Sistemas Mecânicos Automotivos 2009

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Sistemas Mecânicos Automotivos – Carlo Giuseppe Filippin 
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ 
 
 
 
 
 
 
 
 
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
 
Disciplina: Sistemas Mecânicos Automotivos 
Professor: Carlo Giuseppe Filippin, M. Eng. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sistemas Mecânicos Automotivos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sistemas Mecânicos Automotivos – Carlo Giuseppe Filippin 
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ÍNDICE 
 
1 HISTÓRICO DO AUTOMÓVEL .......................................................................................10 
1.1 História dos Logotipos de Fabricantes de Automóveis............................................37 
1.2 Cronologia ...............................................................................................................60 
2 dinâmica de marcha.........................................................................................................63 
2.1 Rendimento .............................................................................................................67 
2.2 Componentes do Trem Motriz .................................................................................67 
2.3 Disposição do Trem Motriz ......................................................................................67 
2.4 Objetivo do Trem Motriz ..........................................................................................68 
2.4.1 Resistências ao Movimento .................................................................................68 
2.5 Força Trativa ...........................................................................................................73 
2.5.1 Variação da Força Trativa Com a Velocidade......................................................73 
2.5.2 Curvas de Performance .......................................................................................75 
2.5.3 Curvas de Potência Constante ............................................................................75 
2.5.4 Curvas de Potência e Torque ..............................................................................78 
2.6 Determinação do Conjunto de Relações de Transmissão de uma Caixa de 
Engrenagens ......................................................................................................................79 
2.7 Equação de Equilíbrio de Forças.............................................................................82 
2.8 Configurações .........................................................................................................83 
2.8.1 Características das principais configurações: ......................................................89 
3 EMBREAGEM E ACOPLAMENTOS ...............................................................................95 
3.1 Embreagem de Fricção ...........................................................................................95 
3.2 Torque Transmissível ..............................................................................................96 
3.3 Embreagem de Fricção Cônica ...............................................................................97 
3.4 Outras Configurações de Embreagens por Atrito ....................................................98 
3.5 Embreagens Eletromagnéticas..............................................................................102 
3.6 Embreagem Hidráulica ..........................................................................................103 
4 CAIXAS DE TRANSMISSÃO.........................................................................................108 
4.1 Tipos......................................................................................................................108 
4.1.1 Caixa de transmissão por engrenamento por deslocamento.............................109 
4.1.2 Caixas de transmissão por engrenamento constante ........................................110 
4.1.3 Caixas de transmissão por engrenamento constante sincronizada ...................113 
4.1.4 Caixas de transmissão direta e indireta .............................................................117 
4.1.5 Caixa de transmissão com eixos intermediários opostos ..................................118 
4.1.6 Caixa de transmissão epicíclica.........................................................................120 
4.1.7 Caixa de transmissão automática ......................................................................122 
4.2 Transmissões Auxiliares........................................................................................131 
4.3 Conversores de Torque.........................................................................................136 
4.4 Transmissões Continuamente Variáveis ...............................................................139 
5 EIXO MOTRIZ ...............................................................................................................142 
5.1 Tipos......................................................................................................................142 
5.2 Velocidade.............................................................................................................142 
5.3 Configurações .......................................................................................................143 
5.3.1 Eixo motriz com simples redução ......................................................................143 
5.3.2 Eixo motriz com dupla redução..........................................................................144 
5.3.3 Eixo motriz com redução nos cubos ..................................................................146 
5.3.4 Eixo motriz de dupla redução com dupla velocidade .........................................147 
5.4 Diferencial .............................................................................................................149 
5.4.1 Diferencial aberto...............................................................................................151 
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5.4.2 Eixo bloqueado ..................................................................................................153 
5.4.3 Diferencial com deslizamento controlado ..........................................................154 
6 TRAÇÃO 4X4, 6x4 E INTEGRAL ..................................................................................161 
6.1 Controle de Tração................................................................................................171 
7 JUNTAS UNIVERSAIS ..................................................................................................176 
 
 
ÍNDICE DE FIGURAS 
 
 
Figura 1: Pictografia Sumeriana de um veículo com rodas, 3500 a.C. ..................................11 
Figura 2: Veículo a vapor de Nicholas Cugnot, 1771.............................................................12 
Figura 3: Carruagem a vapor de Richard Trevithick, 1800. ...................................................12 
Figura 4: Veículo de Gottlieb Daimler com motro à combustão interna, 1885. ......................13 
Figura 5: Veículo de Karl Benz com motro à combustão interna, 1885. ................................13 
Figura 6: O primeiro veículo de Daimler. ...............................................................................14 
Figura 8: Henry Ford e o Quadriciclo, de 1896. .....................................................................16 
Figura 9: Ford Modelo A de 1903. .........................................................................................17 
Figura 10: Henry Ford e o Modelo T de 1908. .......................................................................17 
Figura 11: Linha de montagem da Ford.................................................................................17 
Figura 12: A fábrica da Ford Motor Company em Highland Park, em 1918...........................18Figura 13: O piloto Ralph DePalma e seu Packard V-12 in 1919. .........................................20 
Figura 14: Lancia Lambda, com carroceria monobloco e suspensão dianteira independente.
.........................................................................................................................................20 
Figura 15: Transmissão automática para caminhões. ...........................................................21 
Figura 16: Pierce-Arrow Silver Arrow 1933 V 12 ...................................................................22 
Figura 17: Chrysler Airflow 1935, 8 cilindros em linha, 5.3 litros, 138 HP..............................23 
Figura 18: Peugeot 402, 2.0 litros desenvolvendo 55 CV......................................................23 
Figura 19: BMW 307 1956 e BMW Z4.................................................................................24 
Figura 20: Chevrolet SSR e Chevrolet Pick-up 1951 ..........................................................24 
Figura 21: Chrysler PT Cruiser. .............................................................................................24 
Figura 22: Protótipos do KDF wagen construídos onde se percebe as portas abrindo-se para 
trás...................................................................................................................................25 
Figura 23: O Kommandeurwagen, veículo militar com base na plataforma do Sedan. .........26 
Figura 24: O Kübelwagen, veículo militar. .............................................................................26 
Figura 25: O Schwimmwagen, veículo militar anfíbio. ...........................................................26 
Figura 26: Bantam 40 BRC....................................................................................................30 
Figura 27: Willys MA..............................................................................................................30 
Figura 28: Ford Pigmy ...........................................................................................................30 
Figura 29: Willys MB..............................................................................................................31 
Figura 30: CJ-2A....................................................................................................................31 
Figura 31: CJ-3A....................................................................................................................32 
Figura 32: CJ-3B....................................................................................................................32 
Figura 33: Jeep modelo CJ-5.................................................................................................32 
Figura 34: CJ-7 ......................................................................................................................33 
Figura 35: Pneu diagonal.......................................................................................................34 
Figura 36: Pneu radial. ..........................................................................................................34 
Figura 37: Estrutura de um pneu. ..........................................................................................35 
Figura 38: Pneu diagonal sem carga e área de contato com o piso. .....................................36 
Figura 39: Pneu diagonal com carga e área de contato com o piso. .....................................36 
Figura 40: Comportamento em curva do pneu diagonal. .......................................................36 
Figura 41: Pneu radial sem carga e área de contato com o piso...........................................36 
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Figura 42: Pneu radial com carga e área de contato com o piso...........................................37 
Figura 43: Comportamento em curva do pneu radial.............................................................37 
Figura 44: Logotipo Alfa Romeo. ...........................................................................................38 
Figura 45: Logotipo Aston Martin...........................................................................................38 
Figura 46: Logotipo Audi........................................................................................................39 
Figura 47: Logotipo BMW. .....................................................................................................40 
Figura 48: Logotipo Buick. .....................................................................................................41 
Figura 49: Logotipo Cadillac. .................................................................................................42 
Figura 50: Logotipo Chevrolet................................................................................................43 
Figura 51: Logotipo Chrysler..................................................................................................43 
Figura 52: Logotipo Citroën. ..................................................................................................43 
Figura 53: Logotipo Dodge. ...................................................................................................43 
Figura 54: Logotipo Ferrari. ...................................................................................................44 
Figura 55: Logotipo FIAT. ......................................................................................................45 
Figura 56: Logotipo Ford........................................................................................................45 
Figura 57: Logotipo Gurgel. ...................................................................................................47 
Figura 58: Logotipo Honda. ...................................................................................................47 
Figura 59: Logotipo Jeep. ......................................................................................................47 
Figura 60: Logotipo Lamborghini. ..........................................................................................47 
Figura 61: Logotipo Lotus. .....................................................................................................48 
Figura 62: Logotipo Maserati. ................................................................................................48 
Figura 63: Logotipo Mazda. ...................................................................................................49 
Figura 64: Logotipo Mercedes-Benz......................................................................................49 
Figura 65: Logotipo Mitsubishi. ..............................................................................................50 
Figura 68: Logotipo Peugeot..................................................................................................52 
Figura 69: Logotipo Porsche..................................................................................................52 
Figura 70: Logotipo Quadrifoglio............................................................................................53 
Figura 71: Logotipo Renault...................................................................................................53 
Figura 72: Logotipo Rolls Royce............................................................................................54 
Figura 73: Logotipo Saab.......................................................................................................55 
Figura 74: Logotipo Subaru. ..................................................................................................56 
Figura 75: Logotipo Volkswagen............................................................................................56 
Figura 76: Logotipo Volvo. .....................................................................................................58Figura 77: Logotipo Willys......................................................................................................59 
Figura 78: Curvas típicas de um motor ciclo Otto apresentando a potência máxima e o 
torque máximo. ..............................................................................................................64 
Figura 79: Curvas típicas de um motor Diesel apresentando a potência máxima e o torque 
máximo. Com a indicação da curva de consumo de combustível pode-se determinar a 
faixa ótima de funcionamento. A seleção do trem motriz deve ser feita de modo a manter 
o motor funcionando preferencialmente na faixa de consumo ótimo...............................65 
Figura 80: Curva de desempenho de um veículo, apresentado o desenvolvimento das 
velocidades em cada marcha em função da rotação do motor. Nota-se a faixa de 
utilização do veículo em cada marcha, em função dos limites mínimos e máximos de 
rotação recomendados para o motor, e a faixa econômica, onde o consumo de 
combustível é mínimo. .....................................................................................................66 
Figura 81: Curva de resistência ao rolamento de um ônibus comparando o desempenho do 
veículo equipado cm pneus diagonais (convencionais) e com pneus radiais. Nota-se o 
menor atrito gerado pelos pneus radiais, que para a velocidade de 80 km/h chega a 
consumir 30 CV a menos que os pneus diagonais. .........................................................71 
Figura 82: Curva de resistência aerodinâmica de um ônibus em função da velocidade, 
comparando-se a diminuição do arraste aerodinâmico conseguido com a melhora do 
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coeficiente de penetração aerodinâmica do veículo, que chega a ser de 42% a 80 km/h.
.........................................................................................................................................71 
Figura 83: Curva de resistência total de um ônibus apresentando-se a potência consumida 
em função da velocidade desenvolvida e das características de rampa a ser superada.72 
Figura 84: Curva de performance. .........................................................................................74 
Figura 85: Curva de performance. .........................................................................................76 
Figura 86: Curva de potência constante, representando a situação ideal onde o veículo teria 
infinitas relações de transmissão, com o motor trabalhando sempre na melhor faixa de 
consumo ou de desempenho...........................................................................................78 
Figura 87: Curva de potência e de torque do motor. .............................................................79 
Figura 88: Curva de desempenho de um caminhão-trator com caixa de câmbio de 10 
marchas e um eixo motriz de simples redução................................................................82 
Figura 89: Tração dianteira com motor dianteiro. ..................................................................84 
Figura 90: Tração traseira com motor traseiro transversal. ...................................................84 
Figura 91: Tração traseira com motor traseiro longitudinal....................................................85 
Figura 92: Tração traseira com motor traseiro transversal. ...................................................85 
Figura 93: Tração traseira com motor traseiro transversal. ...................................................85 
Figura 94: Tração traseira com correntes. .............................................................................86 
Figura 95: Tração traseira com suspensão De Dion..............................................................86 
Figura 96: Tração traseira com motor central. .......................................................................87 
Figura 97: Tração dianteira com motor dianteiro transversal.................................................88 
Figura 98: Tração dianteira com motor dianteiro longitudinal. ...............................................88 
Figura 99: Tração integral com motor dianteiro longitudinal. .................................................89 
Figura 100: Variante da configuração Standard com tração traseira, motor dianteiro 
longitudinal e caixa de câmbio traseira. ...........................................................................90 
Figura 101: Configuração Standard com tração traseira, motor dianteiro longitudinal. .........91 
Figura 102: Configuração com motor e tração traseiros. .......................................................92 
Figura 103: Configuração com tração dianteira e motor dianteiro transversal.......................93 
Figura 104: Clássica configuração com tração 4x4 parcial com motor dianteiro longitudinal.94 
Figura 105: Esquema de acoplamento por embreagem........................................................95 
Figura 106: Esquema de acoplamento por embreagem de fricção. ......................................95 
Figura 107: Acionamento hidráulico de embreagem de fricção. Ao acionar o pedal o condutor 
comuta a válvula que permite o enchimento do cilindro hidráulico que por sua vez aciona 
a embreagem. Ao liberar o pedal da embreagem o condutor comuta a válvula para a 
posição de esvaziamento do cilindro que libera a embreagem. ......................................96 
Figura 108: Esquema de isolamento de vibrações em embreagem de fricção......................97 
Figura 109: Esquema de acoplamento por embreagem cônica de fricção. ...........................97 
Figura 110: Esquema de acoplamento por embreagem multidisco de fricção.......................98 
Figura 111: Embreagem multidisco – com dois discos - aplicada em motor Diesel de 
caminhão pesado. ...........................................................................................................99 
Figura 112: Esquema de acoplamento por embreagem com mola tipo diafragma................99 
Figura 113: Embreagem de diafragma de acionamento inverso (puxando). Permite o 
acionamento de sincronizador auxiliar na entrada da caixa de câmbio através do mesmo 
mecanismo. ...................................................................................................................100 
Figura 114: Esquema de acoplamento por embreagem Borg & Beck. ................................101 
Figura 115: Esquema de acoplamento por embreagem de discos em banho de óleo. .......101 
Figura 116: Esquema de acoplamento por embreagem centrífuga. ....................................102 
Figura 117: Esquema de acoplamento por embreagem por corrente parasita. ...................102 
Figura 118: Esquema de acoplamento por embreagem eletromagnética Ferlec.................103 
Figura 119: Esquema de acoplamento por embreagem hidráulica......................................104 
Figura 120: Esquema de um rotor de uma embreagem hidráulica. .....................................105 
Figura 121: Esquema de acoplamento por embreagem hidráulica......................................106 
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Figura 122: Disco e platô de embreagem de fricção. ..........................................................107 
Figura 123: Volante do motor sobre o qual se acoplam o disco e platô de embreagem de 
fricção. ...........................................................................................................................107 
Figura 124: Esquema de uma caixa de câmbio...................................................................108 
Figura 125: Esquema de uma caixa de câmbio por deslocamento de engrenagens...........109 
Figura 126: Caixa de câmbio por deslocamento de engrenagens.......................................110 
Figura 127: Esquema de caixa de câmbio por engrenamento constante. ...........................111Figura 128: Caixa de câmbio mista. ....................................................................................111 
Figura 129: Caixa de câmbio continuamente engrenada, exceto a primeira marcha. .........112 
Figura 130: Mecanismos de seleção de marcha. ................................................................112 
Figura 131: A selector fork / Ball-type. .................................................................................113 
Figura 132: Mecanismos de sincronização de carga constante, podendo ser aplicados 
externa ou internamente às engrenagens a sincronizar. ...............................................113 
Figura 133: Mecanismo de sincronização tipo "baulk”; (Vauxhall Motors)...........................114 
Figura 134: Mecanismo sincronizador com anéis sincronizadores postiços........................114 
Figura 135: Mecanismo sincronizador com cone duplo postiço (Smiths Industries)............115 
Figura 136: Mecanismo sincronizador com cone duplo postiço (ZF D-series).....................115 
Figura 137: Mecanismo de sincronização Porsche. ............................................................115 
Figura 138: Mecanismo de sincronização Scania: 1. Engrenagem; 2. Luva acionadora; 3. 
Luva de engate; 4. Engrenagem; Sistema de travamento - marcha engatada ..............116 
Figura 139: Caixa de câmbio totalmente indireta de quatro marchas com a redução final do 
eixo motriz acoplada diretamente no eixo secundário da caixa.....................................118 
Figura 140: Caixa de câmbio de veículo de passageiros com 5 velocidades, com marcha 
direta (ZF Synchroma S5-31). 1 – Eixo de entrada; 2 – Eixo secundário; 3 – Haste de 
acionamento; 4 – Eixo intermediário; 5 – Eixo de saída. ..............................................118 
Figura 141: Caixa de câmbio com eixos intermediários opostos (Fuller).............................119 
Figura 142: Caixa de câmbio com eixos intermediários opostos (Rockwell). ......................119 
Figura 143: Esquema de funcionamento de uma transmissão epicicloidal. ........................122 
Figura 144: Transmissão automática para caminhões, ônibus e veículos especiais com 
retarder integrado (ZF Ecomat 5 HP 500). 1 Conversor de torque hidrodinâmico com 
lock-up; 2 Retarder hidrodinâmico; 3 Conjunto planetário com 5 velocidades; 4 Bomba de 
óleo; 5 Controle da transmissão. ...................................................................................123 
Figura 145: Caixa de câmbio automática Borg-Wamer 65. .................................................124 
Figura 146: Caixa de câmbio convencional com acionamento automático. ........................125 
Figura 147: Caixa de câmbio convencional com acionamento automático. ........................126 
Figura 148: Motor e caixa de câmbio convencional de motocicleta.....................................126 
Figura 149: Caixa de câmbio automática.............................................................................127 
Figura 150: Diagrama de processo de estratégias de mudança de marcha no câmbio 
Tiptronic. ........................................................................................................................127 
Figura 151: Diagrama de desempenho da caixa de câmbio automática de 5 velocidades ZF 5 
HP 18.............................................................................................................................128 
Figura 152: Sistema de controle da caixa de câmbio automática AP. .................................129 
Figura 153: Sistema de controle eletrônico de transmissão. ...............................................129 
Figura 154: Esquema da caixa de câmbio automática ZF 5 e ZF 6 HP 5000......................130 
Figura 155: Caixa de câmbio SCANIA com 10 marchas (5 x 2) empregando grupo redutor. 1 
- Árvore principal; 2 -Caixa de mudanças principal; 3 - Seção planetária; 4 - Árvore de 
saída. .............................................................................................................................131 
Figura 156: Caixa de câmbio ZF - VOLVO, Mercedes-Benz - com 16 marchas (2x4x2) 
empregando splitter e grupo redutor e integral retarder (ZF-16 S 220 Ecosplit). ...........132 
Figura 157: Caixa de câmbio VOLVO com 14 marchas (2 + (2 x 3 x 2) empregando splitter e 
grupo redutor. ................................................................................................................132 
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Figura 158: Caixa de câmbio VOLVO com 14 marchas (2 + (2 x 3 x 2) empregando splitter e 
grupo redutor. ................................................................................................................133 
Figura 159: Caixa de câmbio VOLVO com 14 marchas (2 + (2 x 3 x 2) empregando splitter e 
grupo redutor. ................................................................................................................133 
Figura 160: Caixa de câmbio VOLVO com 14 marchas (2 + (2 x 3 x 2) empregando splitter e 
grupo redutor. ................................................................................................................134 
Figura 161: 1 Árvore secundária; 2 Engrenagem solar; 3 Porta-planetárias; 4 Rolamento de 
agulhas; 5 Engrenagem planetária; 6 Coroa; 7 Disco de acionamento; 8 Cubo de 
sincronização; 9 Dispositivo de sincronização; 10 Luva de engate; 11 Árvore de saída; 12 
Engrenagem acionadora; 13 Rolamento de esferas; 14 Sensor de velocidade; 15 
Acionamento do velocímetro; 16 Flange de acoplamento. ............................................135 
Figura 162: Acionamento de grupos redutores planetários. ................................................136 
Figura 163: Conversor de torque hidrodinâmico com lockup. 1- Lockup; 2 – Turbina; 3 - 
Bomba; 4 – Estator; 5 – Roda livre. ...............................................................................137 
Figura 164: Conversor de torque Trilok (curva de desempenho típica para veículo de 
passageiros). .................................................................................................................137 
Figura 165: Conversor de torque. ........................................................................................137 
Figura 166: Conversor de torque Allison..............................................................................138 
Figura 167: Transmissão continuamente variável do Ford CTX 811. ..................................139 
Figura 168: Transmissão Variomatic com correia (CVT). ....................................................140 
Figura 169: Transmissão Variomatic Van Doorne (CVT).....................................................140 
Figura 170: Transmissão continuamente variável por polias cônicas e correia metálica.....141 
Figura 171: Transmissão continuamente variável por rodas de atrito. ................................141 
Figura 172: Redução simples por engrenamento cônico hipoidal. ......................................144 
Figura 173: Dupla redução por engrenamento cilíndrico + engrenamento cônico...............145 
Figura 174: Dupla redução por parafuso sem-fim + engrenamento epicicloidal (Kirkstall). .145 
Figura 175: Dupla redução por engrenamento cônico + duplo engrenamento cilíndrico. ....145 
Figura 176: Dupla redução por engrenamento cônico + engrenamento epicicloidal duplo..146 
Figura 177: Dupla redução por engrenamento cônico + engrenamento cilíndrico...............146 
Figura 178: Redução nos cubos por engrenamento cilíndrico.............................................146 
Figura 179: Redução nos cubos por engrenamento epicicloidal. ........................................147 
Figura 180: Redução nos cubos por engrenamento cônico.................................................147 
Figura 181: Dupla redução com dupla velocidade...............................................................148Figura 182: Eixo motriz de caminhão pesado com redução nos cubos por engrenamento 
epicicloidal. ....................................................................................................................148 
Figura 183: Carcaças de eixos motrizes..............................................................................148 
Figura 184: Esquema de eixo motriz com diferencial. .........................................................149 
Figura 185: Sistema diferencial. ..........................................................................................151 
Figura 186: Esquemas de diferencial aberto. ......................................................................151 
Figura 187: Diferencial aberto por engrenamento cônico e por engrenamento epicicloidal.152 
Figura 188: Diferencial aberto por engrenamento epicicloidal com distribuição desigual de 
torque e velocidade entre os semi-eixos........................................................................152 
Figura 189: Diferencial aberto com engrenagens cônicas. ..................................................153 
Figura 190: Bloqueio manual de diferencial por acionamento pneumático, bloqueando um 
semi-eixo na carcaça diferencial....................................................................................153 
Figura 191: Bloqueio manual de diferencial por acionamento pneumático, bloqueando uma 
planetária na carcaça diferencial. ..................................................................................154 
Figura 192: Bloqueio manual de diferencial por acionamento pneumático, bloqueando uma 
planetária na carcaça diferencial. ..................................................................................154 
Figura 193: Diferencial autoblocante. ..................................................................................155 
Figura 194: Diferencial autoblocante Dana Trac-Loc™. ......................................................156 
Figura 195: Diferencial autoblocante Salisbury....................................................................157 
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Figura 196: Diferencial autoblocante ENSIMEC Full-Lock...................................................158 
Figura 197: Diferencial Inteligente Kaiser. ...........................................................................158 
Figura 198: Diferencial autoblocante Torsen™....................................................................159 
Figura 199: Diferencial autoblocante Torsen II™.................................................................159 
Figura 200: Diferencial viscoso instalado entre semi-eixo e carcaça do eixo. .....................160 
Figura 201: Diferencial viscoso instalado entre semi-eixo e semi-eixo. ...............................160 
Figura 202: Diferencial autoblocante ZF. .............................................................................161 
Figura 203: Sistema de tração integral do Daimler UNIMOG. .............................................162 
Figura 204: Sistema de tração 4x4 do FIAT Campagnolo. ..................................................163 
Figura 205: Sistema de tração integral do Audi Quattro. .....................................................163 
Figura 206: Diferenciais viscosos e Torsen empregados como diferenciais centrais em 
sistemas de tração integral. ...........................................................................................164 
Figura 207: Caixa de transferência com reduzida empregando engrenagens.....................165 
Figura 208: Caixa de transferência e diferencial central do BMW 525iX. ............................166 
Figura 209: Sistema de transmissão integral do BMW 525iX. .............................................166 
Figura 210: Vantagem da tração integral e 4x4 na subida de rampa e em pisos lisos. .......167 
Figura 211: Comparação entre tração integral e dianteira, e entre pneus de verão e de 
inverno. ..........................................................................................................................167 
Figura 212: Sistema de tração 6x4 de caminhões...............................................................168 
Figura 213: Sistema de suspensão e tração 6x4 tipo boogie (Scammell Routeman)..........168 
Figura 214: Sistema de tração 6x4 de caminhão mostrando os dois eixos motrizes e o 
diferencial central (aqui deslocado para a parte anterior do conjunto). .........................168 
Figura 215: Sistema de tração 6x4 de caminhões...............................................................169 
Figura 216: Sistema de tração 4x4 de veículo leve com motor dianteiro transversal. .........169 
Figura 217: Esquema geral de uma transmissão de trator agrícola 4x4..............................170 
Figura 218: Esquema detalhado de uma transmissão com 12 marchas de trator agrícola 4x4.
.......................................................................................................................................170 
Figura 219: Esquema detalhado de uma transmissão com 20 marchas de trator agrícola 
4x4. ................................................................................................................................170 
Figura 220: Curvas de adesão / escorregamento................................................................172 
Figura 221: Sistema eletrônico de controle de tração integrado ao gerenciamento do motor.
.......................................................................................................................................172 
Figura 222: Sistema eletrônico de controle de tração integrado ao gerenciamento do motor.
.......................................................................................................................................173 
Figura 223: Sistema ABS/ASR 2I de controle de tração para carro de passageiros. ..........173 
Figura 224: Sistema de controle de tração para carro de passageiros................................174 
Figura 225: Sistema de diferencial viscoso compatível com sistema antitravamento de freios.
.......................................................................................................................................175 
Figura 226: Junta universal de Hooke. ................................................................................177 
Figura 227: Gráfico mostrando as variações de velocidade e aceleração angular, para ½ 
volta do eixo de acionamento (180o). Neste caso a junta apresenta um ângulo de 30o 
entre os eixos de entrada e de saída.............................................................................177 
Figura 228: Junta elástica Layrub........................................................................................177 
Figura 229: Junta elástica Metalastik...................................................................................178 
Figura 230: Junta elástica Moulton. .....................................................................................178 
Figura 231: Junta de velocidade constante Bendix Tracta. .................................................178 
Figura 232: Junta de velocidade constante Bendix Weiss...................................................179 
Figura 233: Junta de velocidade constante Dana Rzeppa...................................................179 
Figura 234: Junta de velocidade constante Birfield. ............................................................179 
Figura 235: Par de juntas universais formando um eixo FWD (Four Wheel Drive Company), 
de velocidade constante. ...............................................................................................180 
Sistemas Mecânicos Automotivos – Carlo Giuseppe Filippin 
 9
Figura 236: Par de juntas universais formando um eixo Glaenzer, de velocidade constante.
.......................................................................................................................................180Figura 237: Par de juntas universais formando um eixo Kirkstall, de velocidade constante.
.......................................................................................................................................180 
Figura 238: Vista frontal do motor do BMW 525iX, DOHC 24V. O veículo básico apresenta 
tração 4x2 traseira. Para a versão 4x4 foi necessário modificar o Cárter para acomodar o 
eixo motriz dianteiro. Aqui se vê os dois semi-eixos ligados por duas juntas 
homocinéticas. ...............................................................................................................181 
 
 
 
 
ÍNDICE DE TABELAS 
 
Tabela 1: Rendimento da transmissão.............................................................................67 
Tabela 2: Configuração de trem motriz. ...........................................................................68 
Tabela 3: Relações de transmissão da caixa ZF-16 S 220. ...........................................132 
Tabela 4: Fator de velocidade........................................................................................143 
Tabela 5: Resumo dos diversos diferenciais autoblocantes...........................................161 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sistemas Mecânicos Automotivos – Carlo Giuseppe Filippin 
 10
 
1 HISTÓRICO DO AUTOMÓVEL 
 
 
O automóvel é um dos aparelhos criados pelo homem que mais intensamente se 
integrou às nossas vidas. Estendendo-se o termo para englobar caminhões e ônibus, 
praticamente toda pessoa tem contato diário com o automóvel. Mesmo na condição de 
pedestre. Ao mesmo tempo, a indústria automotiva se esforça por apresentar ao consumidor 
e ao entusiasta do automóvel uma série de novidades. Novidades tecnológicas que 
melhoram o desempenho do veículo, que afetam a aparência, que possibilitam maior 
conforto ao dirigir e, até, que permitem a integração do carro com outras novidades da 
eletrônica, como sistemas de telefonia e de música. Logo, é interessante que se conheça um 
pouco da história dos veículos automotores, para entender as novidades que surgem na 
indústria automotiva. Pode-se apresentar um breve histórico do automóvel, buscando 
identificar as inovações tecnológicas introduzidas, descrevendo uma cronologia da evolução 
dos veículos ao longo do tempo, detendo-se mais detalhadamente no final do século XIX e 
início do século XX. 
O primeiro registro de um invento que foi precursor da tecnologia automotiva indica 
que aproximadamente em 4000 a.C. o homem inventou a roda. Considerando, inclusive, os 
veículos terrestres que se deslocam sobre esteiras, todos dependem de rodas para se 
locomover. Logo, foi o invento mais importante da tecnologia automotiva. Porém, apenas em 
3500 a.C., na Suméria, encontrou-se registro de um trenó sobre rodas. Portanto, com base 
nos registros históricos, o homem demorou 500 anos para aplicar a roda como elemento de 
um veículo. Talvez ele a tenha criado como um totem ou objeto de rituais. 
O trenó que era usado até então dependia do esforço humano para operar. 
Informações do Egito de 1600 a.C. já mostram uma plataforma de tração animal. Esta 
configuração de veículo perdurou por quase 3000 anos. A próxima novidade registrada em 
termos de veículo foi na Inglaterra, em 1555, de uma carruagem de tração animal com 
suspensão. Ou seja, somente em 1555 agregou-se alguma inovação tecnológica ao veículo 
padrão da época. 
Restava, agora, tornar o veículo autopropulsado, ou seja, independente de tração 
animal ou humana. Na Holanda, em 1637, o conde de Nassau desenvolveu uma canhoneira 
à vela – nos moldes dos pequenos veículos que às vezes se vê nas praias. Tinha, ainda, 
uma aplicação bélica, para combater em um terreno propício. Dependia, porém, das 
correntes de vento, que poderiam variar de direção e intensidade afetando a marcha do 
veículo. Surge, então, o primeiro veículo autopropulsado com geração própria de energia a 
partir do combustível que o próprio veículo poderia carregar: o veículo a vapor de Cugnot, 
construído na França em 1771. Como se pode ver na figura, o veículo consistia em uma 
plataforma de três rodas à qual se instalou uma caldeira e um motor a vapor. Como a 
caldeira ficava à frente do eixo dianteiro a manobrabilidade do, então, automóvel, era 
precária. Por conta disso que Cugnot e seu veículo foram os protagonistas do primeiro 
acidente automobilístico da história, quando, ao descrever uma curva, Cugnot atingiu um 
muro. 
Como os sistemas desenvolvidos eram patenteados, e aproveitando das dificuldades 
do carro de Cugnot, James Watt, na Inglaterra em 1775, criou o veículo a vapor de alta 
pressão. Com a caldeira produzindo vapor com pressão mais elevada que aquela 
empregada por Cugnot, Watt conseguiu construir um veículo mais leve e mais manobrável. 
Com isso, melhorou a credibilidade sobre os automóveis, até que em 1800, também na 
Inglaterra, Trevithick empregou um veículo a vapor como o primeiro veículo de transporte de 
passageiros autopropulsado. Ou seja, o primeiro ônibus. 
Sistemas Mecânicos Automotivos – Carlo Giuseppe Filippin 
 11
Com a popularização do automóvel a vapor, e com as dificuldades operacionais deste 
– exigia um motorista e um foguista, para alimentar a caldeira, a busca por combustíveis 
alternativos levou Rivaz, na Suíça, em 1807, a construir o primeiro veículo com motor de 
combustão interna manual, queimando hidrogênio. Sim, hoje, em pleno século XXI estamos 
buscando, também, a aplicação do hidrogênio como combustível. É claro, em condições 
mais elaboradas que as da época. Brown, dezenove anos depois, em 1826 na Inglaterra, 
apresentou seu veículo com motor a combustão interna sem explosão, queimando álcool. 
Cabe, aqui, lembrar que estes motores não apresentavam uma vela para promover a 
explosão do combustível. Empregavam um filamento aquecido, uma resistência elétrica, 
para que, sob compressão, a mistura ar e combustível queimasse, porém, em explodir. 
Logo, eram motores lentos, que trabalhavam a rotações de poucos rpm. Buscando, então, 
maior agilidade nos motores, na França em 1862 Lenoir construiu o primeiro veículo com 
motor de combustão interna de dois tempos operando a gás de carvão – gasogênio. 
Percebe-se que o desenvolvimento de veículos se concentrou na Europa. Porém, os 
países do novo mundo absorviam estas novidades e nos EUA, em 1863, Roper, aplicando 
bem o capitalismo americano, produziu o primeiro veículo motorizado vendido em série – 
ainda que apenas 9 unidades e, é claro, era movido a vapor. O veículo a vapor apresentava-
se bastante confiável e estava nos últimos estágios de desenvolvimento. 
Com o surgimento do petróleo veio, também, o primeiro veículo motorizado com 
motor de dois tempos à gasolina, na Áustria, desenvolvido por Marcus em 1865. Duas 
décadas depois, na Alemanha, em 1885, Gottlieb Daimler desenvolve o primeiro veículo com 
motor quatro tempos à gasolina. Na realidade era uma motocicleta. No mesmo ano, também 
na Alemanha, Carl Benz desenvolve o primeiro veículo com motor de dois tempos com 
ignição por centelha, à gasolina. A ignição por centelha era o último estágio de 
desenvolvimento para o conceito básico do motor moderno à combustão interna. 
 
 
Figura 1: Pictografia Sumeriana de um veículo com rodas, 3500 a.C. 
 
 
Sistemas Mecânicos Automotivos – Carlo Giuseppe Filippin 
 12
 
Figura 2: Veículo a vapor de Nicholas Cugnot, 1771. 
 
 
Figura 3: Carruagem a vapor de Richard Trevithick, 1800. 
 
Sistemas Mecânicos Automotivos – Carlo Giuseppe Filippin 
 13
 
Figura 4: Veículo de Gottlieb Daimler com motor à combustão interna, 1885. 
 
Figura 5: Veículo de Karl Benz com motor à combustão interna, 1885. 
 
 
Pode-se apresentar um breve histórico do automóvel, buscando identificar as inovações 
tecnológicas introduzidas,descrevendo uma cronologia da evolução dos veículos ao longo 
do tempo, detendo-se mais detalhadamente no final do século XIX e início do século XX. 
 Em continuação à análise da evolução do automóvel cabe, agora, abordar o 
automóvel na sua concepção conceitual atual, ou seja, com as características básicas para 
que seja classificado como automóvel. Estas características podem ser descritas como 
veículo autopropulsado, acionado por motor com controle automático de alimentação e 
queima de combustível, dirigível por um único motorista e produzido em série. 
Sistemas Mecânicos Automotivos – Carlo Giuseppe Filippin 
 14
 Como foi apresentado, o primeiro veículo com estas características foi inventado e 
produzido por Karl Benz e por Gottlieb Daimler, de forma independente (a Daimler-Benz 
somente surgiu década depois). Ambos trabalharam na Alemanha e apresentaram seus 
inventos em 1885. A partir deste ponto todos os automóveis que se seguiram apresentavam 
motor à combustão interna com ignição por centelha (vela) sincronizada com a rotação do 
motor (sistema equivalente ao distribuidor). É claro que, nesta época, se está falando de 
motores monocilíndricos de 1 a 2 CV a 700 rpm, equipando veículos que desenvolviam 
velocidades máximas de 20 km/h. Em 1885 Benz havia desenvolvido um veículo de 3 rodas 
e Daimler um de 2 rodas (motocicleta). No ano seguinte, em 1886, Daimler desenvolveu o 
primeiro veículo com motor quatro tempos à gasolina, com ignição por centelha, com quatro 
rodas. Este padrão se sucedeu e uma série de construtores repetiu a receita agregando, 
cada um, alguma melhoria ao projeto original. 
 
 
Figura 6: O primeiro veículo de Daimler. 
 
Na seqüência, na França, em 1891, Panhard e Levassor construíram o primeiro veículo 
com chassi como estrutura primária do veículo, ao qual foram agregados os demais 
componentes. No mesmo ano, Armand Peugeot construía o primeiro veículo à gasolina 
vendido em série (68 unidades). Na Alemanha Benz continuou seu trabalho e apresentou, 
em 1895, um veículo com três marchas. Na França, no mesmo ano, De Dion constrói o 
primeiro veículo com motor refrigerado a ar. 
Os EUA também começaram a investir na indústria automotiva. Em 1895 Balzar 
desenvolve um veículo com transmissão por engrenamento constante. A transmissão por 
engrenamento constante é a que se usa normalmente. Neste tipo de transmissão as 
engrenagens estão constantemente engrenadas, de forma que as trocas de marcha ocorrem 
pelo acoplamento ou não de cada engrenagem ao seu respectivo eixo. Até então as 
transmissões ocorriam por deslocamento de engrenagens, dificultando em muito a troca de 
marcha como veículo em movimento. A marcha à ré de muitos carros atuais ainda é 
engrenada por deslocamento de engrenagem. Este assunto será completamente abordado 
em edições posteriores. 
 O veículo a vapor de Cugnot (abordado na edição anterior), em função de sua 
construção, tinha um perfil de aplicação como plataforma de carga. Os automóveis com 
motor à combustão interna (o motor a vapor é de combustão externa, ou seja, o combustível 
é queimado em uma caldeira, externa ao motor, onde o vapor gerado pelo aquecimento da 
água na caldeira atua sobre um êmbolo produzindo potência) tinham o perfil de transporte 
pessoal. Daimler, em 1896, construiu o primeiro caminhão com motor à combustão interna. 
Na Alemanha Opel, em 1897, incluiu a marcha à ré em seu veículo. Hoje, item 
imprescindível. Outras idéias, da época, talvez fossem tão audaciosas que não se tornaram 
comercialmente aplicadas. Um exemplo é de Porsche que, na Áustria em 1899, criou um 
veículo com moto-gerador à gasolina acionando motores elétricos nas rodas, nos mesmos 
moldes das locomotivas diesel-elétricas. 
Sistemas Mecânicos Automotivos – Carlo Giuseppe Filippin 
 15
Os automóveis eram semelhantes aos veículos com tração animal do ponto de vista do 
desenho do habitáculo. Não apresentavam capota. Foi Louis Renault, na França, em 1900, 
que criou o primeiro veículo com habitáculo fechado, ou seja, com capota. Na seqüência, 
Renault e seus irmãos criaram sua própria fábrica de veículos, que com os acontecimentos 
da segunda guerra mundial foi estatizada pelo governo francês. 
Nos EUA Ranson Olds estrutura a produção em massa do OLDSMOBILE, chegando a 
mais de 2 milhares de unidades produzidas. As melhorias continuavam a surgir, muitas 
delas facilitando a fabricação e permitindo a produção de carros em massa. As rodas dos 
veículos eram montadas em mancais de buchas, até que a SCANIA, na Suécia em 1901, 
apresentou um veículo com rolamentos de esferas nas rodas. Os componentes de um 
fabricante já começavam a serem aplicados em veículos de outro. Foi o caso de um veículo 
DAIMLER equipado com motor PEUGEOT com turbocompressor, na Alemanha em 1902. 
Com os automóveis ficando mais rápidos (o recorde de velocidade em 1898 era de 63 km/h 
e em 1902 já alcançava 123 km/h) e mais comuns, melhorias na dinâmica de marcha e no 
conforto foram necessárias. Surgiu, assim, o amortecedor, em 1902. Criado por Mors, na 
França, inicialmente funcionava por atrito. Em 1908 Mors desenvolveu o amortecedor 
hidráulico. 
 
 
Figura 7: Um dos veículos de Armand Peugeot, 1896. 
 
 Os motores dos veículos dessa época eram, tipicamente, monocilíndricos. Alguns 
fabricantes apresentavam automóveis com motores de 2 ou até 4 cilindros. Quanto mais 
cilindros apresentar um motor, para uma mesma configuração de projeto, maior será sua 
potência. Porém, mais peças móveis são necessárias, maior precisão de fabricação e 
montagem é exigida e maior é o custo do veículo. Porém, como o automóvel era e ainda é 
um produto em contínua evolução, a CGV lança um veículo com motor de 8 cilindros em 
linha, na França em 1902. No mesmo ano, na Holanda, a SPYKER apresenta o primeiro 
veículo com motor de 6 cilindros e tração 4x4. 
Itens de conforto e segurança continuam a surgir. Na Inglaterra, em 1902, o volante 
ajustável é oferecido. Cabe lembrar que, mais de 100 anos depois, este item ainda é visto 
como opcional por alguns fabricantes. Talvez por questões de responsabilidade civil nos 
EUA, também em 1902, surgem em um Baker cintos de segurança. E muita gente ainda 
reluta em usá-los ainda hoje. Melhorias mecânicas também continuam ocorrendo. A Buick 
apresenta nos EUA em 1903 um motor OHV 2.6 de 2 cilindros. A sigla OHV significa Over 
Head Valve, ou seja, válvulas no cabeçote. Os motores apresentavam, tipicamente, válvulas 
no bloco. No Brasil, o último motor que não era OHV foi o que equipava o Maverick 6 
cilindros. Os freios operavam com o sistema a tambor – e muitas vezes apenas nas rodas 
traseiras. O freio a disco surgiu na Inglaterra em um LANCHESTER em 1903. As carrocerias 
Sistemas Mecânicos Automotivos – Carlo Giuseppe Filippin 
 16
dos veículos eram construídas em madeira, às vezes completamente (nos EUA na década 
de 40 do século passado portas de alguns utilitários ainda eram construídas em madeira). A 
primeira carroceria totalmente em aço foi a de um VAUXHALL inglês, em 1903. A Vauxhall 
viria a ser a subsidiária da GM na Europa. A carroceria em aço gerou um aspecto mais 
definitivo do veículo moderno – atualmente materiais que produzem fragmentos perfurantes 
em forma de lascas são proibidos por normativas de segurança. 
 Continuando com mais uma etapa da história do automóvel no mundo, cabe se 
dedicar alguns parágrafos a uma empresa em especial. Em 1903 é criada a Ford Motor 
Company, por Henry Ford com mais 11 sócios. Henry Ford era filho de um fazendeiro, na 
região de Dearborn no Michigan, EUA. Nunca gostou do trabalho no campo. Foi sempre 
interessado em máquinas. Abandonou a vida no campo mudando-se para Detroit, a cidade 
fundada por Antoine Cadillac. Sempre estudando mecânica, Ford construiu seu primeiro 
motor à combustão interna em 1893. Era um pequeno motor que Ford fez funcionar sobrea 
pia da cozinha. Três anos mais tarde construiu seu primeiro automóvel, o Quadriciclo. Em 
1899 Ford criou a Detroit Automobile Company, tendo fechado no ano seguinte porque os 
investidores não acreditavam na proposta de Ford em fabricar um automóvel barato. Como a 
população ainda via o automóvel como um brinquedo veloz, Ford precisa construir um carro 
de corrida e ganhar uma corrida importante para ter credibilidade. Construiu o Sweepstakes 
e venceu, em uma corrida na pista oval de terra, o então campeão americano. Surgiram 
investidores e foi criada a Henry Ford Company, em 1901. Houve atrito entre Ford e os 
investidores, já que, agora, Ford queria fabricar carros de competição. Ford, então, demitiu-
se e a empresa foi rebatizada como Cadillac Automobile Company. Em 1902, Ford passou a 
criar sua terceira empresa automobilística, a Ford & Malcomson, Ltd. Com poucas vendas 
ele era incapaz de pagar seus fornecedores John e Horace Dodge. Incentivado por Thomas 
Edison (o fundador da General Electric – GE) que trouxe um grupo de investidores e ainda 
convenceu os “Dodge Brothers” a aceitar ações da empresa. Em 16 de junho de 1903, 
Henry Ford e seus sócios criam a Ford Motor Company, com US$ 28.000, algumas 
ferramentas e projetos. Ford estava com 39 anos de idade. Mais tarde, os “Dodge Brothers” 
passaram a formar a sua própria empresa. 
 
 
Figura 8: Henry Ford e o Quadriciclo, de 1896. 
 
Entre 1903 e 1908 a Ford vendeu 20.000 carros, dos Modelo A (com potência de 8 CV) 
ao Modelo S, em uma série de desenvolvimento do produto. Ford denominava seus veículos 
segundo a seqüência das letras do alfabeto, para cada projeto. Cabe lembrar que em 1928 
Ford desenvolveu novo projeto denominado de Ford Modelo A, novamente, que ficou 
conhecido no Brasil como “Ford Bigode”. Eram sempre carros muito simples, sem luxo, 
voltados à população em geral. Foi em 1º de outubro de 1908 que o Modelo T estava pronto 
Sistemas Mecânicos Automotivos – Carlo Giuseppe Filippin 
 17
para entrar em produção. Era um carro que poderia se chamar de “popular”, apesar do 
automóvel ser novidade e um bem tipicamente voltado para a população de maior renda. O 
Ford T invertia esta abordagem de mercado, ao vender 10.660 unidades no primeiro ano de 
produção, a US$ 825. No final da sua produção custaria US$ 259. Era movido por um motor 
2.8, 4 cilindros, desenvolvendo 20 CV a 1800 rpm. Atingia 72 km/h consumindo 11,5 km/l de 
gasolina, que custava US$ 0,20. 
 
 
Figura 9: Ford Modelo A de 1903. 
 
 
Figura 10: Henry Ford e o Modelo T de 1908. 
 
O processo de fabricação de um automóvel, na época, ocorria com o veículo fixo e os 
operários trabalhando em torno dele. Neste ritmo, um Ford T levava doze horas e meia para 
ser produzido. Ford percebeu que esse sistema resultava em uma produção reduzida e 
determinava o preço de veículo, em função da mão-de-obra consumida. Adotando o método 
sugerido por Taylor, Ford implantou uma “linha de produção” para o Ford T. Na linha o 
veículo era movido lentamente em um trecho de 45 metros enquanto os operários 
adicionavam os componentes e executavam a montagem. Em 1914 o tempo consumido 
para produzir um Ford T era de 94 minutos. 
 
Figura 11: Linha de montagem da Ford. 
 
Foi a grande revolução na produção em escala, fazendo a empresa passar dos 82.388 
carros vendidos em 1912 a US$ 600, para 308.162 carros vendidos em 1914, e para 
Sistemas Mecânicos Automotivos – Carlo Giuseppe Filippin 
 18
585.388 Ford T vendidos a US$ 360 em 1916. Produzindo tantos veículos era preciso 
vendê-los. Os próprios operários poderiam, também, comprá-los. Ford dobrou o salário de 
seus operários para US$ 5 por dia de 12 horas de trabalho. Foram os mais bem pagos 
operários do setor. Bons salários e produção em grande escala foram, na época, 
denominados de “Fordismo”. Até sair de produção, em 1927, foram produzidos 15.007.033 
Ford T. 
 
 
Figura 12: A fábrica da Ford Motor Company em Highland Park, em 1918. 
 
 Nesse período, no mundo todo, dezenas de fábricas de veículos eram criadas. Nos 
EUA cabe citar algumas. David Buick fabricava carros Buick, tendo, entretanto, que contrair 
um empréstimo com Benjamin Briscoe, dono da Maxwell-Briscoe Motor Company, dando 
como garantia a própria fábrica. Briscoe se tornou, então, sócio da empresa, tendo vendido 
sua parte para William Durant, em 1904. Em 1908 Durant sai da Buick. Durant era dono de 
duas pequenas marcas, a Little e a Republic. Contratou, então, os irmãos franceses Louis, 
Gaston e Arthur Chevrolet para desenvolver suas pequenas marcas sob o nome Chevrolet. 
Em seguida, ainda em 1908, George Perkins, dono da Perkins, sugere a criação de um 
grande grupo de fabricantes de automóveis para sobreviver ao mercado. Apesar de não 
terem conseguido convencer Henry Ford, da Ford Motor Company, nem Ramson Eli Olds, 
da Olds Motor Works, foi fundada a General Motors Company – GMC (Maxwell-Briscoe 
Motor Company, Reo, Scripps-Booth, Sheridam, Perkins e Cadillac). Até o final do ano 
formam compradas a Buick, a Stewart Company e a Olds. No ano seguinte, a Oakland Motor 
Company, que deu origem à divisão Poniac. Em 1918 a Chevrolet passa a fazer parte da 
GMC, agora como General Motors Corporation, com Durant como presidente e Walter Percy 
Chrysler como vice-presidente. 
 Walter Chrysler sai da GMC em 1922 e passa a trabalhar na Maxwell-Chalmers com 
a missão de salvar a empresa. Na seqüência, a empresa cede a Chrysler os direitos de 
produção. Em 1928 a Chrysler compra a Dodge, a Plymouth e a De Soto. Em seguida, 
compra a Fargo. 
 Na época, a Ford também compra a Mercury e a Lincoln. Surgem, então, as “três 
grandes”, as três maiores empresas de produção automotiva do século XX. Em 1919 a Ford 
instala-se no Brasil. Em 1925 é a vez da GMC. A Chrysler surge ao comprar a Simca, 
assumindo a Simca do Brasil em 1967. 
 Complementando o assunto, quando se apresentou a conjuntura onde surgiram as 
três grandes empresas automotivas americanas, serão comentados alguns aspectos que 
identificam os “Vintage Cars”, ou carros das décadas de 1920 e 1930. 
Aproveitando a citação, após a época dos “vintage” desencadeou-se a Segunda Guerra 
Mundial. Neste período praticamente nenhum novo modelo de automóvel foi construído 
pelos paises que participaram da guerra. Ainda, estes países eram os principais produtores 
de veículos no mundo. Após o conflito, os carros produzidos no final da década de 1940 
Sistemas Mecânicos Automotivos – Carlo Giuseppe Filippin 
 19
eram praticamente os mesmos da década anterior. Foram os veículos pós-guerra. Nos 
países que restaram vencedores do conflito, particularmente os EUA, com o crescimento 
acentuado da economia, surgiram os modelos exuberantes das décadas de 1950 e 1960, 
denominados de clássicos. Os mais atuais são denominados de contemporâneos. 
Os veículos produzidos até 1904 são chamados de antigos; entre 1904 e 1918 são 
veteranos. Segundo a Federação Brasileira de Automóveis Antigos, veículos produzidos 
entre 1930 e 1945 seriam pós-vintage e aqueles produzidos entre 1945 e 1960 seriam pós-
guerra. Contemporâneos 1 seriam aqueles fabricados entre 1960 e 1970 e contemporâneos 
2 entre 1970 e 1979. 
Retornando à época dos “vintage”, neste período houve um grande salto tecnológico. O 
parâmetro de maior impacto neste período foi a potência específica dos motores. Potência 
específica é o valor da potência do motor dividida pelo volume deslocado pelos êmbolos do 
motor (cilindrada). Por exemplo, um motor com deslocamento volumétrico de 2000 cm³ (2.0 
ou 2 litros), desenvolvendo 140 CV apresenta potência específica de 70 CV por litro. Como 
referência, um motor de Fórmula 1, de 2007, desenvolvendo 850 CV com deslocamento de 
3 litros, tem potência específica de 283 CV/litro. Pelas normas brasileiras, atualmente, e na 
maior parte do mundo, a potênciados motores é apresentada em unidades do sistema 
métrico, ou seja, em Watts. Mais especificamente em kW (quilo-Watts), que corresponde a 
1000 Watts. A relação é 1 kW igual a 1,36 CV. Cabe lembrar que as unidades “práticas” de 
potência, o Cavalo Vapor (CV) é a potência desenvolvida por um cavalo para levantar 75 kg 
a uma altura de 1 m em 1 segundo. Para os ingleses e americanos o “Horse Power” (HP) é a 
potência desenvolvida por um cavalo para levantar 550 libras a um pé de altura em 1 
segundo (1 libra é igual a 453,6 gramas e 1 pé é igual a 12 polegadas ou 304,8 mm). Logo, 
1 W é equivalente à potência necessária para levantar 1 kg a 1 metro de altura em 1 
segundo. Para os alemães é o PS – Pferdestärke, equivalente ao CV francês. 
Na primeira década do século XX (até 1910) a potência específica dos motores era de 
5,5 a 6,5 CV/litro. Na segunda década (até 1920) a potência específica passou para 9,0 a 
11,0 CV/litro. Já na década de 1921 a 1930 evoluiu para 20,0 CV/litro. As maiores evoluções 
tecnológicas que permitiram este aumento de potência estavam associadas à maior 
resistência dos materiais e à qualidade do combustível. Em 1920 foi desenvolvido o aço 
ligado ao molibdênio. O aço é uma liga (junção de vários materiais) formando um material 
uniforme e mais resistente que os elementos individuais que compõem a liga. O aço mais 
comum é composto por 99,0% de ferro, 0,1% de carbono, 0,1% de fósforo e enxofre, 0,4% 
de silício e 0,4% de manganês. Nesta ocasião adicionou-se molibdênio ao aço, além de 
outros elementos. Para efeito de comparação, as ferramentas manuais (chave de fenda, 
chave fixa) de boa qualidade são fabricadas com aço ligado ao cromo e ao molibdênio. Com 
isso as principais partes do motor do veículo suportavam maiores esforços e, por 
conseqüência, maiores potências poderiam ser desenvolvidos no mesmo tamanho de motor. 
Na seqüência, em 1922, foi desenvolvido o filtro de ar para o motor. Logo, o ar aspirado 
pelo motor passou a ser mais limpo, isento de partículas de poeira que poderiam atuar como 
abrasivo nas paredes do cilindro, que forçaria o motor a operar com potências reduzidas. Em 
1924, a gasolina passou a ser fornecida com adição de chumbo tetra-etila, permitindo o 
aumento da taxa de compressão dos motores de 3:1 para 4,5:1. A potência é, praticamente, 
uma função contínua da taxa da compressão – logo este aumento de taxa de compressão 
permitiria, associado a novos materiais, um aumento da potência específica. 
Em concordância, os processos produtivos também evoluíram, assim como mais alguns 
dispositivos auxiliares do veículo. Afinal, era preciso, cada vez mais, buscar novos 
mercados. Do ponto de vista de produção, a intercambiabilidade de peças, na indústria 
automotiva, teve como pioneira a Cadillac, desde 1908. Surge, nos EUA em 1920, a tinta 
DuCo – dual componente – de secagem mais rápida. Até então somente se empregava 
esmalte sintético. Como as fábricas não dispunham de linhas de pintura com estufas, a 
secagem ocorria em função da temperatura ambiente. Isto explica porque a Ford somente 
Sistemas Mecânicos Automotivos – Carlo Giuseppe Filippin 
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oferecia o Ford T na cor preta. A cor preta, com maior capacidade de absorver calor, secava 
mais rápido que as demais cores. 
Na evolução dos veículos, a Packard apresenta o primeiro motor V12, em 1912, 
disponibilizando maior potência, já que, tipicamente, um motor com mais cilindros pode 
desenvolver mais potência que outro motor, de mesmo deslocamento volumétrico, com 
menor número de cilindros. Em 1916 surge o limpador de pára-brisa. Na Itália, em 1908 
surge, em um Isotta Fraschini, o freio nas 4 rodas. Até então os veículos freavam apenas 
com o eixo traseiro. Na França um Hispano – Suiza é lançado com servo-freio, em 1919. 
 
 
Figura 13: O piloto Ralph DePalma e seu Packard V-12 in 1912. 
 
A Oldsmobile desenvolveu o 1° veículo com carroceria em material compósito (papel e 
epóxi). Na Itália, em 1922, a Lancia produz o 1° veículo com carroceria monobloco. A 
carroceria monobloco, como na grande maioria dos veículos atuais, integra o habitáculo com 
a estrutura do veículo, formando um único bloco estrutural. As caminhonetes, por exemplo, 
assim como os caminhões, dispõem de um chassi sobre o qual assenta-se a cabine 
(habitáculo), a carroceria e os componentes mecânicos. A General Motor Corporation, em 
1929, lança um veículo com ar condicionado. O sistema era da marca Frigidaire, de 
propriedade da própria GMC, que, também, diversificava mercados. 
 
 
Figura 14: Lancia Lambda, com carroceria monobloco e suspensão dianteira independente. 
 
Buscando particularmente o público feminino, a Cadillac desenvolveu o motor de partida 
elétrico para o veículo em 1912. Até então a partida do motor do carro era realizada através 
da ação muscular do motorista por meio de uma manivela, processo difícil e até perigoso. 
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Em 1926 a Cadillac apresenta o pára-brisa laminado. Desde algumas décadas o pára-brisa 
laminado é item de segurança obrigatório nos veículos. Fica visível que a Cadillac se 
posiciona, e ainda hoje mantém esta posição, como fabricante de veículos com maior nível 
de sofisticação e de recursos. Em 1928 oferece o Cadillac com caixa de câmbio 
sincronizada (exceto a primeira) e rádio, da marca Motorola. As caixas de câmbio eram de 
engrenamento constante, porém não dispunham de sistemas auxiliares de sincronismo para 
facilitar os engates das marchas, tornando a direção de um veículo uma atividade quase 
profissional. 
As contribuições para melhorias nos automóveis freqüentemente vinham de pilotos. 
Pedroso era um piloto espanhol de competições tipo rali. Como necessitava de mais 
potência, desenvolveu um sistema manual de controle e variação do comando de válvulas 
do motor de seu carro. Isto em 1926. O primeiro veículo com um sistema com essa função, 
no Brasil, foi produzido em 2001. Claro que com um sistema mais complexo e sofisticado, 
mas o objetivo era o mesmo. 
 O início da década de 1930, após a crise na bolsa de valores americana, os veículos 
foram construídos com aperfeiçoamentos dos sistemas mecânicos disponíveis, 
particularmente com desenhos de carroceria mais ergonômicos e funcionais. Com a eclosão 
da Segunda Guerra Mundial em 1939 os esforços de projeto e construção de veículos foi 
redirecionado para aplicações bélicas e militares. 
 No início dos anos 30 surgiram os câmbios automáticos. Primeiro em um Buick, em 
1932 – era um câmbio semi-automático. Depois em um Oldsmobile, em 1939, com uma 
transmissão automática de 4 velocidades. Na década de 50 os câmbios automáticos se 
popularizaram, fortemente, nos EUA. Existiam versões com 2, 3 e 4 velocidades. 
 As caixas de transmissão automáticas proporcionam a mudança de marcha de 
maneira automática, sem a necessidade de intervenção do operador. A seleção da marcha a 
ser empregada em cada instante é feita, basicamente, em função da velocidade do veículo, 
da rotação do motor e da posição do acelerador do motor. Os mecanismos empregados nas 
caixas automáticas são os engrenamentos planetários, isoladamente ou um conjunto deles, 
conforme o número de marchas que for necessário para a caixa de câmbio. Algumas caixas 
empregam transmissões em conjunto com outros tipos de engrenamentos. O acoplamento 
do motor com a caixa automática é feito através de um conversor de torque. 
 
 
Figura 15: Transmissão automática para caminhões. 
 
A figura anterior mostra uma transmissão automática para caminhões, ônibus e veículos 
especiais com retarder integrado (ZF Ecomat 5 HP 500). A indicação 1 refere-se ao 
conversor de torque hidrodinâmico com lock-up – sistema de fricção de acoplamento final da 
embreagem. O número 2 indica um retarder hidrodinâmico – sistema de freio auxiliar que, 
através da passagem forçada de óleo consomeenergia da tem motriz auxiliando no controle 
Sistemas Mecânicos Automotivos – Carlo Giuseppe Filippin 
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de velocidade do veículo, particularmente em descidas (disponível apenas em caixas de 
câmbio automáticas de veículos pesados). O item 3 é o conjunto planetário com 5 
velocidades. A lubrificação e o controle da caixa de câmbio é hidráulico, acionado pela 
bomba de óleo (indicação 4). As válvulas de controle do câmbio estão alojadas no Carter da 
caixa (item 5). 
 Neste período o desenho das carrocerias evoluiu. Alguns construtores arriscavam 
desenhos ousados, com apelo aerodinâmico. Poucos efetuam análises técnicas para 
desenvolver um desenho efetivamente aerodinâmico. Em 1934 a Chrysler lança o “Airflow”. 
Era um veículo projetado para apresentar uma carroceria com desenho aerodinamicamente 
melhor. Os únicos veículos anteriores aos Chrysler Airflow onde esse efeito foi estudado 
foram o Peugeot 402 e o Silver Arrow 1933, este último, um carro produzido sob 
encomenda, em pequena escala. 
O Chrysler Airflow foi desenhado em função dos testes em túnel de vento e testes de 
campo em protótipos em estradas desertas. Quando foi apresentado ao público não foi bem 
aceito pelo mercado, pois, apesar de apresentar inovações que, atualmente, são 
encontradas em todos os automóveis, era diferente de tudo aquilo que se estava 
acostumado a ver em veículos. Seu chassi tinha um novo desenho e nele era rebitada a 
carroceria; o motor era colocado sobre o eixo dianteiro e a suspensão, com molas longas, 
era muito mais suave. O centro de gravidade, mais baixo, e o tratamento aerodinâmico 
davam ao veículo melhor estabilidade em relação aos carros de sua época. Sua carroceria 
com poucas arestas, faróis embutidos, pára-brisa curvado e inclinado para trás, saias 
recobrindo grande parte das rodas traseiras e o pneu sobressalente coberto, davam ao carro 
um coeficiente de resistência aerodinâmica pouco superior a 0,5, o que permitia uma maior 
economia de combustível e maior velocidade. Além do maior espaço interno que foi 
conseguido pela distribuição racional dos componentes mecânicos, o banco dianteiro 
acomodava três pessoas e o traseiro, tão cômodo como aquele, vinha colocado 50 cm para 
frente do eixo de trás, ao contrário dos carros da mesma época, em que esse banco vinha 
sobre o eixo, o que implicava desconforto e numa maior altura da carroceria. 
 
 
Figura 16: Pierce-Arrow Silver Arrow 1933 V 12 
 
 Das resistências ao movimento de um veículo o arrasto aerodinâmico é a mais 
representativa, em velocidades mais elevadas. Ao se passar de 40 km/h para 120 km/h o 
arrasto aerodinâmico é aumentado em 9 vezes, exigindo 27 vezes mais potência para mover 
o veículo. Por exemplo, um veículo com área frontal de 2 m² trafegando a 40 km/h, ao nível 
do mar, com coeficiente de penetração aerodinâmica de 0,4 encontra uma resistência de 6 
kgf devido ao arraste aerodinâmico, exigindo 0,9 CV para vencê-lo. Já a 120 km/h essa 
resistência será de 54 kgf, exigindo 24 CV. A 200 km/h a potência exigida seria de 112 CV. 
Os veículos atuais apresentam, em média, um coeficiente de arrasto aerodinâmico de 0,3. 
Este coeficiente representa a forma como a carroceria é desenhada, sendo tão menor 
quanto mais aerodinâmica for a forma da carroceria. Portanto, um veículo, também com área 
Sistemas Mecânicos Automotivos – Carlo Giuseppe Filippin 
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frontal de 2 m², com coeficiente de 0,3, exigiria, a 200 km/h, 84 CV para vencer o arrasto 
com o ar. 
 As demais parcelas a serem vencidas para o movimento do veículo são: subidas (nas 
descidas esta parcela passa a ser favorável), atrito de rolamento dos pneus com o piso e a 
inércia (resistência à aceleração do veículo). A soma das quatro parcelas vem compor a 
potência necessária para o movimento do veículo em cada condição de carga, de piso e de 
velocidade. 
 
Figura 17: Chrysler Airflow 1935, 8 cilindros em linha, 5.3 litros, 138 HP 
 
Figura 18: Peugeot 402, 2.0 litros desenvolvendo 55 CV 
 
As linhas de antigos veículos com excepcional desenho inspiram recentes 
lançamentos. A Chrysler inspirou-se no Airflow ao lançar o PT Cruiser. A BMW inspirou-se 
no 307 para lançar o Z4. A Chevrolet também relembra as linhas das antigas pick-ups da 
década de 50 na SLR. 
 
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Figura 19: BMW 307 1956 e BMW Z4 
 
 
 
Figura 20: Chevrolet SSR e Chevrolet Pick-up 1951 
 
 
Figura 21: Chrysler PT Cruiser. 
 
 
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 A evolução tecnológica dos veículos de passeio e de carga foi interrompida com a 
eclosão da Segunda Guerra Mundial em 1939. Os veículos civis permaneceram sem 
alterações significativas até o final do conflito. Os principais esforços produtivos foram 
canalizados para o projeto e construção de veículos para aplicações bélicas e militares. 
Naturalmente, após o conflito, as inovações desenvolvidas para os veículos militares foram 
aproveitadas no desenvolvimento dos veículos civis do final da década de 1940 e início 
década de 1950. 
 Neste período da Segunda Guerra Mundial, as características de combate exigiram, 
particularmente, um veículo tático leve e ágil. Neste segmento cabe citar, especialmente, o 
Jeep americano e o Kübelwagen alemão. Neste capítulo da História do Automóvel será 
apresentada a história do Volkswagen e, no próximo capítulo, a história do Jeep. São 
histórias com rumos distintos, já que o Kübelwagen foi derivado de um veículo civil e o Jeep 
originou todo um segmento de aplicações civis de um veículo militar. 
 O Sedan nasceu no período anterior à Segunda Guerra Mundial. Adolf Hitler sonhava 
com a motorização da população alemã e definiu as características de um carro popular: ser 
capaz de trafegar continuamente a 100 km/h, transportar quatro pessoas e suas malas e 
custar no máximo 1.000 marcos imperiais. A convite do governo alemão, o engenheiro 
Ferdinand Porsche deu continuidade ao projeto do carro barato com que também sonhava, 
construindo vários protótipos. Talvez Hitler quisesse dar ao povo alemão a mesma 
oportunidade que os americanos tiveram com um Ford “T” robusto e barato. O Volkswagen 
Sedan surgiu antes da própria fábrica e da própria marca. Na realidade o automóvel 
Volkswagen, um sedan duas portas, emprestou seu nome à fábrica e criou a marca. 
Inicialmente foi batizado como KDF (Kraft durch Freude, ou Força através da Alegria, um 
dos lemas do Partido Nacional-Socialista dos Trabalhadores Alemães). 
 
 
Figura 22: Protótipos do KDF wagen construídos onde se percebe as portas abrindo-se para 
trás. 
 
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Já havia protótipos prontos para testes em 1935/36. Como não havia uma fábrica, ainda, 
a pedido de Hitler a Daimler-Benz fabricou uma série de 30 exemplares em 1937, 
possibilitando a conclusão dos testes, conduzidos pela SS, a tropa de elite do governo. Em 
26 de maio de 1938 era aprovada a construção de uma fábrica, em Fallersleben. 
Segundo a história, na abertura do Salão de Berlim de 1938, Hitler e sua comitiva 
chegaram ao estande da Opel e um diretor disse-lhe, mostrando um novo modelo da 
empresa: "Aqui está o seu carro do povo (volkswagen, em alemão), Herr Hitler". Hitler, 
irritado, respondeu: "Só existe um carro do povo, o carro KdF". Logo, quem criou o nome 
Volkswagen foi a Opel. 
 
Figura 23: O Kommandeurwagen, veículo militar com base na plataforma do Sedan. 
 
Figura 24: O Kübelwagen, veículo militar. 
 
 
Figura 25: O Schwimmwagen, veículo militar anfíbio. 
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 Com o desencadear da Segunda Guerra o governo alemão solicitou que Ferdinand 
Porsche criasse um veículo militar robusto e leve, com base na plataforma do KdF. Foram 
apresentados os protótipos