforço igual a cada roda motriz. Assim, se uma roda patinar (não produzindo, portanto, tração), a outra ficará imóvel.
Em alguns automóveis de elevada potência este problema é resolvido mediante o recurso a um diferencial com limitação de deslizamento, ou seja, autoblocante.



Um dos tipos mais comuns de diferencial autoblocante apresenta embreagens cônicas entre os planetários do diferencial e o seu alojamento. Molas existentes entre os planetários mantêm em contatos as superfícies cônicas, criando uma resistência por atrito a qualquer diferença que possa existir entre as velocidades dos planetários e do seu alojamento. Esta resistência não é suficiente para impedir a ação do diferencial quando o automóvel faz uma curva, mas aumenta quanto maior o binário/motor (torque) aplicado ao diferencial.
O binário/motor tende a afastar os planetários, somando-se assim à força exercida sobre os cones e aumentando a resistência destes às diferenças de velocidade entre os semieixos evitando que uma das rodas motrizes patine.
Os veículos de dimensões médias com motor na frente e tração na roda traseira apresentam, na sua maioria, um eixo traseiro rígido. Os conjuntos dos semieixos e do diferencial estão alojados num cárter rígido que contém rolamentos para o apoio das peças rotativas.
Normalmente, automóveis com tração traseira ou os modelos com tração dianteira e que, portanto, não possuem diferencial atrás, têm suspensão independente nas rodas traseiras.
Existem dois tipos de alojamento do eixo traseiro. Num deles o eixo do tipo banjo forma uma unidade, estando o conjunto do diferencial contido num cárter independente, fixado por parafusos à bainha do semi eixo. No outro, o conjunto do diferencial encontra-se num cárter central, tendo de cada lado um tubo – bainha – que aloja o semieixo.



Apoio dos semi eixos - A classificação dos eixos depende do modo como os semieixos e os cubos das rodas estão apoiados. Em todos os tipos de eixos, as extremidades interiores dos semieixos estão ligadas aos planetários do diferencial.
No eixo semiflutuante cada um dos semieixos é apoiado, na sua extremidade interior, por um rolamento que também serve de apoio ao diferencial. Na extremidade exterior encontra-se um rolamento entre o eixo e o interior da bainha do diferencial. O semieixo tem de suportar os esforços de flexão impostos pelo peso do automóvel e transmitir o torque. O eixo ¾ flutuante apresenta também um rolamento no interior da bainha do diferencial; contudo, o rolamento exterior encontra-se entre o cubo da roda e a bainha do eixo, de maneira a poder suportar o peso do automóvel. O semieixo fica sujeito à flexão apenas quando o automóvel descreve uma curva.
Num eixo totalmente flutuante, existem dois rolamentos entre cada cubo e a bainha do semieixo, que suportam o peso do automóvel e as forças geradas quando este descreve uma curva. Este tipo de eixo é raramente utilizado em automóveis.
Reação ao torque (binário/motor) - Quando se transmite esforço de rotação ao eixo de trás por meio de um eixo de transmissão descoberto, a reação ao respectivo torque tende a torcer o eixo nas suas suspensões. Evita-se esta torção introduzido o eixo de transmissão numa bainha de reação que constitui uma extensão rígida da bainha do diferencial.









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