Texto #03 Como Funciona a Articulação dos Ônibus?

Ônibus articulado do MOVE, em Belo Horizonte

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Atualmente, com o sistema BRT, algumas capitais estão sendo inundadas com os ônibus ‘de sanfona’. Porém junto com a admiração em relação à estes veículos, vêm a pergunta: “como elas funcionam ?”

Bem, com o texto abaixo o nosso blog espera saná-la.

Conceitos Gerais.

Quando vemos a ‘sanfona’ do ônibus, na verdade estamos vendo apenas a cortina sanfonada, pois a articulação está escondida. Logo o correto é falarmos em SISTEMAS PARA ARTICULAÇÕES.

 

O sistema para articulações tem o objetivo de garantir a flexão entre duas composições e a conexão entre elas, como se estas se tornassem um só veículo. Esse sistema possui três medidas de flexão: flexão horizontal, flexão vertical e torção lateral. No caso chama-se torção, mas é um tipo de flexão garantido por luvas ou capas de borracha em encaixes estratégicos da peça de articulação. A torção do MATERIAL DA PEÇA de articulação é à parte.

Além dessas medidas do sistema, a peça de articulação, que faz parte dele, possui 3  funções: flexionar e puxar, ou empurrar, composições. Quando a TRAÇÃO está ANTES dela, esta puxará uma composição e portanto atuará como ‘PULLER’ (exemplo de modelos que atuam como puller, são Volvo B58E, Volvo B10M, Volvo B340M e Volvo B360S).

Se a TRAÇÃO estiver DEPOIS da articulação, esta atuará como ‘PUSHER’ (exemplo de modelos que atuam como pusher são Mercedes O400UPA, Mercedes O500MA e Scania K310UA).

No caso destacamos o termo ‘tração’ porque a posição do motor é irrelevante, conforme demonstraremos no texto abaixo. Para facilitar o nosso entendimento, chamaremos de ‘articulação’, a peça de articulação do SISTEMA DE ARTICULAÇÃO.

Como funciona a articulação (peça)

A maioria das articulações dos dias atuais funciona de uma maneira simples: para a flexão vertical são utilizados punhos, ou dobradiças instalados apenas em um das extremidades da peça.

A flexão horizontal é obtida graças a um anel rolamentado, mais conhecido no Brasil como rotor, ou rótula. Além dos rolamentos permitirem essa flexão, a rótula tem a função de unir as duas peças de articulação e portanto suportará a concentração de forças verticais e horizontais das 2 composições. Como o rotor gira à 360º, as peças precisam de esporas que delimitam a flexão da articulação, evitando o efeito L.

Por último, temos a torção lateral, que embora seja obtida de acordo com o projeto de cada fabricante, nó mínimo tem origem nas luvas e capas de borracha geralmente instalada nos encaixes e anteparos da peça. O objetivo é evitar, em determinados ângulos, uma grande concentração de estresse à articulação e à estrutura do ônibus.

Contudo essa articulação é ideal se a tração for antes dela, pois neste caso, falando à grosso  modo, as inércias das 2 composições estarão no mesmo sentido e a rótula será tracionada flexionando ( a articulação) quase de acordo com esterçamento das rodas dianteiras, quando o ônibus estiver ‘em marcha á frente’.

Se a tração for depois da articulação, a inércias se convergirão e a rótula será comprimida deslizando-se sobre os rolamentos e flexionará (a articulação) de forma descontrolada, ou seja: ao invés de empurrar a composição à frente, esta (rótula) a move em diagonal.

Para resolver esse problema, as fabricantes utilizavam eixos homocinéticos para permitir a tração antes da articulação, como a Saurer e o seu modelo 4 Gp. Porém no final da década de 80 a Mercedes Benz ajudou a financiar e posteriormente comprou a patente de uma empresa alemã, que resolveu essa situação.

Diferença entre articulação Puller e Pusher

A diferença visual entre uma pusher e puller, é que a segunda é mais simples, dispensando controle eletro-hidráulico: portanto mais barata para adquirir e manter. Desta forma a tração antes da articulação sempre foi considerada menos onerosa para as empresas e é por isso que tivemos muitos ‘articulados’ com motor ‘dianteiro’ e ‘entre eixos’. Porém com a necessidade de diminuírem a altura do piso em relação ao solo, os motores ‘traseiros’ se tornaram populares e a puller passou e ser mais vista nos chassis da Volvo. Contudo, Van Hool, MAZ, Neoplan, Hess e algumas fabricantes chinesas ainda utilizam motores ‘laterais entre eixos’ que permitem essa articulação mais simples.

Já articulação pusher possui amortecedores hidráulicos de dupla ação, onde há uma comutação hidráulica, cerceada por válvulas solenoides controladas por uma central eletrônica que obedece o esterçamento das rodas dianteiras.

No caso, quando uma quantidade de óleo ‘sai’ de uma extremidade do amortecedor, ela ‘vai’ para a outra: essa comutação ‘trava a rótula momentaneamente’, evitando que a mesma deslize sobre os rolamentos antes da primeira composição ser empurrada. Infelizmente, no passado, tivemos problemas nas conexões hidráulicas e na rótula por causa da qualidade destes componentes, ou falha na unidade eletrônica que controlava a pressão hidráulica de forma desordenada: problemas praticamente sanados atualmente.

Sistema para Articulação 

O sistema para articulação, além da articulação, é composto por cortinas sanfonadas, trilhos estabilizadores, conexões de energia ou combustível, e conexão de passageiros (plataforma).

As cortinas servem para proteger as conexões de energia ou combustível, e conexão de passageiros. A ‘sanfona’ é garantida pelos trilhos unidos ao material das cortinas.

A conexão de passageiros é composta por uma plataforma semi circular, ou circular, que desliza junto com o trilho estabilizador ou rótula (dependendo da fabricante). Geralmente esse movimento possui leves atrasos em relação ao movimento da rótula garantidos por engrenagens redutoras instaladas na mesma. O objetivo é evitar movimentos bruscos da plataforma, que causariam acidentes quando o passageiro andasse por cima dela.

Os trilhos estabilizadores servem para evitar a ruptura das conexões quando a rótula for flexionada. O trilho estabilizador central, geralmente, dependendo da fabricante, possui engrenagens redutoras que atrasam o seu movimento, em relação aos bruscos da rótula. Os mais comuns são o central que divide a cortina, e o meia lua que, preso ao central por uma carretilha, desliza de acordo com a flexão da rótula, evitando esticá-los, o que poderia causar as suas rupturas ocasionando graves acidentes, já que conectam energia.

Curiosidade: Algumas articulações pusher e puller pouco utilizadas atualmente

Os ônibus articulados são antiquíssimos e, de forma resumida gostaríamos de mostrar outros tipos de articulação que são diferentes das exemplificadas acima.

Articulação Macchi Autotreni (1934): é o primeiro sistema inventado. A articulação é uma puller com flexão horizontal obtida por parafuso, e a  vertical por 4 dobradiças fixas nas duas composições. A cortina é estreita e a plataforma é uma tábua flexível.

 

Articulação Fageol (1935?): é uma puller com flexão vertical por dobradiças. Não tem flexão horizontal.

  

Urbinatti (1940, em ônibus): é a mãe da articulação puller com rótula, mas possui 2 semi circulares para flexão horizontal sendo a vertical por punhos. A plataforma era tão estável que foram instalados 4 assentos sobre ela.

Mercedes Benz (1978): criada pela alemã FFG, a pusher da Mercedes Benz foi a primeira da categoria, mas possui um mecanismo curioso: ao invés de 2 amortecedores de dupla ação, foram usados 4 simples: dois na primeira composição e dois na segunda. Já o mecanismo eletro-hidráulico é o mesmo das pushers atuais.

 

 

Hübner (1990): possuía articulação pusher semelhante ao da MAN onde apenas um amortecedor ‘dupla ação’ com controle eletro-hidráulico evitava o deslize da rótula sobre o rolamento. Este amortecedor travava a mesma através de uma cremalheira. Curiosamente tivemos essa articulação nos Mercedes Benz O400UPA.

MAN (1985 ?): foi uma resposta a Mercedes Benz, na época detentora da tecnologia pusher, onde foi usado o mesmo mecanismo da Hübner, mas com amortecedor na primeira composição.

Heuliez: (1980 ? ): possui controle eletro-hidráulico, mas tem 2 amortecedores simples. No caso a curiosa tração 6X4 faz desta articulação uma puller.

Vetter: (1981 ? ) : é uma pusher sem controle hidráulico pois a flexão é controlada pelo eixo dianteiro devido ao fato do segundo eixo ser depois da articulação.