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09 de junho de 2016
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Manutenção

O diferencial do motor

Cuidados elementares com o conjunto de engrenagens que transmitem a potência do motor para as rodas de tração podem fazer a diferença na operação das máquinas

Compensar a diferença de velocidade das rodas de um mesmo eixo (quando se faz uma curva, por exemplo, a roda externa faz um percurso maior que a interna; portanto sua velocidade precisa ser maior) é vital para um bom desempenho. Vamos entender porque. A rotação do motor é transmitida para a transmissão e daí para o diferencial (no caso, de tração traseira), pelo eixo cardã que está acoplado ao pinhão. O pinhão está engrenado na coroa, que muda a direção do movimento e gera uma redução adicional de velocidade, aumentando o torque. A coroa, por sua vez, está presa à caixa das satélites.

Como a coroa e o pinhão são duas engrenagens cônicas, poderiam ter qualquer perfil de dente. Porém, o mais usado é o hipóide, por ser mais resistente, silencioso e leve. As engrenagens satélites, por sua vez, estão instaladas em eixos independentes ligados à caixa das satélites, sendo então engrenadas às planetárias, que estão acopladas aos semieixos para transmitir o movimento às rodas.

Quando o veículo se desloca em linha reta, o pinhão faz a coroa girar juntamente com a caixa das satélites. O eixo das satélites gira do mesmo modo, conduzindo as satélites e, consequentemente, as planetárias que estão engrenadas a elas. Todo o conjunto trabalha como se os semieixos estivessem ligados diretamente à coroa, ou seja, as duas rodas estão com a mesma velocidade e as satélites não se movem.

Quando o eixo faz uma curva, as rodas se movem em velocidades diferentes, já que o percurso da roda do lado interno é menor. As engrenagens satélites passam a girar em torno de seu eixo e seus dentes se deslocam sobre os dentes das planetárias de modo a permitir uma diferença de tração, mantendo, contudo, ambas as rodas acionadas. As satélites giram na cruzeta, criando uma diferença de velocidade entre as planetárias e, consequentemente, entre os semieixos. O diferencial distribui o torque para as rodas, mas não mantém esse torque igual em ambas.

Numa situação extrema, uma roda pode permanecer em repouso e a outra receber todo o torque gerado pelo motor. Isso acontece porque, quando uma das rodas perde aderência com o solo, o diferencial “entenderá” que essa roda pode estar do lado de fora de uma curva, enviando mais torque a ela, que oferece menor resistência. No caso do encalhe, ocorre o fenômeno inverso, com o diferencial enviando mais torque para a roda que está livre, qu


Compensar a diferença de velocidade das rodas de um mesmo eixo (quando se faz uma curva, por exemplo, a roda externa faz um percurso maior que a interna; portanto sua velocidade precisa ser maior) é vital para um bom desempenho. Vamos entender porque. A rotação do motor é transmitida para a transmissão e daí para o diferencial (no caso, de tração traseira), pelo eixo cardã que está acoplado ao pinhão. O pinhão está engrenado na coroa, que muda a direção do movimento e gera uma redução adicional de velocidade, aumentando o torque. A coroa, por sua vez, está presa à caixa das satélites.

Como a coroa e o pinhão são duas engrenagens cônicas, poderiam ter qualquer perfil de dente. Porém, o mais usado é o hipóide, por ser mais resistente, silencioso e leve. As engrenagens satélites, por sua vez, estão instaladas em eixos independentes ligados à caixa das satélites, sendo então engrenadas às planetárias, que estão acopladas aos semieixos para transmitir o movimento às rodas.

Quando o veículo se desloca em linha reta, o pinhão faz a coroa girar juntamente com a caixa das satélites. O eixo das satélites gira do mesmo modo, conduzindo as satélites e, consequentemente, as planetárias que estão engrenadas a elas. Todo o conjunto trabalha como se os semieixos estivessem ligados diretamente à coroa, ou seja, as duas rodas estão com a mesma velocidade e as satélites não se movem.

Quando o eixo faz uma curva, as rodas se movem em velocidades diferentes, já que o percurso da roda do lado interno é menor. As engrenagens satélites passam a girar em torno de seu eixo e seus dentes se deslocam sobre os dentes das planetárias de modo a permitir uma diferença de tração, mantendo, contudo, ambas as rodas acionadas. As satélites giram na cruzeta, criando uma diferença de velocidade entre as planetárias e, consequentemente, entre os semieixos. O diferencial distribui o torque para as rodas, mas não mantém esse torque igual em ambas.

Numa situação extrema, uma roda pode permanecer em repouso e a outra receber todo o torque gerado pelo motor. Isso acontece porque, quando uma das rodas perde aderência com o solo, o diferencial “entenderá” que essa roda pode estar do lado de fora de uma curva, enviando mais torque a ela, que oferece menor resistência. No caso do encalhe, ocorre o fenômeno inverso, com o diferencial enviando mais torque para a roda que está livre, que girará rapidamente em falso, desperdiçando a potência do motor, enquanto a outra permanecerá parada. Por essa razão, os veículos destinados ao tráfego em terrenos difíceis têm tração em ambos os eixos (para que um deles possa mover o veículo) ou possuem diferenciais autoblocantes, nos quais é possível encaminhar parte do fluxo de força para a roda que está travada.

BLOQUEIO

O bloqueio do diferencial é um sistema de engrenagens que iguala e direciona a força proveniente do eixo cardã de forma equivalente para as duas rodas, de modo que a roda que está em contato com o solo possa mover o veículo. Portanto, o conceito de diferencial fica anulado e ambas as rodas terão o mesmo torque e a mesma rotação. Assim, o bloqueio não poderá ser usado em condições de aderência total (tráfego em estradas pavimentadas, por exemplo), uma vez que não será feita a compensação da velocidade nas curvas.

O mercado oferece alguns tipos de sistemas de bloqueio, com acionamento mecânico ou pneumático. O sistema ARB Air Locker, por exemplo, utiliza uma bomba pneumática. Quando é acionado de dentro da cabina, estabelece-se uma ligação entre a caixa das satélites e uma das planetárias, anulando o efeito diferencial. Quando desligado, volta a funcionar como um diferencial normal.

Existe ainda o diferencial de deslizamento limitado que, quando uma roda patina, bloqueia parcialmente o diferencial (em torno de 70%), transmitindo torque para a outra roda. Seu uso constante provoca desgaste acelerado, que tende a reduzir o percentual de bloqueio e poderá causar danos por quebra de componentes.

O sistema de bloqueio remoto utiliza atuadores eletromagnéticos, que podem ser acionados ou liberados diretamente pelo motorista ou operador. Quando são acionados, o diferencial é eliminado e as duas rodas giram na mesma velocidade. É um sistema bastante utilizado em caminhões e veículos leves para qualquer terreno.

O diferencial Torsen aplica mais torque na roda com mais resistência quando a outra roda atinge seu limite de atrito. Em condições normais, funciona como um diferencial comum, mas quando as rodas patinam, equilibra automaticamente o torque, assegurando um deslocamento estável e seguro.

Os sistemas de tração eletrônica usam os sensores do ABS para detectar uma roda girando em falso, aplicando o freio na mesma. O aumento de torque nessa roda é compensado pelo diferencial, que passa a transmitir mais torque para a outra roda (que está em melhores condições de tração).

Existe ainda um sistema desenvolvido pela Eaton, denominado Detroit Locker No-spin, que utiliza uma carcaça bipartida com um sistema tipo catraca em lugar da caixa de satélites. Esse sistema previne a patinagem e a perda de potência quando uma das rodas perde tração. Ao trafegar em linha reta, as duas metades permanecem acopladas rigidamente. Numa curva, quando há diferença de rotação entre as rodas, ocorre o desengate automático do semieixo que estiver girando com maior velocidade que a coroa. A roda externa fica livre até que a tração seja recuperada por ambas as rodas, não ocorrendo giro descontrolado de nenhuma roda.

ROTINA

A lubrificação é fundamental para assegurar o bom funcionamento do diferencial. Assim, é importante utilizar o lubrificante especificado pelo fabricante e conferir o nível nos intervalos recomendados ou, na falta desses dados, a cada 2.000 km ou 100 horas de trabalho. O nível de óleo corresponde ao nível inferior do bujão de enchimento.

O lubrificante para diferencial deve possuir características de extrema pressão (EP) e atender aos requisitos da classificação API GL-5 e da especificação MIL-L-2105-C. Conhecido como hipóide, esse óleo é capaz de manter a película lubrificante em condições extremas de pressão e carga de trabalho.

A troca do óleo também deve seguir as especificações do fabricante. Caso não estejam disponíveis, pode-se estabelecer como base um intervalo de 100.000 km, 5.000 horas ou um ano. Em condições severas, esses valores poderão ser reduzidos em até 50%. Deve-se fazer a primeira troca aos 5.000 km ou 150 horas, para eliminação de eventuais resíduos de fabricação.

Quando o óleo for trocado, deve-se rodar sem carga e em velocidade baixa por alguns minutos, de modo a distribuir o óleo por todos os componentes do eixo. Além disso, a cada 2.000 km ou 100 horas de trabalho devem ser feitas inspeções quanto a ruídos estranhos, vazamentos, aquecimento e outros pontos, além da troca de rolamentos dentro dos intervalos indicados pelo fabricante.

A principal causa de danos é a sobrecarga, que pode ser provocada, por exemplo, por utilização inadequada (esforço excessivo de tração), excesso de PBT e outras. O componente mais sujeito a avarias é o semieixo, seguido pelos dentes da coroa e pinhão. As falhas mais comuns são quebra do semieixo por fadiga ou sobrecarga, quebra do anel de ajuste, trinca ou quebra de dentes das engrenagens.

MEDIÇÃO

A regulagem da precarga é fundamental para evitar que os rolamentos do pinhão e da coroa trabalhem com pressão excessiva, reduzindo sua vida útil, ou com folga excessiva, afetando o contato entre os dentes da coroa e do pinhão.

Os valores de precarga são informados pelo fabricante. Para se obter o valor correto da precarga e folga entre os dentes do pinhão e da coroa na montagem, são colocados calços entre o cone dos rolamentos do pinhão e da coroa e os respectivos encostos

Na coroa, a medição da folga lateral normalmente é feita com um relógio comparador, que indicará a espessura total dos calços a serem instalados. O procedimento está detalhado na literatura do fabricante. Normalmente, a medição é feita em três pontos, a 120o um do outro.

A última etapa é o teste de contato entre os dentes, importantíssimo para assegurar a máxima vida útil e o melhor desempenho do diferencial. A verificação é feita com uma tinta (por exemplo, uma mistura de pó xadrez e óleo de diferencial) aplicada nos dentes da coroa e pinhão, movendo-se os dentes um contra o outro e verificando os resultados obtidos (os padrões adequados de contato estão mostrados abaixo na Figura 1).

Existem padrões de contato possíveis de serem corrigidos com ajuste da folga. Os mais comuns (confira Figura 2) incluem diminuição da folga entre coroa e pinhão, aumento da folga entre coroa e pinhão, subida e descida do pinhão. Em casos mais críticos (mostrados na Figura 3), há necessidade de substituição do conjunto de cora e pinhão.