Capítulo 3: Relações entre os eixos físicos e geométricos do veículo

Por: Redação

Como vimos, para que o princípio de Ackermann funcione perfeitamente é necessária uma harmonia posicional entre as rodas, definida pela distância entre eixos, bitola das rodas e ângulos de esterçamentos individuais para cada roda direcional. Isto resolve a questão de arraste das rodas ao descrever curvas, mas não evita a tendência para um dos lados, quando o veículo trafegar em linha reta. Para atender a este requisito, é necessário uma harmonia posicional entre eixos físicos (dianteiro e traseiro) que definirão geometricamente outros eixos em relação ao plano de rolamento do automóvel.

É importante entender que esses dados não são apenas teóricos e não interessam somente aos engenheiros projetistas do automóvel. Trata-se de uma especificação importante para o dia a dia da oficina de alinhamento e só pode ser obtida para análise usando equipamentos de geometria mais elaborados como os que possuem oito sensores (dois por roda) ou alinhadores 3D. A geometria de direção começa a ser avaliada a partir destas referências, que são: o plano central longitudinal e o eixo geométrico do veículo.

Plano central longitudinal – É definido como um plano que divide o veículo exatamente ao meio, no sentido longitudinal, portanto, central vertical, longitudinal e perpendicular aos eixos dianteiro e traseiro do veículo, dando origem a metades longitudinais. Tem como principal finalidade determinar o paralelismo das rodas dianteiras e traseiras em relação ao eixo longitudinal do veículo, definindo a equidistância entre os lados esquerdo e direito e dos entre-eixos dos dois lados.

Partindo do princípio teórico que considera as rodas perfeitamente perpendiculares ao solo e paralelas entre si, o plano central longitudinal divide ao meio a bitola das rodas. Com isto, temos a perfeita simetria dimensional no veículo

Eixo geométrico do veículo – A relação geométrica entre o plano central longitudinal e o eixo traseiro é um dos pontos que modifica um falso paradigma alimentado há anos. Tão importante quanto os valores de geometria do eixo dianteiro, são aqueles obtidos no eixo traseiro. Esta afirmação é verdadeira porque, projetando-se a linha média posicional das rodas traseiras (considerando a convergência individual em cada roda traseira) à frente do veículo, veremos que essas linhas se encontram num ponto que podem estar mais á frente ou mais próximo do veículo, dependendo do valor das convergências das rodas traseiras.

Este ponto de projeção também pode estar à direita ou à esquerda do plano central longitudinal, dependendo da inclinação do eixo traseiro ou da convergência individual (uma roda com convergência muito diferente da outra, ou até divergente, modifica a projeção do ponto de encontro das convergências das rodas traseiras). Unindo-se o ponto de encontro da projeção mediana das rodas traseiras e o centro do eixo traseiro, teremos uma linha que chamaremos de eixo geométrico do veículo.

Teoricamente o encontro destas linhas de projeção, dadas pela convergência das rodas traseiras, deve ocorrer à frente do veículo, exatamente na linha que representa o plano central longitudinal.

O eixo geométrico do veículo é dado pela projeção da convergência das rodas traseiras. A interseção entre as duas linhas medianas das rodas deve ocorrer no eixo central longitudinal

Este dado é fundamental para análise da tendência direcional, que define a linha na qual o veículo deve trafegar, ou seja: o eixo de rolamento do veículo. Por isso, podemos dizer que a trajetória do veículo é definida pelo eixo traseiro e não pelo dianteiro, como normalmente se pensa. Este último só define a direção a ser tomada pelo veículo, dependendo da escolha do motorista. Portanto e concluindo, estando tudo bem com a geometria de direção do veículo, sua trajetória é definida pelo eixo geométrico, cuja projeção é dada pela convergência das rodas traseiras.

Caso ocorra um desvio entre a perpendicular do eixo traseiro e o plano central, modifica-se o valor de convergência em relação ao eixo central. Este valor será positivo quando a projeção do eixo geométrico estiver à esquerda do plano cen­tral longitudinal, e negativo, quando a pro­jeção encontra-se à direita do plano central.

O ângulo formado entre os eixos central e geométrico do veículo, por não estar alinhado com o plano central longitudinal, faz surgir um ângulo de reação que tira o veículo da trajetória em linha reta. Assim, um desvio do eixo traseiro em relação ao plano central longitudinal modifica o ponto de projeção da convergência das rodas traseiras, causando uma tendência de giro continua e contraria ao lado em que se produz o desvio do eixo traseiro.
Nestes casos, este eixo dita a tendência direcional do veículo.

A inclinação ou desalinhamento do eixo traseiro em relação ao plano central do veículo, além da tendência direcional, também é facilmente notada pelo desalinhamento do volante de direção. No novo Polo, por exemplo, para cada minuto (1’) de desalinhamento do eixo traseiro, se faz necessária a correção do volante em torno de 16 minutos e 15 segundos(16’15”). Neste veículo, a inclinação máxima do eixo geométrico está limitada em 20 minutos (20’), consequentemente, para correção deste, será necessário o deslocamento do volante 6°56’ (cada dente da coluna de direção permite a defasagem em 4°12’). Portanto, é mais um dos paradigmas a ser analisado. Ao identificar um volante desalinhado, não basta simplesmente reposicioná-lo. Deve-se, primeiro, corrigir a geometria de direção para depois reposicionar o volante.

Plano central longitudinal do veículo e distância entre eixos

Este conceito explica, com detalhes, a influência do eixo traseiro no comportamento direcional do veículo. Os engenheiros envidam energia para desenvolver novos valores dimensionais e resultantes de forças para que as influência sejam mínimas, considerando as massas e as ocorrências particulares a cada veículo. Trafegando em linhas reta, os esforços laterais são mínimos nas rodas traseiras, porém, quando se faz uma curva, a roda oposta a esta é o ponto de apoio para a tendência sobresterçante do veículo (sair de traseira). Este ponto de apoio modifica a posição relativa do eixo traseiro, alterando, portanto, o eixo geométrico do veículo e gerando um novo eixo de rolamento, ou seja, uma nova tendência direcional a ser corrigida pelo motorista.

Isto ocorre porque os mancais de fixação do eixo traseiro, normalmente feitos de borracha vulcanizada sobre metal e conhecidos como silent block (blocos de silêncio), devem permitir o trabalho do braço da suspensão que transforma o movimento vertical da roda em movimento radial no braço da suspensão. Por isso, esses mancais possuem uma parte vazada (sem borracha) e outra cheia, o que, ao mesmo tempo em que garantem a flexão necessária para o trabalho do braço da suspensão, agem como ponto de deformação quando submetidos a forças laterais nas rodas, desviando o eixo traseiro. Para inibir este efeito, foram desenvolvidos novos mancais silent block de fixação para o eixo traseiro, cujo objetivo é garantir a posição de trabalho, mesmo ao descrever curvas acentuadas e com o veículo carregado. São mancais bipartidos, assimétricos e, portanto, possuem posição de montagem para garantir o alinhamento do eixo traseiro em relação ao veículo.

O ângulo de reação ou empuxo, além da tendência direcional, também pode provocar um desgaste irregular nos pneus traseiros

Mancais com essa característica construtiva evitam a ocorrência do desvio do eixo traseiro quando o veículo descreve curvas e garantem a posição do eixo geométrico do automóvel o mais próximo possível do plano longitudinal central. Nos modelos Polo, Fox, Golf, Beetle e Bora, notamos que a fixação do eixo traseiro na carroceria é feita num ângulo de aproximadamente 25° em relação ao eixo traseiro. Isto faz com que o momento de força aplicado à roda durante as curvas, seja sensivelmente reduzido, em função do braço de alavanca em ação, o que minimiza o desvio do eixo traseiro.

Tal fato, contudo, não dispensa o uso de um mancal que iniba o desvio do eixo. Por isso, os cincos modelos citados também possuem mancais de silêncio com essa finalidade e que, devido às posições cheias e vazadas de borracha, também devem ser montados segundo posição pré-estabelecida, definida por marca na peça e no alojamento do eixo traseiro.

Em geral, ao descrever curvas, um veículo recebe no eixo traseiro um esterçamento natural, devido à força lateral (centrífuga) exercida em curvas. Este efeito provoca a fuga da traseira, aumentando o esterçamento, e modifica o ponto de projeção do eixo geométrico do veículo

Apesar de sempre se dizer que, no eixo traseiro, os valores angulares são apenas possíveis de inspeção e não de regulagem, os furos de fixação do eixo na carroceria permitem reposicionamentos, corrigindo valores de convergência. Nas famílias Gol e Santana, o eixo é fixado à carroceria por uma flange de união. Um parafuso central une o eixo à carroceria. A fixação só deve ser apertada com o veículo no solo, pois, apertos com o mancal tensionado modificam a altura do veículo e, consequentemente, a convergência traseira. Com o eixo removido, a flange deve ser apertada nele formando um ângulo de 6°.

A flange de união do eixo com a carroceria possui furos superdimensionados para permitir correções nos valores da convergência traseira (valor total da convergência) e no deslocamento lateral do eixo traseiro. Esses furos recebem os prisioneiros que fixam o eixo à carroceria. É o deslocamento transversal do eixo, ou no sentido rotacional deste, que se consegue corrigir os valores de convergência total traseira. Essa razão para que as especificações deixem de ser avaliadas isoladamente, por roda, e passem a ser analisadas no valor da convergência total.

Este tipo de mancal é bipartido e possui posição de montagem característica (o mancal externo é montado com a parte cheia voltada para trás e o interno, com a outra para a frente do veículo), só encontrada nos veículos cuja potência do motor ultrapasse 99 cavalos

Desvio do eixo dianteiro – O eixo dianteiro, normalmente visto como referência, também pode apresentar desalinhamento ou desvios em relação em relação ao plano longitudinal central do veículo. Isto faz com que uma roda possa fica mais recuada em relação à outra, alterando a distância entre eixos e os valores de cáster.

Mais conhecido como set back, o desvio do eixo dianteiro é formado pelo ângulo entre o plano central longitudinal e a linha que intercepta o solo no centro da banda de rodagem das rodas dianteiras, caracterizando que uma delas está mais recuada ou avançada que a outra.

Para a análise do set back, deve-se entender que a medição é feita em relação à roda dianteira esquerda. Quando a roda dianteira direta está à frente da esquerda, convencionou-se dizer que o set back é positivo. Quando está atrás da roda esquerda, o set back é negativo. Portanto, a referência para avaliação deste desvio é a roda dianteira esquerda.

Caso um dos ângulos geométricos comentados no texto estiverem fora do especificado o reparador deve seguir com o processo de alinhamento do veículo seguindo as prescrições do fabricantes de acordo com a disponibilidade de recursos do veículo.