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Distribuição de peso: aspecto importante da dinâmica veícular

carros com mesmo motor e desempenhos diferentes
carros com mesmo motor e desempenhos diferentes
Ford Focus, Fiesta e EcoSport: todos têm o mesmo motor, mas desempenho, consumo e dirigibilidade muito distintos

Ao olhar para veículos totalmente diferentes, o motorista leigo não sabe que muitos são equipados com o mesmo motor de outros modelos, como no caso dos três Ford da imagem acima. Porém, os mais interessados estão cientes do fato, assim como questionam o porquê de tamanha discrepância de performance entre eles.

Em uma análise mais superficial, a justificativa para o desempenho superior do Fiesta em relação à Ecosport se dá pelo peso, centro de gravidade e aerodinâmica. Contudo, há casos nos quais modelos mais pesados apresentam melhor performance em relação a modelos mais leves e baixos, contrariando o senso comum.

A explicação para isso reside em uma disciplina das faculdades de engenharia mecânica automotiva, explorada à exaustão pelos projetistas da Fórmula 1 e dos departamentos de pesquisa e desenvolvimento dos fabricantes. Entretanto, permanece desconhecida do grande público, incluindo muitos ditos especialistas em automóveis, incluindo jornalistas especializados. Ela é a:

DINÂMICA VEICULAR

Para compreender a importância desta ciência, enumera-se três situações bastante comuns no cotidiano dos motoristas, sem explicações simples:

Todos sabemos que apenas os números de potência e torque do motor compõem apenas uma parte do resultado final. E o resto, como aparece?

A resposta está na dinâmica veicular.

A dinâmica veicular é o estudo das dimensões, medidas, massas, formatos, ângulos de esterçamento, aerodinâmica e package do veículo, bem como sua influência no comportamento geral.

Fazendo uma analogia com a disciplina de Educação Física, a dinâmica veicular estuda a influência do biotipo dos automóveis em seu comportamento.

A indagação abaixo representa o grande dilema da dinâmica veicular:

POR QUE CARROS PARECIDOS APRESENTAM COMPORTAMENTOS TÃO DIFERENTES? POR QUE UM É TÃO MAIS PRAZEROSO DE DIRIGIR QUE O OUTRO, APESAR DOS NÚMEROS DE DESEMPENHO SEREM TÃO PARECIDOS? QUAL É O SEGREDO?

Motoristas com poucos conhecimentos automotivos não fazem a mínima ideia, pois a pergunta é complexa, de fato. Outras com conhecimentos intermediários, como grande parte dos gearheads, responderão com partes de toda uma miscelânea de variáveis.

Ao se fazer a pergunta do título desta matéria, a resposta mais frequente que recebemos de bate-pronto é “porque um é mais leve que o outro”. Está correta, evidentemente, mas precisamos desenvolver um pouco mais o conceito de distribuição de peso. Ele pode ser aferido de modo transversal e longitudinal.

A notação de distribuição de peso longitudinal se mede em (% do peso total no eixo dianteiro : % do peso total no eixo traseiro). Por exemplo, para um carro com distribuição de peso igual em todas as rodas, escreve-se 50:50.

O peso total do veículo tem grande impacto na performance, e podemos saber mais se soubermos onde ele está distribuído no package do veículo. Em modelos mais antigos, como o VW Fusca e o Chevrolet Opala, era comum ter grande parte da massa concentrada no eixo dianteiro ou traseiro, em proporções em torno de 35:65 para o “besouro” e 65:35 para o “seis bocão”.

O resultado desta concentração de massas em um só eixo consiste em uma “traseira pregada no chão” do Fusca, deixando a frente leve e diminuindo a estabilidade e sensibilidade do condutor em velocidade.

O oposto acontecia com o Chevrolet Opala, cujo acerto de massas resultante da instalação de um motor pesado na dianteira, deixava a traseira leve e acrescentava tendência sobre-esterçante ao modelo, algo muito valorizado pelos fãs do modelo juntamente com a tração traseira. Por outro lado, a má distribuição de peso prejudica o controle direcional do veículo, tornando-o mais difícil de guiar em curvas, pisos molhados e em velocidades elevadas.

O mesmo vale para a distribuição de peso transversal – entre os lados esquerdo e direito do veículo. Do mesmo modo da variante longitudinal, a notação para a transversal é de (% do peso no lado esquerdo : % do peso no lado direito).

O fator que mais influencia a distribuição de peso entre os lados esquerdo e direito é a caixa de transmissão e colocação dos agregados no compartimento do motor, especialmente se ele for montado na transversal. A imagem abaixo, do Fórum de discussão do Mazda MX-5 Miata, mostra os efeitos da colocação do powertrain na transversal.

motor transversal visto de frente
Este desenho mostra o motor transversal à frente do veículo, visto por cima. Observe que a caixa de câmbio se situa à esquerda da imagem, concentrando o peso do lado direito.

Os fabricantes instalam outros agregados como direção assistida, ar condicionado, bateria, mangueiras do radiador no lado oposto ao da transmissão na tentativa de equilibrar o peso, o qual raramente fica com distribuição perfeita, especialmente se o modelo for equipado com caixa automática, geralmente mais pesada.

Por esta razão, a Volkswagen insistiu em equipar seus modelos com motores longitudinais em detrimento dos transversais, consagrados nas linhas com o bloco EA 827, o famoso “motor AP” os quais foram produzidos até o final de 2013 no Gol GIV.

Como o conjunto motor e transmissão fica centralizada num package montado na longitudinal, o equilíbrio dinâmico melhora bastante com este arranjo, pois a distribuição de peso entre os lados do veículo fica mais próxima do 50:50. A desvantagem consiste no maior espaço ocupado pela mecânica, resultando em menor volume para carga e passageiros.

Na traseira, os departamentos de desenvolvimento acertam a distribuição de componentes que agregam mais peso, como o eixo da suspensão, eixo-cardã – nos carros com tração traseira ou integral –  tanque de combustível, posição do estepe e os próprios materiais da carroceria. Este trabalho de engenharia visa a melhorar ambas as distribuições das massas transversal e longitudinal.

DÚVIDA FREQUENTE SOBRE DISTRIBUIÇÃO DE PESO

No passado, acreditava-se que a distribuição de massas perfeita seria de 50:50 entre dianteira e traseira e 50:50 entre os lado esquerdo e direito do veículo. Em suma, o mesmo peso em cada roda. Hoje em dia, sabe-se que esta configuração não é ideal para a maioria dos veículos.

Em modelos esportivos, os engenheiros descobriram que uma distribuição ligeiramente concentrada na traseira entrega melhor comportamento dinâmico. Os monopostos de Fórmula 1 corroboram essa tese, posto que sua distribuição gira em torno de 45:55 a 40:60.

Ressaltando que não existe número arbitrário, o acerto fica por conta da engenharia e do piloto, o que também vale para esportivos de rua e se observa na maioria das Ferraris, Porsches e Lamborghinis.

Para veículos comerciais, busca-se a melhor distribuição de peso para o veículo carregado. Como sua proposta reside em transportar carga e/ou passageiros, a situação crítica a se observar será a de carga total, a qual supera muitas vezes o peso do próprio veículo (tara).

Claro que a mudança do comportamento dinâmico será drástica, assim como a dirigibilidade do modelo vazio e carregado, a qual fará a distribuição longitudinal variar entre 65:35 vazio e 35:65 carregado. Motoristas que possuem picapes compactas como VW Saveiro e Fiat Strada conhecem muito bem esta característica, especialmente a tendência a “rabear” e “pular feito um cabrito” com o carro vazio.

No caso da distribuição de peso transversal, quase sempre o objetivo reside na neutralidade (50:50) (esquerda:direita). A exceção são os modelos de competição para ovais, como as categorias norte-americanas Nascar e Indy, cujo peso fica concentrado do lado esquerdo do bólido, com vistas a auxiliar o piloto nas curvas sempre para a esquerda.

Veja no vídeo abaixo um monoposto de Fórmula Indy correndo em um circuito oval:

Por fim, e nos modelos “normais” que dirigimos no dia-a-dia, qual é a distribuição de peso ideal?

Para as vias que trafegamos, os engenheiros de chassis concluíram que os automóveis devem possuir dirigibilidade neutra, levemente sub-esterçante (tendência a “sair de frente”), comprovado por testes como a mais segura por oferecer melhor controle direcional. Para atingir este objetivo, a distribuição longitudinal se aproxima do (60:40) vazio e (50:50) carregado.

Ou seja, com a massa levemente concentrada no eixo dianteiro. Ressaltando que a distribuição de peso se mostra apenas uma das muitas componentes da dinâmica veicular, assim como a distância entre eixos, as bitolas dianteira e traseira, o centro de gravidade, a aerodinâmica, os ângulos de esterçamento e muitas outras.

A dinâmica veicular é a ciência que explica porquê as Ferraris são mitológicas e porque o VW Golf e as BMW´s oferecem tanto prazer ao dirigir. Entre os engenheiros automotivos, há um consenso de que ela é a matéria mais difícil da carreira, mas também a mais esclarecedora e fascinante.

A dinâmica veicular iluminou nossos conhecimentos automobilísticos e respondeu muitas perguntas que acreditávamos não haver resposta. E esta página explicará seus fundamentos de forma descomplicada, para todos entenderem.

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