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Estrutura Técnica do Ônibus: Mecânica 6 – Sistema de Eixos

Atualização: Página criada em: 23/04/2022 por César Mattos.

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Sistema de eixos

6.01 – Eixo traseiro motriz

O eixo traseiro motriz é um conjunto que, efetuando uma redução constante das rotações do eixo cardan, transmite a potência do motor às rodas, permitindo compensar, nas curvas, a diferença de rotação entre uma roda e outro. As partes principais do eixo traseiro motriz são a coroa e o pinhão, os semieixos e o núcleo diferencial.

Eixo traseiro
Imagem 6.01 – Eixo traseiro.
Fonte: Mercedes-Benz.

6.02 – Coroa e pinhão palóides

No caso de coroa o pinhão palóides, o contato entre os mesmos dá-se na altura do centro da coroa.

Coroa e pinhão palóides
Imagem 6.02 – Coroa e pinhão palóides.
Fonte: Mercedes-Benz.

6.03 – Coroa e pinhão hipóides

No caso de coroa e pinhão hipóides, o contato entre os mesmos dá-se numa área abaixo da altura do centro da coroa. Este sistema permite o emprego de um pinhão de diâmetro maior, o que resulta em distribuição dos esforços sobre maior superfície da coroa.

Coroa e pinhão hipóides
Imagem 6.03 – Coroa e pinhão hipóides.
Fonte: Mercedes-Benz.

6.04 – Eixo traseiro de dupla redução

Eixo traseiro com duas relações de desmultiplicação, das quais a segunda corresponde aproximadamente à metade da desmultiplicação da caixa de mudanças nas marchas inferiores, tendo por conseguinte a função de uma marcha intermediária. O comando pode ser pneumático ou eletromagnético.

Eixo traseiro de dupla redução
Imagem 6.04 – Eixo traseiro de dupla redução.
Fonte: Mercedes-Benz.

6.05 – Eixo traseiro de dupla redução e de duas velocidades

Neste tipo de eixo existem duas reduções distintas. A primeira redução, também chamada de redução de entrada (constante), processa-se entre a coroa e o pinhão. A segunda redução é formada por dois pares de engrenagens helicoidais, sendo que a primeira engrenagem é denominada engrenagem motora e a segunda, engrenagem conduzida. As engrenagens motoras estão montadas no eixo da redução, sendo que entre as duas desliza uma manga de engrenamento (luva ranhurada deslizante) a qual, ao ser acionada, transmite a força motriz somente a um dos pares de engrenagens, enquanto que a outra gira livremente. O acionamento da manga de engrenamento (luva deslizante) das reduções é efetuado por meio de um mecanismo comandado por ar comprimido, podendo, todavia, ser também por vácuo ou elétrico. Com a ligação de um ou outro par de engrenagens, têm-se reduções em dobro, ou seja, duas reduções alternadas, consequentemente maior seletividade de velocidade. O diferencial está alojado entre as engrenagens conduzidas.

Eixo traseiro de dupla redução e de duas velocidades
Imagem 6.05 – Eixo traseiro de dupla redução e de duas velocidades.
Fonte: Mercedes-Benz.

6.06 – Eixo de viga portante com redução lateral

O eixo de viga portante, formado por uma peça forjada (perfil em duplo T), evita a transmissão de qualquer esforço de carga ou flexão aos órgãos propulsores. O conjunto propulsor, propriamente dito, é consideravelmente aliviado, graças à impulsão por pinhões retos nos cubos das rodas. O conjunto está equipado com uma bomba de óleo, que garante uma perfeita lubrificação ao sistema.

Eixo de viga portante com redução lateral
Imagem 6.06 – Eixo de viga portante com redução lateral.
Fonte: Mercedes-Benz.

6.07 – Semieixos

Os semieixos, acoplados ao núcleo do diferencial e aos cubos das rodas, transmitem o movimento às rodas.

Os semieixos fazem parte da transmissão, também são chamados de semiárvores. Sendo responsáveis pela transmissão do torque entre o diferencial e as juntas homocinéticas. Para alguns modelos, os semieixos constituem um conjunto chamado de semiárvore de transmissão, que já possui as juntas homocinéticas acopladas.

Semieixos
Imagem 6.07 – Semieixos.
Fonte: Mercedes-Benz.

6.08 – Eixo tipo banjo

Em seu corpo, com forma de banjo, fundido em peça única, alojam-se o diferencial e os rolamentos dos semieixos. Sua caixa central chama-se cárter do diferencial.

Eixo tipo banjo
Imagem 6.08 – Eixo tipo banjo.
Fonte: Mercedes-Benz.

6.09 – Eixo tipo split

De estrutura idêntica à do anterior, mas com o cárter dividido no sentido transversal.

Eixo tipo split
Imagem 6.09 – Eixo tipo split.
Fonte: Mercedes-Benz.

6.10 – Eixos traseiros em tandem, trucado ou eixo duplo

Consideram-se eixos em tandem dois ou mais eixos que constituam um conjunto integral de suspensão, podendo qualquer deles ser ou não motriz. Espaçamento entre centros dos eixos de 1 a 2m.

Eixos traseiros em tandem
Imagem 6.10a – Eixos traseiros em tandem.
Fonte: Mercedes-Benz.

Eixos traseiros em tandem com molas centralmente articuladas (tipo “boggie”): Conjunto de dois eixos, sendo um ou ambos motrizes, com suspensão constituída por dois feixes de molas, um de cada lado, articuladas, no chassi, em sua região central, possibilitando oscilação angular das rodas e, consequentemente, adequado contato com a via, mesmo em terrenos irregulares, e distribuição proporcional de carga sobre as rodas de ambos os eixos.

Eixos traseiros em tandem com molas centralmente articuladas (tipo boggie)
Imagem 6.10b – Eixos traseiros em tandem com molas centralmente articuladas (tipo boggie).
Fonte: Mercedes-Benz.

Eixos traseiros em tandem, com balancim: Conjunto de dois ou mais eixos, podendo qualquer deles ser motriz, com suspensão constituída, de um mesmo lado do chassi, por feixe de molas para cada eixo, interligados por barra oscilante (balancim), de forma a possibilitar que as rodas acompanhem as irregularidades da via e distribuam a carga adequadamente sobre todas as rodas.
Este sistema não oferece tão elevadas características de desempenho como o do tipo “boggie”, devido à sua maior limitação no movimento vertical das rodas.

Eixos traseiros em tandem, com balancim
Imagem 6.10c – Eixos traseiros em tandem, com balancim.
Fonte: Mercedes-Benz.

6.11 – Eixos traseiros não-tandem

Conjunto de dois ou mais eixos, podendo qualquer deles ser ou não motriz. Cada eixo é sustentado por um conjunto independente de suspensão, de forma que o peso transmitido à via se reparte em parcelas iguais por eixo. Espaçamento entre centros dos eixos superior a 2m.

Eixos traseiros não-tandem
Imagem 6.11 – Eixos traseiros não-tandem.
Fonte: Mercedes-Benz.

6.12 – Eixo flutuante

Tipo de eixo traseiro em que o peso total da parte traseira do veículo é suportado unicamente pelas mangas do eixo, permitindo que os semieixos girem sem ter que suportar qualquer outro esforço a não ser o de impulsionar as rodas. A única função dos semieixos é impulsionar as rodas.

Eixo flutuante
Imagem 6.12 – Eixo flutuante.
Fonte: Mercedes-Benz.

6.13 – Eixo semiflutuante

Tipo de eixo traseiro em que o peso total da parte traseira do veículo é suportado pelos semieixos, nos quais as rodas se apoiam diretamente. A função dos semi-eixos é dupla: impulsionar as rodas e suportar o peso da carga.

Eixo semiflutuante
Imagem 6.13 – Eixo semiflutuante.
Fonte: Mercedes-Benz.

6.14 – Eixo de punho

Tipo de eixo dianteiro com parte central (corpo do eixo) forjada, em cujos extremos em forma de punho se alojam os pinos das mangas de eixo. O alinhamento e o cáster não se modificam.

Eixo de punho
Imagem 6.14 – Eixo de punho.
Fonte: Mercedes-Benz.

6.15 – Eixo de forquilha

Eixo dianteiro rígido, em cujos extremos aforquilhados se encontram montadas as rodas. Tanto o alinhamento como a orientação das rodas e a convergência não são afetados pela flexão das molas.

Eixo de forquilha
Imagem 6.15 – Eixo de forquilha.
Fonte: Mercedes-Benz.

6.16 – Relação de redução

A relação de redução é o fator que determina o torque e a rotação de saída em uma transmissão por engrenagens. O calculo da redução é feito da seguinte forma:


Para uma coroa de 40 dentes e um pinhão de 10 dentes, temos:

  • Relação de redução = 40/10
  • Relação de redução = 4

Na aplicação deste par coroa e pinhão, o torque vai ser multiplicado e a rotação reduzida 4 vezes.

  • 4:1
Pinhão e Coroa
Imagem 6.16 – (1) Pinhão (engrenagem motora); (2) Coroa (engrenagem movida).
Fonte: Mercedes-Benz.

6.17 – Eixo Traseiro com Redução Lateral

A transmissão de força da árvore de transmissão para as rodas propulsoras, se realiza através do conjunto coroa/pinhão, diferencial, semi-árvore e engrenagem planetárias do conjunto planetário.
A engrenagem solar do conjunto planetário, assentado sobre a semi-árvore, aciona as engrenagens satélites alojadas na porta satélites, os quais giram na engrenagem anular, montada fixa na ponta do eixo. O porta satélites, unido ao cubo da roda pelo cubo campana, faz girar a roda.
Graças a dupla redução no conjunto coroa/pinhão e engrenagens do conjunto planetário. Isto significa que o (torque), surte todo o seu efeito diretamente nos cubos de roda. Deste modo, todos os elementos de transmissão estão submetidos a esforços consideravelmente menores.

Cálculo da redução:


Eixo Traseiro com Redução Lateral
Imagem 6.17 – (1) Engrenagem solar; (2) Engrenagem planetária; (3) Engrenagem anular; (4) Porta planetário; (5) Rolete de agulha.
Fonte: Mercedes-Benz.

6.18 – Eixo Traseiro com Compensador

Este tipo de eixo traseiro tem aplicação específica em certos veículos que possuem dois eixos motrizes na traseira.
A força é transmitida da caixa de mudanças ao 1º eixo traseiro e, diretamente ao eixo posterior, por uma árvore de transmissão passante.
Ao sistema, está ligado um divisor de torque (compensador).
A função do divisor é compensar a diferença de rotações entre os dois eixos, provocadas pelas irregularidades do terreno e etc., diminuindo com isso maiores tensões nos elementos de transmissão (coroa, pinhão, caixa de satélites, semi-árvores) devido ao aperfeiçoamento das técnicas de construção de todo o conjunto do eixo.
O bloqueio do divisor de torque ao ser acionado, impede o efeito diferencial do compensador mantendo unidos fixamente o 1º e o 2º eixo.
O bloqueio do divisor de torque deve ser aplicado sempre que o veículo trafegar em terrenos inconsistentes (alagados) e desfeito tão logo cessem as condições adversas.

Eixo Traseiro com Compensador
Imagem 6.18 – Eixo Traseiro com Compensador.
Fonte: Mercedes-Benz.

6.19 – Bloqueio de diferencial

Bloqueio do diferencial é usado para impedir que, em condições de pouca aderência como pisos com lama, uma das rodas do eixo gire em falso enquanto a outra fica parada. A tração é melhorada, pois evita o efeito de patinação nos casos de pistas escorregadias. Dupla redução proporciona um aumento de cerca de 40% na força das rodas, resultando em maior capacidade de subida de rampa em lugares íngremes.

Bloqueio de diferencial
Imagem 6.19 – Bloqueio de diferencial.
Fonte: Mercedes-Benz.

6.20 – Copo do cubo / Cubo de eixo

Nos tipos de cubos que são montados sobre rolamentos, há uma sede onde uma tampa metálica é colocada sob pressão, cobrindo a “ponta” do eixo. Essa tampa é também conhecida como “calotinha”, cuja finalidade é impedir a saída da graxa que lubrifica os rolamentos, e proteger os componentes do cubo contra a infiltração de impurezas e eventuais choques.

Copo do cubo / Cubo de eixo
Imagem 6.20a – Copo do cubo / Cubo de eixo.
Fonte: Iveco Bus.
Cubos de eixos dianteiros
Imagem 6.20b – Algumas diferenças entre cubo de eixos dianteiros de veículos até 12 toneladas (1 e 4) e acima de 12 toneladas (2 e 3) de PBT – Peso Bruto Total.
Fonte: César Mattos.
Cubos de eixos traseiros
Imagem 6.20c – Alguns exemplos de cubos de eixos traseiros.
Fonte: César Mattos.

Função desabilitada

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