Tudo sobre tração nas quatro rodas

Este artigo foi concebido como um curso típico de porcas e parafusos, algo como: “Tudo o que você queria saber sobre tração nas quatro rodas, mas não sabia a quem perguntar”. Como o acionamento diferencial difere daquele conectado com a ajuda de acopladores viscosos ou unidades do tipo Haldex, para que servem os diferenciais de autobloqueio… Mas quanto mais estudávamos o aspecto histórico do problema, mais surpresos ficávamos. Descobriu-se que o primeiro carro de passageiros com tração integral permanente foi fabricado na Holanda há cem anos! E em 1935, por exemplo, um carro de corrida americano com tração nas quatro rodas quase salvou a humanidade da Segunda Guerra Mundial.

Por que um carro de passeio precisa de tração nas quatro rodas? Agora, no século 21, essa pergunta parece retórica. Obviamente, para a melhor realização das forças de tração de um motor. Para que as rodas fiquem em marcha lenta o mínimo possível ao acelerar em uma superfície escorregadia. Quatro rodas motrizes são melhores do que duas! Mas a humanidade compreendeu há muito tempo essa verdade básica. Pergunte a qualquer especialista em automóveis e ele lhe dirá que a era da tração integral em carros de passageiros de massa começou apenas em 1980 com o surgimento do Audi Quattro. Ele também citará antecessores raros — por exemplo, o supercarro inglês Jensen FF de 1966 e o Subaru Leone 4WD de 1972. No entanto, um verdadeiro especialista fará imediatamente uma reserva: os primeiros carros Subaru com tração nas quatro rodas não tinham tração permanente nas quatro rodas – era em tempo parcial. E isso, como dizem, são maçãs e laranjas.

Solução provisória

A condução a tempo parcial em um dos pares de rodas é uma solução paliativa para automóveis de passageiros. O nome Part-Time 4WD veio do mundo dos SUVs e caminhões cross-country. Esse carro, no qual um dos eixos está constantemente à frente e o outro está rigidamente conectado, se necessário, é capaz de mostrar suas características de tração nas quatro rodas somente durante a superação off-road. A tração integral sólida deve ser desligada ao dirigir em pavimentos rígidos. Por quê? O motivo é a chamada circulação de energia. Afinal, ao girar, as rodas dianteiras percorrem uma distância maior, movendo-se ao longo de arcos de maior raio, o que significa que elas giram mais rápido que as traseiras. E em carros com esse tipo de tração, a tração nas rodas dianteiras diminui e, na traseira, ao contrário, aumenta. Em alguns casos, o torque de tração pode ser substituído por um de frenagem, ou seja, as rodas dianteiras aumentarão a resistência ao movimento do carro. Tudo bem quando há sujeira ou neve sob as rodas, a menos que a direção do carro piore e se mova para fora como um “arado” com as rodas viradas para fora. Quando se movem em uma curva, todas as rodas rolam ao longo de suas trajetórias e são forçadas a girar em diferentes velocidades angulares. Portanto, três diferenciais são necessários para a tração permanente nas quatro rodas: dois entre rodas e um entre eixos.

No entanto, uma tração nas quatro rodas bloqueada foi usada em carros de passeio. No entanto, eles eram mais parecidos com carros de cross-country. Por exemplo, na URSS, em 1938, começou a produção de pequenos lotes do GAZ-61, o “Emka” com tração nas quatro rodas com motor de seis cilindros e eixo dianteiro em tempo parcial. Depois da guerra, também houve a produção de uma versão “off-road” do “Pobeda”, do GAZ-M72 e do Moskvitch-410 com uma transmissão similar… E o Subaru Leone 4WD 1972, aliás, também foi feito para superar o off-road – a folga dos carros com eixo traseiro em tempo parcial era maior do que a do Subarus convencional com tração dianteira.

O Subaru Leone 4WD Station Wagon (1972-1979) é uma versão com tração nas quatro rodas do carro com tração dianteira e tração traseira conectada manualmente. O motor tem capacidade de 1,4 litros (72 cv) ou 1,6 litros (80 cv). Além da caminhonete, um sedã e uma caminhonete também foram equipados com tração nas quatro rodas. Até 1989, a tração traseira era conectada manualmente (em carros com transmissão manual) ou automaticamente — com uma embreagem de fricção multidisco (em carros com transmissão automática) em todos os Subarus com tração nas quatro rodas.

Portanto, dirigir em tempo parcial é inútil em estradas pavimentadas onde os carros passam a maior parte do tempo — isso só torna o carro mais pesado. Afinal, todo esse tempo um carro precisa “carregar” consigo uma caixa de transferência, na qual há uma tomada de força para o segundo eixo “temporariamente dianteiro”, mais um eixo de transmissão, a engrenagem principal do segundo eixo…

Enquanto isso, é muito fácil transformar a tração integral em tempo parcial em 4WD em tempo integral. É necessário apenas adicionar um diferencial entre eixos à caixa de transferência.

Tração integral em tempo integral

Por que precisamos de um diferencial entre eixos? Dois diferenciais entre as rodas, dianteiro e traseiro, permitem que cada par de rodas gire em velocidades diferentes nas curvas. E o entre eixos faz esse trabalho para os dois eixos motrizes. Portanto, um carro com três diferenciais pode se mover facilmente com tração integral em tempo integral em qualquer estrada!

Elementar? Enquanto isso, até o início dos anos 80, acreditava-se que a tração nas quatro rodas em tempo integral não era necessária para carros de rua. Eles disseram: por que o motor deveria girar constantemente o segundo par de rodas e as peças de transmissão relacionadas a elas em asfalto seco – isso é tanto ruído quanto aumento do consumo de combustível… E somente após o surgimento do Audi Quattro, a opinião pública começou a mudar para a tração integral. Afinal, o empuxo do motor é constantemente distribuído não nas duas, mas nas quatro rodas, deixando uma maior margem de aderência para a reflexão das forças laterais. Esse carro acaba sendo muito mais estável em uma curva ao acelerar ou frear com um motor.

Vamos voltar ao carro do Audi 80 Quattro da segunda metade da década de 1980. O esquema Quattro é mais simples e compacto do que a transmissão Ferguson. O diferencial autobloqueante Torsen é usado pela Audi desde 1984. Diferentemente do diferencial que é bloqueado por um visco-acoplador, o Torsen reage às mudanças no torque implementado pelas rodas de cada um dos eixos, aumenta a estabilidade durante a frenagem e permite o uso de um ABS, já que é bloqueado somente sob tração.

A propósito, o Range Rover (1970) e o russo Niva (1976) são considerados os primeiros carros produzidos em massa com diferenciais entre eixos na transmissão. Mas como esses dois carros ainda pertencem à tribo off-road, o Audi Quattro colhe os louros de pioneiro entre os carros de passageiros.

E quanto aos designers de carros de corrida – eles não haviam usado tração integral em tempo integral antes? Sabemos que as tentativas de fabricar carros de corrida com tração nas quatro rodas foram feitas antes da era Quattro. Por exemplo, o primeiro projeto pós-guerra de Ferdinand Porsche foi um carro de corrida com tração nas quatro rodas, o Cisitalia 360, com um layout de motor central e um motor de 12 cilindros de 1,5 litro. Mas é sabido com certeza que a tração dianteira dessa maravilha tecnológica era de meio período — um piloto tinha que usá-la apenas em trechos retos da pista e mudar para a tração traseira novamente antes de virar.

A Cisitalia teve algum antecessor? Descobriu-se, por exemplo, que o mesmo Ferdinand Porsche construiu um carro elétrico com quatro rodas motrizes em 1900. Mas um verdadeiro choque para um especialista em automóveis será causado por um carro de corrida de 1902 da empresa holandesa Spyker. Naqueles tempos “antigos”, quando até os freios eram feitos apenas nas rodas traseiras, esse carro tinha literalmente tração integral em tempo integral — com um diferencial entre eixos!

A Spyker, uma empresa holandesa de produção de carruagens puxadas por cavalos, foi fundada em 1880 pelos irmãos Spyker (em flamengo, o sobrenome se escreve Spijker). Em 1900, os irmãos lançaram o primeiro carro de design próprio e, dois anos depois, com a ajuda do designer belga Joseph Laviolette, o Spyker 4WD de corrida com tração nas quatro rodas (1902-1907) foi desenvolvido com um design surpreendentemente progressivo — com três diferenciais! Havia também três mecanismos de frenagem — dois atuavam nas rodas traseiras e outro freio era instalado no eixo de transmissão das rodas dianteiras.

Portanto, podemos dizer com segurança que o esquema 4WD em tempo integral tem mais de cem anos… Não foram produzidos muitos Spykers com tração nas quatro rodas — eles custam muito dinheiro e não conseguiram obter sucesso nas corridas por vários motivos. Outros carros de corrida com tração nas quatro rodas, o Bugatti Tipo 53 e o Miller FWD do início dos anos 30, também não tiveram muito mais sucesso. Quanto à Bugatti, a iniciativa pertenceu ao engenheiro da Fiat Antonio Pichetto, que em 1930 propôs a Ettore Bugatti construir um carro de corrida com uma configuração de rodas 4×4. E em 1932, foram fabricados três Bugatti Tipo 53 com tração integral — com potentes motores de injeção de ar de 300 cavalos, com tração integral em tempo integral e com três diferenciais.

Uma transmissão com três diferenciais distribuiu o empuxo de um motor de oito cilindros com injeção de ar de 300 cavalos nas quatro rodas. A caixa de câmbio, como de costume na Bugatti, foi instalada separadamente do motor, a caixa de transferência com o diferencial entre eixos formou uma unidade com ela. Os eixos de transmissão dos eixos dianteiro e traseiro estavam no lado esquerdo do carro, um piloto estava sentado à direita. Apesar das recomendações do projetista de carros com tração dianteira da época, Albert Gregoire, juntas de velocidade angular não eram iguais do tipo Tracta, mas juntas cardan comuns eram usadas na tração das rodas dianteiras do Bugatti T53. Além disso, eles tiveram que usar uma suspensão dianteira independente atípica da Bugatti em uma mola transversal no Tipo 53. Tudo isso levou ao aumento da carga no volante — era extremamente difícil dirigir o carro em curvas, embora as velocidades de passagem em curvas de cascalho fossem maiores do que as dos carros com tração traseira da época. Um total de três Bugatti T53 foram construídos, que competiram em diferentes corridas até 1935.

Curiosamente, os italianos estudaram cuidadosamente o carro de corrida americano com tração dianteira que Miller comprou especificamente para desmontagem antes de criar o Bugatti com tração integral. Por sua vez, o americano Harry Miller se interessou pela ideia da Bugatti e também decidiu construir uma versão de seu carro com tração integral, tendo garantido o patrocínio da empresa FWD (Four Wheel Drive) que produzia caminhões com configuração de 4×4 rodas. Foi assim que surgiram os carros de corrida com tração nas quatro rodas Miller FWD.

O designer americano Harry Miller ficou famoso nos anos 20-30 por seus carros de corrida para competições de 500 milhas no Indianapolis Motor Speedway, e seus motores retos de oito cilindros com dois eixos de comando suspensos eram a base dos motores de Ettore Bugatti. Curiosamente, Miller construiu carros com tração dianteira e traseira e, em 1932, fabricou vários chassis Miller FWD com tração nas quatro rodas com três diferenciais na transmissão. Um dos Millers com tração nas quatro rodas liderou a corrida Indy 500 de 1934, mas terminou em nono devido a problemas técnicos.

É com esses carros que um episódio curioso se conecta: durante a corrida na pista da Avus em Berlim, em 1935, o Miller com tração nas quatro rodas estava em terceiro lugar quando seu motor de oito cilindros não aguentou e literalmente explodiu. Ao mesmo tempo, as peças do motor quase chegaram às arquibancadas, nas quais, entre outras pessoas importantes do Partido Nacional Socialista, o próprio Hitler estava sentado! Na verdade, é um caso raro em que vale a pena lamentar a ausência de vítimas humanas. Se um fragmento de pistão tivesse atingido a cabeça de uma pessoa, o curso da história mundial teria sido completamente diferente…

Mas o Bugatti T53 e o Miller FWD não receberam uma avaliação adequada — o design “bruto” e as constantes avarias falharam. Mas o próximo episódio na história dos carros de passageiros com tração integral acabou sendo realmente fatídico.

Fórmula de Ferguson

Vamos voltar à teoria para avaliar a importância do que estava acontecendo na Inglaterra na virada dos anos 50-60. O diferencial entre eixos foi projetado para “desatar” os dois eixos motrizes. Por exemplo, as rodas traseiras estão derrapando loucamente e as dianteiras estão paradas. E o diferencial não impede isso de forma alguma!

A cura para essa doença foi inventada pela primeira vez por designers de SUVs – isso é um bloqueio positivo. Um motorista puxa a alavanca no momento certo, o mecanismo fixa firmemente as engrenagens do diferencial entre eixos – e a transmissão passa do diferencial, “livre”, para um diferencial rigidamente fechado. Foi de acordo com esse esquema que as primeiras gerações do Range Rover, do russo Niva e de muitos outros SUVs foram feitas. E, a propósito, o primeiro Audi Quattro também — até 1984, o motorista tinha que ativar sozinho o bloqueio do diferencial entre eixos nesses carros.

Novamente, essa solução é paliativa: o bloqueio em um carro de estrada só pode ser ativado fora da estrada. Você deve desligá-lo no asfalto. E se um carro entrar repentinamente em um trecho escorregadio da estrada, as rodas de um eixo começarão a escorregar antes dos outros ao aplicar tração.

É possível fazer o próprio bloqueio diferencial automaticamente ao escorregar? A introdução de um diferencial intereixo com bloqueio automático está associada ao nome do inglês Tony Rolt, piloto e designer. Ele e seu amigo Fred Dixon, também piloto e verdadeiro amante de mexer no hardware de automóveis, mesmo antes da guerra abriram seu próprio escritório Rolt/Dixon Developments para a preparação de carros de corrida. Depois da guerra, dois amigos se interessaram pela ideia de tração integral nas quatro rodas. Tendo construído um “carrinho” experimental com tração nas quatro rodas chamado “Crab”, em 1950, Rolt e Dixon ficaram sob a proteção de Harry Ferguson, um fabricante de tratores de sucesso. Então, a empresa Harry Ferguson Research nasceu.

Ferguson não estava interessado em carros de corrida, mas sonhava com um carro de estrada seguro, cujas rodas não escorregassem durante a aceleração e não bloqueassem ao frear. Rolt e Dixon decidiram projetar um carro desse tipo do zero – completamente, incluindo carroceria, transmissão e unidade de potência!

Os amigos não tinham conhecimento suficiente e Claude Hill foi convidado para o cargo de designer-chefe competente, que deixou a Aston Martin para um trabalho tão interessante. Mas, apesar das finanças de Ferguson, o trabalho foi lento — o sedã experimental Ferguson R4 só ficou pronto depois de seis anos. Mas que carro foi feito: tração nas quatro rodas, com motor plano de quatro cilindros, com freios a disco em todas as rodas e o sistema de freio antibloqueio eletromecânico Dunlop MaxAret retirado da aviação!

O Ferguson R4 (1956) foi um carro experimental com a transmissão Ferguson Formula. O protótipo tinha um conversor de torque em vez de uma caixa de câmbio.

Mas o mais interessante para nós estava dentro da caixa de transferência do protótipo. Depois de desmontá-lo, teríamos visto um “conjunto” adicional de engrenagens, duas embreagens de ultrapassagem de esferas e dois pacotes de acoplamentos de fricção, além do diferencial. Enquanto as rodas não escorregassem, a coisa toda ficava silenciosamente em marcha lenta. Mas quando as rodas de um dos eixos começaram a escorregar e a diferença nas velocidades de rotação dos eixos de saída atingiu um certo valor, uma das embreagens acionou, apertou “seu” pacote de acoplamentos de fricção — e eles frearam as engrenagens diferenciais, bloqueando-as instantaneamente e transformando o diferencial em um sólido!

O próximo protótipo, o Ferguson R5 de 1962, que novamente levou seis anos para ser preparado, revelou-se ainda mais interessante — era uma caminhonete com tração nas quatro rodas. Especialistas da revista Autocar, que posteriormente testaram o Ferguson R5, compartilharam suas impressões: “O carro atinge o limite de deslizamento em velocidades incrivelmente altas!”

O Ferguson R5 foi preparado para produção em massa em 1962.

Mas nenhuma das montadoras iniciou a produção da primeira caminhonete com tração nas quatro rodas do mundo com diferencial autobloqueante entre eixos e ABS – a série Ferguson teria se revelado muito complicada e cara. No entanto, em 1962, Rolt ainda conseguiu interessar a gerência da empresa Jensen — ele propôs adaptar uma transmissão de tração nas quatro rodas para o cupê Jensen CV8 com um motor Chrysler V8 de 300 cv, que estava sendo preparado para produção em massa. A tração nas quatro rodas acabou sendo muito útil para o cupê potente e de alta velocidade!

Três anos depois, o Jensen CV8 FF experimental com tração nas quatro rodas foi construído. E em 1966, apareceu o próximo modelo — o Jensen Interceptor, com um motor de oito cilindros de 325 cv ainda mais potente. Além do cupê com tração traseira, também foi oferecida uma opção com uma modesta placa de identificação JFF. Era o famoso Jensen FF — o primeiro carro de produção com tração integral do mundo com diferencial intereixo autobloqueante e ABS! As letras FF são Formula Ferguson, a designação da transmissão patenteada por Rolt e colegas.

Cada jornalista automotivo da época mencionou a excelente estabilidade dos Jensens com tração nas quatro rodas e “uma margem de empuxo quase ilimitada no asfalto molhado”. É uma pena que o próprio Ferguson não estivesse mais vivo naquela época — ele morreu em 1960…

Por que estamos falando tanto sobre a Fórmula Ferguson? Porque foi a Harry Ferguson Research que, pela primeira vez no mundo, prestou tanta atenção à tração nas quatro rodas como meio de aumentar a segurança ativa!

Já dissemos que a tração nas quatro rodas deixa uma margem de aderência maior para a reflexão das forças laterais. E isso é uma vantagem. Mas também há uma desvantagem: a inequívoca das reações ao suprimento de combustível é perdida. Se você apertar o acelerador de um poderoso carro com tração traseira em uma curva escorregadia, isso fará com que o eixo traseiro derrape. Em um carro com tração dianteira, ao contrário, as rodas dianteiras escorregarão quando a tração for aplicada. Se é bom ou ruim, não é a questão. O principal é que o motorista sempre saiba como o carro se comportará nesse caso.

E qual eixo deslizará em um carro com tração nas quatro rodas? Essa pergunta não é fácil de responder. Se a carroceria dianteira estiver atualmente mais descarregada ou se houver uma superfície mais escorregadia sob as rodas dianteiras, a deriva começará. E se as rodas traseiras tiverem as piores condições de aderência, o carro derrapará. A reação pode ser ambígua! E não é seguro.

O Jensen FF (1966-1971) é uma versão com tração nas quatro rodas do cupê Jensen Interceptor. O primeiro carro de produção com tração integral com diferencial intereixo autobloqueante. O motor Chrysler V8 com um grande bloco com capacidade de 6,3 litros desenvolveu 325 cv e acionou todas as rodas através da caixa automática TorqueFlite de três velocidades ou de uma transmissão manual de 4 velocidades. Em pneus diagonais com uma dimensão de 6,70—15 (como o Volga GAZ-21), o Jensen FF com um peso bruto de 1800 kg desenvolveu 212 km/h e atingiu 100 km/h em 7,7 segundos. Outras características técnicas: mecanismo de direção de pinhão e cremalheira com direção hidráulica, freios a disco de todas as rodas, ABS Dunlop MaxAret de canal único (retardo máximo), suspensão dianteira independente em braços duplos e uma mola dependente com uma haste Panhard na parte traseira. Em 1968, no Reino Unido, o Jensen FF custou 6.000 libras – quase o mesmo que o Rolls-Royce mais barato. Um total de 318 carros com tração nas quatro rodas foram produzidos.

Felizmente, Tony Rolt também era um piloto de corrida, e muito bom — uma vez, no início dos anos 50, ele até venceu as 24 Horas de Le Mans. Portanto, Rolt e seus colegas tentaram evitar a ambigüidade da tração nas quatro rodas desde o início usando um diferencial entre eixos não equalizador. 63% do torque foi aplicado às rodas traseiras de todos os carros com transmissões Ferguson, 37% à frente. Assim, a reação ao aumento da tração foi próxima à tração traseira.

O diferencial de bloqueio automático permitiu ao Jensen tirar o melhor proveito dos dois tipos de transmissão. A fácil entrada na curva e a ausência de circulação de energia nos modos normais de condução sem escorregar são decorrentes do acionamento diferencial. E a melhor percepção do empuxo do motor ao escorregar é do sólido.

Mas as embreagens avassaladoras do mecanismo de bloqueio funcionavam rigidamente, em um modo pulsado, transformando instantaneamente um diferencial assimétrico em um bloqueado e vice-versa. Portanto, a ambigüidade aumentou ao escorregar! Havia a necessidade de um mecanismo que alterasse de forma mais flexível e suave o grau de bloqueio do diferencial entre eixos. E no final dos anos 60, Tony Rolt e Derek Gardner, que mais tarde foi o designer-chefe dos carros de corrida Tyrrell, realizaram experimentos estranhos, à primeira vista, com líquido de silicone usado em acoplamentos de acionamento de ventiladores de radiadores. Sim, foram Rolt e Gardner que entraram na história como inventores do visco-acoplador!

Diferenciais de autobloqueio estão se desenvolvendo

Um cilindro com pacotes de acoplamentos de fricção no interior, preenchido com líquido de silicone, era perfeitamente adequado para o propósito pretendido por Rolt: frear as engrenagens do diferencial entre eixos quando as rodas escorregam. Embora as velocidades de rotação de todas as rodas sejam aproximadamente iguais, o viskodrive não interfere de forma alguma na operação do diferencial entre eixos. Mas agora as rodas de um dos eixos estão escorregando. As engrenagens do diferencial entre eixos imediatamente começam a girar, os pacotes de acoplamentos de fricção conectados a ele “agitam” o líquido de silicone e a embreagem “agarra”, bloqueando parcial ou completamente o diferencial entre eixos.

Esse dispositivo bloqueou o diferencial de forma mais suave e suave, o que teve um efeito positivo no manuseio. Depois de obter as patentes de um viscoacoplador, Tony Rolt formou a empresa FF Developments em 1971 — especificamente para equipar carros com transmissões de tração nas quatro rodas de seu próprio design. Por exemplo, versões com tração nas quatro rodas de vans Bedford para os departamentos florestais britânicos, um lote de carros Ford Zephyr FF para a polícia ou sedãs Opel Senator 4 × 4 para a missão militar britânica em Berlim estavam entre os primeiros pedidos da empresa. Mas a transmissão do carro americano AMC Eagle, produzida de 1979 a 1988, foi a conquista mais importante da FFD. Era o carro de passageiros comum da AMC Concord, mas com uma carroceria elevada de 75 mm e pneus “off-road” ampliados. E, claro, com uma transmissão com tração nas quatro rodas. Além disso, o carro de produção foi equipado pela primeira vez no mundo com um diferencial entre eixos bloqueado por um viscoacoplador!

Obviamente, o AMC Eagle foi criado principalmente para quem periodicamente invade off-road – a tração nas quatro rodas apareceu nesses carros não por causa do desejo de obter uma aceleração mais sólida ou melhor estabilidade e manuseio, como no caso do supercarro Jensen FF ou do Audi Quattro. Mas do ponto de vista da transmissão, carros de motorista como o Subaru Impreza Turbo ou o Mitsubishi Lancer Evo, da primeira à sexta geração, tornaram-se herdeiros diretos do AMC Eagle. Seus diferenciais entre eixos também são bloqueados por viscoacopladores integrados.

O viscoacoplador da caixa de transferência do AMC Eagle é um corpo cilíndrico com discos de fricção, preenchido com um líquido viscoso de organossilício (siloxano), embutido no diferencial entre eixos. Quando as rodas de um dos eixos escorregam, os pacotes de discos dianteiros e acionados no viscoacoplador giram um em relação ao outro, a pressão e a temperatura internas aumentam, a viscosidade do siloxano muda — e o viscoacoplador freia uma das engrenagens de saída, impedindo que ela gire em relação ao corpo e bloqueando o diferencial entre eixos.

O cupê serial Audi Quattro, que surgiu em 1981, dois anos após a estreia do AMC Eagle, foi equipado com um diferencial convencional aberto entre eixos com travamento positivo. No entanto, Ferdinand Piech, que foi chefe do departamento de engenharia da Audi no início dos anos 80, escolheu um esquema muito elegante para o Quattro, que era perfeitamente adequado ao layout dos carros de Ingolstadt. A unidade de potência localizada longitudinalmente do carro com tração dianteira apontava diretamente para as rodas traseiras com a face final da caixa de câmbio — só faltava integrar um diferencial entre eixos na caixa de transmissão. Mas os designers de Piech não criaram um esquema tradicional para carros com tração nas quatro rodas com uma caixa de transferência separada para a tração dianteira. Os alemães fizeram o eixo secundário da caixa oco — e o eixo motriz das rodas dianteiras passou por ele. Verdadeiramente, a simplicidade do gênio…

Desde o início, os engenheiros escolheram para a Audi, ao contrário do FFD, uma distribuição simétrica de torque ao longo dos eixos — 50:50. E em 1984, as alças arcaicas de travamento positivo do “centro” finalmente desapareceram das cabines dos Audis com tração nas quatro rodas – o diferencial Torsen autobloqueante, familiar para nós, apareceu nas transmissões Quattro. O nome Torsen vem das palavras “sensor de torque” e reflete a capacidade desse dispositivo puramente mecânico de aumentar instantaneamente e suavemente o grau de bloqueio em resposta às mudanças no torque nos eixos de saída. Portanto, a Torsen não precisa de um viscoacoplador — ela se bloqueia sozinha. Além disso, é acionado não pela diferença nas velocidades de rotação após o início do escorregamento, mas mesmo antes: o Torsen é capaz de responder às mudanças nas condições de aderência na área de contato do pneu!

A propósito, quando os projetistas de grandes SUVs começaram recentemente a pensar em alcançar o manuseio de “carros de passageiros”, eles também se lembraram do Torsen — ele é usado em transmissões de carros como o Range Rover, o VW Touareg/o Porsche Cayenne e o Toyota Land Cruiser Prado.

Mas vamos voltar aos anos 80. A entrada triunfal do Audi Quattro na etapa de rali foi o início de um boom de tração nas quatro rodas – todas as equipes de rali do Grupo B correram para criar versões 4×4. Um após o outro, surgiram o Peugeot 205 T16, o Metro 6R4, o Lancia Delta S4, o Ford RS200. Tudo como um — com viscoacopladores em diferenciais de bloqueio automático desenvolvidos pela FFD. Stuart Rolt, filho de Tony, foi responsável por trabalhar com equipes de rali na FFD…

No início dos anos 90, a fábrica da AZLK também recorreu à FFD quando foi decidido projetar uma modificação de rally com tração nas quatro rodas do Moskvitch-2141. Com a ajuda dos britânicos, foi criada uma transmissão com três diferenciais autobloqueantes, dianteiro, traseiro e entre eixos (exatamente como nos carros de corrida Ford RS200). A dirigibilidade dos Moskvitchs experimentais com tração nas quatro rodas em modos extremos merecia as avaliações mais lisonjeiras — o comportamento dos carros ao deslizar era previsível e conveniente para os pilotos. Descobriu-se que é possível ajustar o manuseio do carro em uma ampla faixa selecionando a “rigidez” do bloqueio dos visco-acopladores em todos os três diferenciais. Por exemplo, um bloqueio mais “estrito” do diferencial traseiro entre as rodas aumenta a tendência do carro de derrapar no eixo traseiro. Um aumento no coeficiente de bloqueio do diferencial dianteiro ou entre eixos, ao contrário, aumenta a margem de estabilidade — um carro está menos disposto a entrar em uma curva devido ao escorregamento e subviragem das rodas dianteiras.

No entanto, esse ajuste é relevante apenas em um caso — com um estilo de corrida com escorregadores. Portanto, três diferenciais de autobloqueio são prerrogativas dos carros de rali do grupo WRC. Além disso, via de regra, não são incorporados viscopladores nos diferenciais desses carros, mas pacotes de embreagens multidisco com acionamento hidráulico e controle eletrônico. Dessa forma, os projetistas têm as maiores oportunidades de configurar a dirigibilidade em tempo real. Por exemplo, o computador de bordo pode “dissolver” as embreagens em todos os três diferenciais ao entrar em uma curva, transformando-as em abertas — para que o carro possa entrar em uma curva com mais facilidade. E quando o motorista começar a acelerar ao entrar na linha reta, a eletrônica dará o comando, e o servodrive “prenderá” as embreagens nos diferenciais de forma a obter o mínimo deslizamento de todas as rodas e, ao mesmo tempo, não cruzar a linha de subviragem aceitável, além da qual o carro sairá da curva.

A propósito, as primeiras embreagens controladas foram usadas na Daimler-Benz — na transmissão do Mercedes-Benz E-Class 4Matic 1986 com a carroceria W124. Além disso, havia três embreagens – se necessário, a eletrônica primeiro conectava a tração às rodas dianteiras e, em seguida, ativava sequencialmente o bloqueio dos diferenciais entre eixos e rodas traseiras. Mas essa transmissão acabou sendo excessivamente complicada. Além disso, a eletrônica conectou e desconectou alternadamente as rodas dianteiras em uma superfície instável…

A empresa Porsche foi outra pioneira no uso de embreagens controladas eletronicamente em carros de alta velocidade — havia duas embreagens no Porsche 959 de 1986 e a eletrônica funcionava em quatro modos que um motorista podia escolher. Mais tarde, os japoneses começaram a fabricar carros de produção com transmissões de complexidade semelhante — este é, por exemplo, o Mitsubishi Lancer Evo, o carro de estrada com tração integral mais avançado de todos os que já foi testado pela popular revista russa Autoreview. A evolução com o ACD (Active Central Differential) controlado entre eixos e o diferencial traseiro AYC (Active Yaw Control) com distribuição ativa de torque é capaz de fazer maravilhas…

Em vez de um diferencial

Enquanto os engenheiros de rali se concentraram nos mecanismos de autobloqueio, os projetistas de carros de passageiros de massa, ao contrário, adotaram a linha da simplificação: eles abandonaram completamente o diferencial entre eixos, substituindo-o por um viscoacoplador. O Volkswagen Golf II Syncro 1985 se tornou o primeiro carro de passageiros europeu com essa transmissão – sua transmissão foi desenvolvida por engenheiros da GKN, que adquiriu a FFD em 1969. Simplicidade e unificação do modelo de tração integral com o básico foram as vantagens desse esquema. Em condições normais, o carro manteve as características e a controlabilidade do carro com tração dianteira e, quando as rodas dianteiras escorregavam, o visco-acoplador era acionado após 0,2 segundos, capaz de distribuir até 70% do torque para a traseira.

Vamos prestar atenção na transmissão do VW Golf III Syncro. A caixa de transferência é acoplada à caixa de câmbio e o visco-acoplador é instalado no bloco com a transmissão principal do eixo traseiro e conecta a tração às rodas traseiras quando as rodas dianteiras escorregam. No VW Golf IV, o acoplador Haldex substituiu o acoplador viscoso.

Mas esse acionamento “simplificado” das rodas traseiras tinha uma desvantagem significativa – até mesmo um pequeno atraso na operação do visco-acoplador agravou a ambigüidade das reações. Quando o gás era abastecido em uma curva escorregadia, o carro primeiro saiu com tração dianteira e, depois, com a conexão das rodas traseiras, mudou drasticamente seu comportamento de direção — e poderia derrapar.

Os japoneses se destacaram aqui – eles tentaram repetidamente amenizar essa desvantagem selecionando as características dos visco-acopladores e usando-os não apenas para ativar a tração nas rodas traseiras, mas também para bloquear os diferenciais entre as rodas. Havia até três visco-acopladores em alguns modelos (por exemplo, o Nissan Sunny/Pulsar 1988): um incluía tração traseira e os outros dois serviam para bloquear os diferenciais entre as rodas. No Mazda Concerto 4WD, os visco-acopladores substituíram não apenas o eixo intermediário, mas também o diferencial traseiro entre rodas…

Mas então descobriu-se que é muito mais conveniente usar apenas uma embreagem de fricção, cujos pacotes são comprimidos por um acionamento hidráulico, em vez de um viscoacoplador na tração traseira. E a eletrônica pode controlar perfeitamente a compressão das embreagens de fricção e, portanto, ajustar o valor do torque aplicado às rodas traseiras.

Hoje, a maioria dos carros de passageiros com tração nas quatro rodas e SUVs tem uma embreagem controlada na tração de um dos eixos — seja o Haldex nos carros da plataforma VW Golf, o sistema VTM-4 da Honda ou o xDrive nos BMWs. Além disso, a rápida velocidade de operação das embreagens modernas tornou o atraso na conexão das rodas quase imperceptível — agora tudo depende apenas de como a eletrônica de controle está configurada. Por exemplo, as transmissões do Golf 4Motion e do Audi A3 Quattro são completamente idênticas em design. Mas um software diferente permite que os projetistas da Volkswagen escolham uma distribuição simétrica de torque entre os eixos, e os engenheiros da Audi preferem distribuir apenas 40% do empuxo para a traseira, dando a seus carros um caráter mais dianteiro. É uma questão de gosto…

E quais esquemas são preferidos pelos motoristas? Carros rodoviários de passageiros com acionamento conectado manualmente ao segundo eixo agora, graças a Deus, não são produzidos. E quanto aos outros três esquemas…

É claro que, do nosso ponto de vista, os carros mais interessantes são herdeiros da Fórmula Ferguson, em cujas transmissões existe um diferencial intereixo autobloqueante. E não importa de que forma o bloqueio é realizado — por um viscoacoplador, como no Subarus, pelo diferencial mecânico Torsen, como no Audi A4-A6-A8 Quattro, no VW Phaeton, ou por embreagens controladas eletronicamente (o Mitsubishi Lancer Evo). O principal é que o “centro” de bloqueio automático com configuração adequada pode melhorar significativamente o manuseio do carro, tornando-o mais seguro e agradável para um motorista sofisticado.

A principal tendência hoje é um vetor de empuxo variável, quando o torque é aplicado preventivamente sob o comando da eletrônica na roda, que é capaz de implementá-lo da forma mais eficiente possível. No momento, o sedã Mitsubishi Lancer Evo X tem a transmissão de tração nas quatro rodas mais complexa do mundo. Engrenagens adicionais são capazes de transferir o torque entre as rodas traseiras, o centro é bloqueado por uma embreagem controlada eletronicamente e há um dispositivo mecânico convencional de autobloqueio na frente. A era da tração integral como a conhecemos terminará com o surgimento de um carro elétrico com quatro rodas motorizadas.

Mas também não damos descontos em carros com tração traseira em tempo parcial – há cada vez mais deles. O acoplamento Haldex foi usado ativamente recentemente pela Volvo e pela Saab. As transmissões com diferenciais entre eixos abertos também encontram sua aplicação — em carros de alta velocidade como o Mercedes 4Matic de todas as classes. Mas nesses carros, junto com a tração diferencial nas quatro rodas, a eletrônica antiderrapante em tempo integral necessariamente opera, o que, em certa medida, compensa a falta de um mecanismo de autobloqueio.

A embreagem multidisco Haldex é acionada pela menor incompatibilidade nas velocidades de rotação do eixo. A rotação de qualquer uma das câmaras frontais faz com que os rolos comecem a rolar sobre as superfícies de trabalho e se movam para frente e para trás, empurrando os pistões nos cilindros de anel da bomba. Os pistões bombeiam óleo para o cilindro escravo com um pistão que comprime o pacote de discos. Mas a eletrônica, com a ajuda de uma válvula solenóide, pode liberar a pressão, ajustando com flexibilidade o valor do torque fornecido às rodas.

No entanto, notamos recentemente que as características reais de direção de carros com diferentes transmissões de tração nas quatro rodas estão se aproximando umas das outras – é claro, ao dirigir em vias públicas, e não em pistas de rali. E quanto mais avançados se tornarem os sistemas eletrônicos antiderrapantes e os programas de controle de embreagem do tipo Haldex, menor será a dirigibilidade dos carros equipados com eles. Obviamente, isso é progresso.

Esta é uma tradução. Você pode ler o original aqui: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4f54.html