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Técnica

Tração dianteira x traseira x integral: a diferença na tocada

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Caros amigos! Bem-vindos à continuação do post “Dinâmica na pista: fundamentos essenciais“. Atendendo a pedidos, para detalhar de forma mais rica as reflexões, esta série será (bem) mais longa e alguns dos assuntos estarão em textos isolados, permitindo uma análise um pouco mais completa. Hoje, nós vamos falar sobre as diferenças no comportamento dinâmico na pista entre os carros de tração dianteira, traseira e integral.

Da mesma forma que a posição do motor e a sua consequente atuação da inércia que mencionei no texto anterior, este é um assunto com muitas nuances e interdependências. Para que vocês tenham uma visão mais ampla e esclarecida, é preciso considerar que, além do eixo motriz que falaremos hoje, a distribuição das massas (ditada especialmente pelo posicionamento do motor) e o comprimento do entre-eixos formam a tríade das características básicas que irão fazer o jogo das forças físicas no comportamento dinâmico. Posição do motor e entre-eixos serão assunto de um outro texto que irei publicar em breve.

Para não faltar com o rigor, há também o fator de balanço aerodinâmico, mas isso só vale para determinados tipos de carro de competição e exóticos.

O importante neste capítulo aqui é, primeiro, entendermos que carros de tração dianteira, traseira e integral se comportam de maneiras diferentes não apenas no momento que você esmaga o pedal do acelerador, mas em todas as etapas de uma curva – começando pelo instante em que você tira o pé do acelerador no fim do retão, na frenagem, passando pela hora de se apontar o carro para dentro em direção ao ponto de tangência e finalmente, no momento de reaceleração rumo à saída da curva.

E, segundo, é uma oportunidade para nos livrarmos de vez daquela bobagem generalista apontada pelo senso comum de que todo carro de tração dianteira (ou FWD, front wheel drive) sai de frente e todo carro de tração traseira (RWD, rear wheel drive) sai de traseira. Se você leu com atenção o primeiro tópico do texto anterior, concluiu comigo que o ajuste do conjunto dinâmico consegue até mesmo inverter o comportamento de um mesmo carro, não importando o eixo motriz ou a posição do motor. Contudo, ajustes não conseguem cancelar a física e a atuação de suas forças e entender isso é fundamental para não darmos murros em ponta de faca.

O eixo motriz é um caso similar: ele causa um fenômeno inexorável na interação entre os pneus daquele eixo e o asfalto e isso, quando comparado ao outro eixo (o passivo), resulta numa determinada tendência dinâmica em cada uma das etapas da curva. O ajuste de suspensão, pneus e freios consegue contrabalancear esta tendência natural, mas contrabalancear não significa cancelar: as forças naturais estarão agindo e influenciando de qualquer forma. Um exemplo: ao dividirmos as etapas da curva, vemos que em algumas situações um carro de tração dianteira tende a ser mais traseiro que um veículo de tração traseira – caso do pequeno Peugeot 205 GTi aí de cima.

 

Aproximação e entrada da curva

A mudança do eixo motriz que difere carros de tração dianteira e de tração traseira também altera o projeto do veículo como um todo: a distribuição de massas é fundamentalmente diferente. Enquanto o carro de tração dianteira obrigatoriamente tem o powertrain inteiro concentrado sobre o eixo frontal, o carro de tração traseira pode (1) ter motor dianteiro (ou central dianteiro), câmbio ao centro e diferencial atrás (2) motor dianteiro (ou central dianteiro) e transeixo concentrado atrás (3) motor central-traseiro, com transeixo traseiro (4) motor traseiro com transeixo à frente do bloco.

O Aston Martin Vantage V8 S tem um grande oito cilindros central-dianteiro. Mas, com transeixo traseiro, sua distribuição de massas é mais traseira: 49% sobre o eixo dianteiro, 51% sobre o traseiro.

Isso resulta em uma grande diferença em distribuição de massas: um típico hatch FWD vai apresentar cerca de 65% da massa sobre o eixo dianteiro, enquanto as demais configurações dos RWD podem variar num grande universo, como 60-40, 50-50 (muito utilizado pelos BMW), 45-55 e chegar a extremos como quase 70% das massas sobre o eixo traseiro, como nos antigo Renault Alpine e Porsche 930. Isso não apenas comanda todo o comportamento inercial que irá ditar as forças inexoráveis que falamos no texto anterior, como (1) alterará muito a carga estática e as dimensões das áreas de contato dos pneus e (2) alterará muito a dinâmica do tamanho dessas áreas de contato com as transferências de carga que ocorrem em frenagens, reacelerações e contorno de curvas. Saiba mais sobre a importância das áreas de contato dos pneus e o seu comportamento no vídeo abaixo.

Essa grande diferença do parágrafo acima resulta em uma tendência natural dos carros de tração dianteira a sobrecarregarem os pneus dianteiros e a subutilizar os traseiros. E isso, mesmo num carro urbano, não-esportivo, traz a necessidade de a suspensão ser ajustada para contrabalancear este comportamento inercial natural, como apontou nosso amigo Ricardo R37, que projeta e fabrica molas sob medida para project cars e veículos de competição.

Por isso, por mais estranho que pareça, conceitualmente os carros de tração dianteira tendem a ser ajustados para serem menos sub-esterçantes que os de tração traseira em suas cargas de mola e amortecedores. Não que se necessite um grande esforço para isso, pois (1) a área de contato dos pneus traseiros deles já é menor pelo fato de a traseira ser leve e (2) a diferença de distribuição de massa sobre cada eixo, sozinho, já deixa a carga da suspensão traseira de um carro de tração dianteira proporcionalmente mais firme (o que resulta em uma dinâmica menos sub-esterçante). E os engenheiros sequer podem pensar em reduzir muito essa carga, pois precisam considerar o acréscimo de bagagens e de passageiros.

Só que isso cobra um preço quando o aspirante a piloto leva o carro de tração dianteira para a pista. Precisamente num momento crítico de transferência de carga diagonal: a entrada de curvas de média e de alta em que o piloto precisa rapidamente aliviar o pé do acelerador ou entrar com leve pressão no pedal de freio. A transferência de carga diagonal resultante desta ação reduz rapidamente a área de contato dos pneus traseiros, que já era pequena. E com pouca carga, os pneus assumem um comportamento sensível e instável – a quebra do limite de tração ocorre de forma mais dramática e menos comunicativa.

Isso explica por que os carros de tração dianteira são tão mais perigosos ao fenômeno do lift off oversteer, que é a repentina traseirada que o veículo dá quando o motorista tira o pé repentinamente do acelerador no meio de uma curva veloz feita no limite. Esse fenômeno pode (e é) utilizado a favor de pilotos experientes, mas é uma faca de dois gumes.

O lift off oversteer também pode se apresentar em carros de tração traseira e até integral, em especial aqueles com diferencial de deslizamento limitado (LSD) no eixo traseiro com atuação do tipo 1.5 way ou 2 way, que também atuam quando não há carga do motor (coasting). Não se preocupe se esse parágrafo te deixou confuso, também teremos uma matéria falando sobre como o LSD altera a dinâmica em carros de tração dianteira, traseira e integral.

Num carro de tração traseira, temos um quadro misto: por um lado, a atuação do freio motor no eixo traseiro tende a saturar mais os pneus traseiros, em especial quando o sobre-esterço já se encontra num quadro crítico. Mas por outro lado, os RWD são (1) mais bem distribuídos de massa sobre cada eixo, o que (2) deixa a suspensão traseira com uma carga resultante mais complacente e (3) deixa as áreas de contato dos pneus traseiros maiores, resultando em mais aderência e maior previsibilidade dinâmica. Então, é mais difícil de um carro de tração traseira apresentar uma repentina transferência de carga que cause um lift off oversteer dramático – vale se atentar, contudo, a carros leves como o Miata, Chevette e Alfa Romeo GTV.

Por isso, de forma geral, no momento específico da entrada de curvas de alta em que se tira o pé do acelerador ou de média-alta – peguemos por exemplo, o Laranjinha, em Interlagos –, um carro de tração dianteira vai tender a soltar muito mais a traseira que um carro de tração traseira. Atenção a isso, portanto! Confira o vídeo abaixo.

Muitas fabricantes, tanto de FWD quanto de RWD, buscaram mitigar esse comportamento assustador com dois mecanismos de compensação: um ajuste estático de convergência no eixo traseiro e um projeto de suspensão que apresente uma comportamento de assumir ainda mais convergência quando aplicada carga – é o caso do famoso eixo Weissach da Porsche. O carro ficou mais seguro, mas perdeu um pouco do balé veloz que era usado a favor por parte de pilotos experientes.

Nas entradas de curva de média-baixa ou de baixa, contudo, todos os tipos de eixo motriz apresentam comportamento similar: neste cenário, a massa total e o entre-eixos contabilizam com muito mais forças – e é um esforço dramático demais para os pneus dianteiros darem conta num raio tão curto. Em curvas mais trancadas, meio que tanto faz se o carro é tração dianteira, traseira ou integral, todos serão bem similares e tenderão ao sub-esterço.

Para se tomar nota, os carros de tração nas quatro rodas terão um comportamento misto, dependendo mais do tipo de projeto: um Haldex se comportará como um tração dianteira, um Skyline ou um Audi R8, ambos com distribuição de torque muito mais traseiro, se comportarão mais como um tração traseira. Nós temos uma matéria falando sobre os tipos de 4×4 que recomendo ao extremo a leitura: clique aqui para conferir.

 

Saída de curva

OK, então estamos passando pelo ponto de tangência, beliscamos a zebra de dentro, hora de voltar a buscar o acelerador. Aqui temos diferenças importantes.

No momento de saída de curva, o carro de tração dianteira sofre com a sobrecarga de funções: os pneus frontais acumulam a função de esterçar e de tracionar o veículo. Por isso, exigem uma aceleração mais progressiva e bem calculada, pois a tendência inevitável dessa sobrecarga é o sub-esterço. Para piorar, quanto mais o carro tracionar, mais ele transfere carga para trás, reduzindo as áreas de contato dos pneus dianteiros e, consequentemente, sua reserva de aderência.

Já o carro de tração traseira fica com as funções bem divididas: dianteiros esterçam, traseiros tracionam. Por isso que, tradicionalmente, esta é a configuração ideal e quase sempre mais veloz para velocidade de circuito no asfalto, muitas vezes até melhor que os de tração integral. É claro, isso em condições de pista seca. Na chuva, a tendência é justamente a oposta: os carros de tração integral e de tração dianteira apresentam grande vantagem em relação aos de tração traseira. Nós temos uma matéria inteira dedicada a explicar como isso acontece – confira aqui.

Contudo, há uma circunstância pouco comentada e específica para os carros de tração traseira e motor dianteiro: a roda motriz que receberá o maior torque no exato instante em que você busca o pedal do acelerador na saída da curva será a que menos possui carga vertical – a traseira do lado interno da curva.

No momento exato em que se busca o pedal do acelerador, a roda de menor carga receberá a maior parte do torque do motor. Com a transferência de carga ocorrida pela aceleração longitudinal, os pneus traseiros vão ganhando carga, aumentando progressivamente a capacidade de tracionamento

É por isso que, considerando dois carros de motor dianteiro, um de tração dianteira e outro de tração traseira, não necessariamente o último irá sempre tracionar melhor que o primeiro, especialmente no caso de dois carros com diferencial sem autoblocante (open diff). Dependendo da forma como o carro está ajustado, pode acontecer que um FWD tracione melhor que um RWD na saída de curva, ainda que não seja a tendência natural.

Vale tomar nota de que este é um cenário incomum, porque depende de ao menos dois fatores: o FWD estar ajustado no ponto ideal de escorregamento do eixo traseiro, permitindo que o piloto acelere mais e esterce menos, e de o RWD não conseguir uma rampa de transferência de carga para o eixo traseiro suficientemente rápida.

O melhor exemplo é este duelo do Hot Version entre um Honda Prelude (tração dianteira) e um Honda S2000 (tração traseira), ambos aspirados e preparados de forma similar. A tendência seria a de que o S2000 tracione melhor nas saídas de curva que o Prelude. Mas o que temos é uma verdadeira salada: em algumas curvas, o Prelude briga com a dianteira, em outras, ele claramente traciona melhor e despacha o S2000, que briga com a traseira tentando acompanhá-lo e não consegue deslanchar no mesmo ritmo. No fim do dia, o S2000 não conseguiu acompanhar o ritmo do FWD e, por isso, perdeu o duelo. Cuidado com verdades universais.

Na saída de curva, há diferença de abordagem fundamental entre os FWD e os RWD: para corrigir uma saída de traseira num carro de tração dianteira, você sempre precisa acelerar. Sempre. Com isso, você causa uma transferência de carga vertical que dá mais aderência aos pneus traseiros – e na prática, o eixo motriz dianteiro “puxa” o carro para a direção correta.

Num carro de tração traseira, o caminho é diferente. Quase sempre deve-se preservar a aceleração (ou, no máximo, aumentá-la sensivelmente) e corrigir apenas no volante – o recurso de se acelerar para transferir carga vertical aos pneus traseiros e assim dar aderência a eles, fica extremamente limitado porque os pneus do eixo motriz já estão no limite da tração. Por isso, neste caso, esmagar o pedal da direita vai fazer a saída de traseira apenas piorar. Tanto que, no drifting, o piloto faz uso de três recursos para aumentar o ângulo de guinada numa curva: ou acelera mais, ou contra-esterça menos, ou usa o freio de mão.

Voltando aos FWD. A desvantagem conceitual dos carros de tração dianteira, na prática, traz a necessidade de uma abordagem radical no ajuste de equilíbrio dinâmico quando o carro tem uma proposta de pista: o carro é ajustado para ter a traseira a mais solta possível no passo de curva, o que automaticamente faz com que o volante precise ser menos esterçado. Assim, você redistribui o stress: os pneus dianteiros esterçam menos, podem acelerar mais (eixo motriz) e o carro desenvolve mais velocidade. Isso é feito com uma série de ajustes combinados: mais pressão nos pneus traseiros (para reduzir a área de contato), mais carga de suspensão na traseira, mais cáster e cambagem na dianteira, alinhamento divergente no eixo traseiro, etc.

Esse tipo de regulagem traz uma consequência inesperada pro senso comum: um carro de tração dianteira ajustado para ser rápido no autódromo tende a ser mais assustador de ser pilotado que um carro de tração traseira, porque ele literalmente está escorregando de lado em todas as etapas da curva, incluindo as frenagens. Veja este onboard do Uno da Racer, abaixo. E isso o deixa também perigoso: nessa configuração acertada para pista, qualquer necessidade imprevista de se tirar o pé repentinamente no meio da curva causa uma perda de controle muito difícil de ser recuperada.

Uma vantagem fundamental dos carros de tração traseira nas saídas de curva é, além das áreas de contato dos pneus traseiros crescerem com a transferência de carga longitudinal ao longo da saída de curva (trazendo mais aderência para o eixo motriz), existe um ponto fino de deslizamento dos pneus em que você consegue tracionar e ainda controlar a atitude de guinada do veículo. Propriamente não é o drift, mas sim o que a velha guarda chama de “derrapagem controlada”. Podemos ver como é positiva esta atitude do carro neste vídeo do AE86 de Keiichi Tsuchiya virando hot laps.

 

Saída de curva nos 4×4: a salada

E os carros de tração nas quatro rodas nas saídas de curva, como são? Novamente, depende totalmente do tipo de sistema 4×4. Mas, deixando de lado os utilitários e nos focando na dinâmica no asfalto, temos essencialmente dois cenários: os 4×4 configurados mecanicamente e eletronicamente para, na maioria dos cenários, enviar mais torque para as rodas traseiras (mais raro, como os Nissan Skyline, Audi R8 e Porsche 911 Turbo) e os que são o contrário e mais comum, enviando mais torque para as rodas dianteiras na maior parte das vezes.

Vamos chamá-los aqui de 4x4F (mais dianteiro) e 4x4R (mais traseiro), para facilitar a descrição.

A exótica configuração do GT-R R35: o cardã do meio vai para o transeixo que fica no eixo traseiro. E de lá sai outro cardã para o eixo dianteiro, que recebe uma porcentagem menor do torque do motor.

Por trás dessa filosofia existem diferentes diretrizes de projeto. Os 4x4F não-utilitários são sistemas desenvolvidos para atender a ao menos um destes pontos: (1) obter o máximo tracionamento em piso escorregadio, como gelo ou barro (2) poder desacoplar o eixo traseiro em alguns cenários (como velocidade constante ou direção urbana), aumentando a eficácia energética pela redução das perdas parasitas do sistema de transmissão (3) economia de custos, pois permite-se o uso de sistemas sem diferencial central, caso do Haldex (4) maior previsibilidade dinâmica para a média dos motoristas.

E os carros 4x4R, que enviam mais torque para o eixo de trás? Direção esportiva, ponto final. São carros que buscam o mesmo equilíbrio em freada e na entrada de curva de um carro de tração traseira, e um balanço dinâmico próximo aos RWD nas saídas de curva – contudo, maximizando a capacidade de tração utilizando todos os pneus, prevenindo cenários como o do duelo do Prelude e do S2000 que comentamos lá em cima. E preservando performance avassaladora na chuva, pois, o fato de ele priorizar a tração traseira não significa que em todos os cenários o maior torque será enviado para as rodas de trás.

Os 4x4F se comportam essencialmente como um tração dianteira nas saídas de curva. Com um pouco menos de sub-esterço, mas não uma diferença tão grande. Já os 4x4R se comportam como um tração traseira que você pode ser mais inconsequente com o pedal da direta, pois é bem mais difícil de se quebrar o limite da tração. Contudo, mesmo os 4x4R apresentam uma pequena tendência ao sub-esterço de forma geral, e só irão apresentar uma tocada mais sobre-esterçante quando você passar do limite de tração. Ou quando apresentam um LSD muito agressivo na traseira (falaremos sobre isso mais para a frente).

Contudo, há um ponto interessante: quando o limite da tração é quebrado num 4×4, o nível de controle e mesmo de performance que você consegue ter é muito específico dessa configuração. E isso fica ainda mais claro nos sistemas modernos, com vetorização de torque – entenda mais sobre o assunto nesta matéria.

Quando comparamos esportivos de tração traseira contra de tração integral, não há grandes mistérios: de forma geral, os carros de tração traseira levam vantagem em curvas e em autódromos de média e de alta velocidade por apresentarem menos sub-esterço, e os de tração integral costumam se dar melhor em curvas, trechos e autódromos de baixa velocidade, pois conseguem se deslanchar com muito mais tração nas saídas destas curvas trancadas.


Colaboraram para a produção desta matéria: Eduardo Cenci e Ricardo Gouveia (R37)

 

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