25 de Maio de 2013

Com quantas árvores se faz um carro?

Por - Marcelo Marcondes - 01 ago, 2012 - 19:10

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Nem todo mundo sabe, mas, na verdade, o que ocasionou a morte do piloto Ayrton Senna não foi a quebra da coluna de direção de sua Williams FW16, mas sim da árvore. “Que árvore???” – podem logo perguntar.

Ora, a árvore de direção, elemento de máquina que leva movimento do volante de direção à caixa (de direção). Mas existem outras. Tão ou mais importantes para o funcionamento do carro.

Em termos mecânicos, árvores são componentes mecânicos que trasmitem movimento. Não devem ser confundidos com eixo, erro corriqueiro. Este último é um componente em torno do qual algo roda. Existem 14 diferentes tipos de árvores na mecânica automotiva (ainda que não exista o mesmo número delas em funcionamento num mesmo automóvel).

Começando pela árvore-piloto, este é o elemento mecânico de entrada da caixa de câmbio. De suma importância para o funcionamento do veículo , seu movimento afeta a função da maioria das outras árvores do automóvel: Ela recebe movimento do motor por meio do disco de embreagem, uma vez que o sistema esteja acoplado – para isso, o pedal da esquerda tem de estar liberado.

Outra árvore muito relevante para o funcionamento do câmbio é a primária, que, nas caixas de transmissão manual funcionam em conjunto com a árvore secundária compondo o conjunto denominado transeixo manual. Este recebe movimento por meio da árvore-piloto. As engrenagens nela talhadas – ou encaixadas – impulsionam seus pares na árvore secundária. A função desta última é complementar à da árvore primária – formar o transeixo manual. Numa de suas extremidades, encontra-se o pinhão do conjunto de redução final.

Outra árvore que auxilia as operações da caixa de câmbio –  do tipo separado do eixo motriz – é a árvore principal. Ela recebe movimento do motor pela árvore-piloto e por um par de entrada solidário com a contra-árvore, cuja função é fornecer movimento (para a principal) através dos pares de engrenagens e enviá-los para a árvore de saída. Assim, todas as marchas, exceto a de tomada direta, resultam da atuação de engrenagens, a saber: o par de entrada e o da marcha propriamente dita.

Nos câmbios que possuem marcha de tomada direta (como os GM automáticos Vectra, Astra e Zafira), a pequena árvore que recebe movimento da árvore primária e passa-a para a árvore de transmissão recebe o nome de árvore de saída. Já a árvore de transmissão é um componente oco em sentido longitudinal responsável pelo torque; ela leva a força do motor ao eixo motriz traseiro, ou ao traseiro e o dianteiro (nos sistemas de tração 4×4, como os utilizados pelos Land Rover Defender). A árvore de transmissão pode ser inteiriça ou bipartida, com mancal central. É também conhecida pelo jargão “cardã” (ou “eixo cardã”).

No interior do motor, há outras árvores de funções igualmente essenciais ao funcionamento do carro, tais como as citadas acima. A árvore contra-rotativa, por exemplo, é dotada de contrapesos e é engrenada para girar ao contrário da árvore de manivelas,  dessa forma anulando as forças da inércia interna, que existem em todo e qualquer motor. Em geral, esse tipo de árvore está associado a motores de quatro cilindros em linha  com mais de 500 cm³ por cilindro, pois nesses as forças de inércia são maiores. Um exemplo é o motor Vortec V6 4.3 l da Chevrolet Blazer, com árvore única instalada no meio do “V” (cuja abertura é de 90°).  Porém, até motores menores – de apenas um cilindro, por exemplo – beneficiam-se da árvore contra-rotativa, caso da moto Honda CG 150 Titan.

 

Movimento contrário a essa faz a árvore de manivelas, talvez a mais importante de todas: mais conhecida pelo nome francês aportuguesado “virabrequim”, trata-se de um conjunto de manivelas às quais as bielas – com os pistões – são conectadas, de maneira a transformar o movimento retilíneo deles em circular. A força de expansão dos gases nos cilindros do motor movimenta os pistões,  e estes movimentam a árvore de manivelas, que envia a força motriz para a transmissão e, daí, para as rodas motrizes. Pode ser fabricada tanto em ferro fundido quanto em aço forjado.

Outras que atuam no motor são as árvores do comando de válvulas; que pode ser no bloco, no cabeçote, ou variável. Chamada coloquialmente de “comando”, a árvore do comando de válvulas é composta de ressaltos destinados a abrir as válvulas do motor e permitir que se fechem sob ação da mola mecânica, ou, no caso dos motores atuais de Fórmula 1, mola pneumática. É acionada por engrenagem, corrente ou correia dentada.  A árvore do comando de válvulas no bloco faz com que o movimento dos ressaltos chegue às válvulas no cabeçote por meio de varetas e balancins.  Quando a árvore do comando de válvulas fica no cabeçote, simplifica-se o acionamento das válvulas, pois não há necessidade de varetas. Com isso o motor pode ser projetado para maior rotação, o que resulta em maior potência específica.

O último tipo de árvore do comando de válvulas é o chamado “variável”: quando um carro é dotado desse tipo de árvore, o motor tem de ser construído de jeito que a posição da árvore de comando das válvulas em relação ao virabrequim (árvore de manivelas) não é fixa, e sim variável. Isso favorece o enchimento dos cilindros numa faixa de rotação mais ampla, e, com isso, torna-o mais potente tanto em baixa quanto em alta rotação.

Até há pouco tempo só era visto em motores de duplo comando de válvulas no cabeçote (DOHC), mas, em 2007, o superesportivo da Dodge, o Viper, com seu motor V10 de árvore de comando no bloco (portanto única), passou a vir com variação no escapamento por meio de sistema árvore-dentro-de-árvore. O mecanismo de variação da posição da árvore de comando de válvulas encontra-se na própria polia de acionamento, é hidráulico e utiliza o próprio óleo lubrificante do motor.

 

Se o provérbio originalmente dizia “pelo fruto, conhecemos a árvore”, quando se trata de mecânica automotiva, algumas árvores são particulares e ocorrem somente em alguns modelos. Assim, pelo menos em mecânica, pode-se dizer que “pela árvore, conhecemos o fruto” (ou o carro).

Fontes: “Dicionário Ilustrado do Carro” (2007) – por Bob Sharp e “Auto Fundamentals” (2005) – por Martin Stockel e Chris Johanson

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