Acoplamento viscoso

O acoplamento viscoso é freqüentemente encontrado em veículos com tração em todas as rodas, do tipo tração sob demanda,como no Ford EcoSport 4 WD fabricado no Brasil. É comumente usado para ligar as rodas traseiras às dianteiras, de modo que, quando o par de rodas de um eixo começa a patinar, o torque é transferido ao outro conjunto. No veículo citado, a tração básica é dianteira e a traseira só passa a atuar quando as rodas da frente patinam - esta entrada em ação é automática, sem intervenção do motorista.

O acoplamento viscoso tem dois conjuntos de pratos em uma carcaça fechada e cheia de fluido de alta viscosidade, como mostrado abaixo. Um dos pratos fica conectado a cada árvore de saída. Em condições normais, tanto os conjuntos de pratos como o fluído viscoso giram na mesma velocidade. Quando um par de rodas tenta girar mais rápido, talvez por patinar, o conjunto de pratos correspondentes a tais rodas gira mais rápido que o outro. O fluido viscoso, pressionado entre os pratos tenta acompanhar os discos mais rápidos, arrastando os mais lentos. Isso transfere mais torque às rodas mais lentas (as que não estão patinando).

Quando o carro faz a curva, a diferença de velocidade entre as rodas não é tão grande como quando uma está patinando. Quanto mais rápido os pratos estão girando um em relação ao outro, mais torque a acoplamento viscoso transfere. O acoplamento não interfere nas curvas porque a quantidade de torque transferida durante uma curva é muito pequena. Contudo, isso também salienta uma desvantagem do acoplamento viscoso: não ocorre transferência de torque até que uma roda comece a patinar de fato.

Um experimento simples com um ovo ajuda a explicar o comportamento do acoplamento viscoso. Se você coloca um ovo sobre a mesa da cozinha, tanto a casca, quanto a gema estão estacionárias. Se você repentinamente gira o ovo, a casca vai girar a uma velocidade mais rápida do que a gema por um segundo, mas a gema rapidamente vai alcançá-la. Para provar que a gema está girando, assim que o ovo estiver girando rapidamente, pare-o e então largue-o: o ovo começará a girar de novo (a menos que esteja bem cozido). Neste experimento, usamos o atrito entre a casca e a gema para aplicar força à gema, acelerando-a. Quando paramos a casca, aquele atrito - entre a gema ainda se movendo e a casca - aplicou força à casca fazendo-a acelerar novamente. Num acoplamento viscoso, a força é aplicada entre o fluido e os conjuntos de pratos, da mesma forma que entre a gema e a casca. Além do efeito do atrito do fluido viscoso em arrastar as duas partes, este fluido não é óleo, mas silicone, que tem a propriedade de se tornar mais viscoso à medida que aquece - o contrário do óleo, que fica menos viscoso com o aumento da temperatura. Desse modo, como todo atrito gera calor, o aquecimento do silicone, o torna ainda mais viscoso, aumentando a eficiência de acoplamento.

Fechado e Torsen

O diferencial fechado é útil em veículos off road. Este tipo de diferencial tem as mesmas partes que um diferencial aberto, mas tem também um mecanismo elétrico, pneumático ou hidráulico para conectar as duas árvores de saída.

Imagem cortesia de Eaton Automotive Group'sDivisão de Produtos de Controle de Torque

Este mecanismo é geralmente ativado manualmente por um interruptor e, quando ativado pelo motorista, ambas as rodas girarão à mesma velocidade. Se uma sair do chão, a outra nem toma conhecimento. Ambas as rodas continuarão a girar à mesma velocidade, como se nada tivesse mudado.

O diferencial Torsen* é um dispositivo totalmente mecânico; não tem componentes eletrônicos, embreagens nem fluido viscoso.

Hummer!O HMMVV, ou Hummer, usa diferenciais Torsen nos eixos dianteiro e traseiro. O manual do proprietário do Hummer propõe uma nova solução para o problema de uma roda sair do chão: aplicar os freios. Ao frear, é transferido torque à roda que está no ar, e cinco vezes mais torque irá para a roda com tração boa.

O Torsen (de Torque Sensing, ou Sensível ao Torque) funciona como um diferencial aberto, quando a quantidade de torque é igual em cada roda. Assim que uma roda começa a perder atrito, a diferença de torque faz as engrenagens do diferencial Torsen se acoplarem. O projeto das engrenagens do diferencial determina a razão do viés de torque. Por exemplo, se um diferencial Torsen em particular foi desenhado com a razão do viés de torque de 5:1, ele pode aplicar até cinco vezes mais torque à roda com uma boa tração.

Estes dispositivos freqüentemente são usados em veículos com tração nas quatro rodas de alto desempenho. Como o acoplamento viscoso, são usados freqüentemente para transferir potência entre as rodas dianteiras e traseiras. Nesta aplicação, o Torsen é superior ao acoplamento viscoso porque transfere torque para as rodas estáveis antes que patinem de fato.

Contudo, se um par de rodas perder tração completamente, o diferencial Torsen será incapaz de suprir o torque ao outro par. A razão do viés de torque determina como o torque pode ser transferido, e cinco vezes zero é igual a zero.