Diferencial de deslizamento limitado: um pouco de teoria

O manual da Pajero TR4 diz que ela possui um diferencial de deslizamento limitado (LSD) no eixo traseiro. A "porcentagem" deste diferencial e mesmo sua existência é motivo de debate contínuo entre os donos de TR4. Tanto o manual em português quanto os manuais técnicos deixam claro que é um opcional. Falta alguém abrir o diferencial e dizer se há mesmo este recurso lá dentro.

UPDATE: infelizmente a TR4 não possui este recurso nem como opcional.

Mas este post não é sobre isto, mas sim sobre como a "quantidade" de deslizamento limitado é expresso, e o que o número significa. Há duas unidades de medida costumeiras:

• porcentagem (por exemplo, 50%);
• proporção (por exemplo, 3:1).

Ambas costumam ser mal interpretadas, então pretendo explicar exatamente o que significa cada uma. A fonte da informação é basicamnte o livro Four Wheeler's Bible, 2nd edition.

A proporção significa a diferença entre os torques transmitidos a cada semi-eixo. Um LSD 3:1 significa que ele admite que uma roda receba, no máximo, três vezes mais torque que a outra.

Se a roda esquerda estiver patinando, mas ainda houver um pouquinho de aderência, ela está recebendo algum torque, e a roda direita receberá três vezes mais (assumindo que não esteja patinando também...).

Se uma roda estiver erguida do chão, ou estiver patinando num piso realmente liso, ela está absorvendo torque praticamente zero. A outra roda recebe três vezes zero de torque, ou seja, nada, e aquele eixo está "morto" em termos de tração.

É por isso que LSD não serve para certos tipos de off-road, como andar sobre pedras, onde uma ou duas rodas ficam soltas no ar ("ficar em X"). O LSD não sabe lidar com situações de "torque zero" num lado.

Também é por isso que funciona o truque de puxar um pouco o freio de mão. Criando um torque "artificial" na roda que está patinando, consegue-se um torque três vezes maior (se o LSD for 3:1) na roda oposta. Isto pode ser suficiente para tirar o veículo da enrascada.

Um diferencial convencional, aberto, possui proporção de 1:1. O mesmo torque é aplicado nos dois lados. Já o diferencial bloqueado possui proporção infinita, pois o torque de um lado não afeta o do outro, mesmo que seja zero.

Expressar o LSD em porcentagem significa quantos % do torque total podem ir para um único eixo. É uma unidade menos intuitiva, porém fica restrita à faixa 0% a 100%, evitando o valor "infinito" no caso do diferencial bloqueado.

Um diferencial aberto, comum, é 0%. Todo torque de entrada tem de necessariamente sair pelos dois semi-eixos. O diferencial bloqueado é 100%; se uma roda estiver solta no ar, todo o torque vai todo para a que está no chão.

Uma porcentagem intermediária, como 50%, é mais difícil de entender. Me bati um pouco para "pegar" a ideia. Um LSD 50% significa que:

• 50% do torque tem de ir para ambos os eixos (25% para cada semi-eixo, igualitariamente);
• 50% do torque pode ir para apenas um eixo.

Fazendo as contas: um eixo pode receber até 75% do torque (25% da divisão igualitária mais 50% de torque exclusivo). A proporção 75%:25% equivale a 3:1. Logo, dizer que um diferencial é 3:1 ou 50% é exatamente a mesma coisa.

Num diferencial LSD 60%, restam 40% a serem divididos igualitariamente; 20% para cada semi-eixo. A proporção é 80%:20% ou 4:1. Não é difícil calcular e/ou inferir uma fórmula para converter de uma unidade para outra.

Acoplamento viscoso

Toda a explanação acima só vale para um tipo de diferencial LSD: aquele sensível ao torque. Literalmente, a diferença de torque entre os eixos "torce" algum componente interno, forçando um acoplamento, seja por embreagens ou por engrenagens.

Mais importante: este tipo de LSD controla apenas o torque. A rotação dos dois lados pode ser bem diferente, o diferencial não se importa.

Mas também existe o LSD sensível à rotação. Ele atua quando uma grande diferença na RPM dos semi-eixos é detectada.

A implementação mecânica mais comum deste tipo de LSD (se não a única) é o VCU: unidade de acoplamento viscoso. É o que a Pajero TR4 utiliza no diferencial central, no modo 4H.

Este tipo de LSD é, a princípio, "mais inteligente" que o LSD de torque, porque ele garante tração mesmo que uma das rodas (ou dos eixos) esteja solto no ar, com torque zero. Quanto maior a diferença de rotação, mais forte ele acopla, como se fosse um LSD de proporção variável.

Devido às vantagens e simplicidade, o VCU era o "santo Graal" dos veículos de tração integral, há uns dez ou quinze anos atrás. (A TR4 foi projetada naquela época.) Hoje em dia, a tendência é usar controle de tração eletrônico, que é realmente inteligente e pode ser mais barato, já que faz uso dos mesmos circuitos e controles do freio ABS, que qualquer automóvel razoável já possui.

Isso no on-road, onde o VCU atua de forma intermitente. No off-road, o VCU nunca foi primeira opção pois estraga logo se for muito exigido. Não explode; simplesmente deixa de cumprir sua função, e não pode ser consertado, é uma unidade selada.

No caso da TR4, o VCU só é exigido no modo 4H, permanecendo idle nos outros três (2H, 4HLc e 4LLc), o que diminui nossa preocupação com sua vida útil :)