“O mundo gira, a Lusitana roda”. Lema e bordão publicitário de transportadora especializada em mudanças de mobília residencial e comercial. Mostrando comprometimento, indica que, enquanto tudo acontece no mundo (que não para), ela também cumpre sua missão incansavelmente.

É possível que no trajeto circular do Sol atravessando o céu da Terra ao longo do dia, algum primitivo habitante deste planeta tenha visualizado o que viria a ser o corpo redondo ideal para movimento.

Há controvérsias entre historiadores, e com o passar dos séculos fica cada vez mais difícil saber quem está mais próximo da verdade por trás da criação e evolução. Boa parte das informações converge para a utilização da sequência de troncos rolando, transportando sobre si uma carga ou animal resultado da caça, como a primeira ação de transformar atrito de escorregamento no de rolamento. Esses troncos foram cortados em fatias e transformados em discos, mais leves, mas que dependiam de algo unindo-os.

  (Arte: focus.jor)

Mas há quem defenda que as primeiras rodas tenham sido de argila e pedra. Essas fontes dão conta de que, devido a isso, o transporte não tenha sido a primeira aplicação usual dos discos. A roda acionada pelos pés dos oleiros de cerâmica, ou até mesmo a roda d’água, teriam tido essa primazia. E diversas outras aplicações surgiram em paralelo ao longo da história, tais como as moendas e moinhos. Por quê?

Teoria de questão física e animal. Um ser humano comum não conseguiria carregar muito mais que metade do seu peso próprio. E andar o dia todo com essa carga não deixaria percorrer mais que umas duas dezenas de quilômetros. Muito pouco se comparado ao que carregam mulas, cavalos e bois.

Acontece que os antecessores desses animais não eram adeptos da domesticação e teria sido apenas com as raças “recentes” de cavalos e bois que se tornou mais aplicável arrastar a carga rodando os troncos, ou ainda melhor, sobre uma prancha com os discos e um eixo ligando-os. Protótipo da carroça.

 Segundo historiadores, é um carro de guerra sumério de 2.500 a.C. (Foto: portalsaofrancisco.com.br)

Mecanismo eficiente 

Assim como no bordão publicitário, há uma ligeira diferença a destacar. Girar está mais para algo se mover em torno do seu próprio eixo imaginário, sem sair do lugar. Rodar é verbo que vem, claro, de roda e, sim, indica mais que movimento, implica em deslocamento. Há uma relação intrínseca entre os dois fatos. O veículo roda (verbo) porque a roda (substantivo) gira em torno do eixo.

As primeiras, feitas das seções de árvores, aproveitavam o nó da madeira para usar como furo para passagem do eixo fixado à carroça. A razão é a maior resistência da madeira ao redor do nó; algo útil particularmente para suportar o atrito entre as duas peças e aos impactos com as irregularidades do terreno. Aumentava a durabilidade e facilitava a necessária lubrificação, e esta trouxe a necessidade de proteção contra as usuais impurezas dos caminhos; surgiram assim as primeiras calotas. Quem diria?!

A relação entre diâmetro de roda e diâmetro do eixo é fundamental. É na proporção entre diâmetros que está a essência do sistema; e que usamos até os dias de hoje, mas de outras formas.

Quanto maior o diâmetro do contorno, mais pontual é o contato com o piso e menor o atrito de rolamento. As forças atuantes tendem a se concentrar num só ponto da roda e da superfície. Quanto menor o diâmetro do eixo, menor a área de contato dele com o furo e, portanto, menor a resistência ao escorregamento relativo entre eles.

Ou seja, a carga sobre o eixo, e a ser transportada, atua numa distância curvilínea menor que a percorrida pelo contorno. E esta, a do contorno, seria a distância linear em que a carga teria de ser arrastada não fosse o movimento circular. Por isso as rodas de carroções e charretes eram tão grandes, e continuaram grandes nos primeiros veículos automotores devido à pouca potência destes.

Nos dias de hoje, por conta da melhoria nos pavimentos e da relação peso-potência, as rodas são menores e mais leves. Essa redução de peso da massa suspensa traz as reconhecidas vantagens em dinâmica, permitindo maiores acelerações com o mesmo torque do motor. Além disso, rodas menores giram mais rápido; assim sua velocidade é mais próxima daquela do motor e com isto aliviamos a transmissão também. A contrapartida é o espaço para os freios quando estes estão na roda.

 Séculos de uso e melhorias entre o início e a atualidade (Arte: srpneus.com.br)

A diversidade através do tempo

A evolução do aro e do miolo deu-se por questões estruturais e estéticas; é assim até hoje.

Mesmo de madeira, a roda era pesada e difícil de manusear. Logo veio a técnica de adicionar diversos furos para aliviar peso e disto chegou-se aos raios. Em paralelo, o contorno irregular e desgastável foi inicialmente revestido por madeira que era conformada à vapor; depois veio a cobertura de metal e mais à frente a de couro e de borracha.

Mas foi a vulcanização no século XIX que abriu caminho para uso em larga escala. Primeiramente anéis de borracha maciça, depois os mesmos com interior oco para dissipação do calor. Somente a consolidação da manufatura dos pneus é que os tornou o revestimento mais apreciado até hoje.

Mesmo com a adoção da borracha, as rodas eram raiadas de madeira, algumas com reforços metálicos.

  Algumas versões permitiam o desmonte. Furos de pneus eram comuns (Foto: gtzero.com.br)

Em paralelo, havia as rodas de tirantes metálicos do tipo utilizadas em bicicletas e desenvolvidas para veículos por volta de 1870. Lá pelos anos 1910 surgiram as primeiras com raios ainda de madeira, mas passível de remover o aro (com o pneu) e substituí-lo aparafusando outro nos raios do disco central. Uma solução para os rotineiros furos de pneu. Depois esses raios passaram a ser de metal.

Em seguida viriam as rodas totalmente metálicas; a primeira lançada pela Michelin em 1914, cujo conceito disco de aço estampado permanece o de maior sucesso e até hoje aplicado. Logo após, a britânica Sankey, em 1920 apresentou a sua versão. Desmontável, duas partes de chapa de aço estampado unidas entre si formando uma peça única com raios, e separada do eixo.

Mas foi no Grande Prêmio da França de 1924 que surgiu a significativa mudança. O Bugatti tipo 35 utilizou liga metálica leve de alumínio num conjunto único de aro e disco central (foto abaixo). Relativamente frágil e muito cara, foi relegada ao descrédito inicial, apesar da óbvia vantagem de redução do momento de inércia da massa não suspensa. Somente nos anos 1950 e 1960 a solução alcançaria mais confiabilidade e aplicação em larga escala de produção nos EUA e Europa.

  Ousadia tecnológica em sua época, só fez sucesso comercial mais tarde (Foto: revistahotroads.com.br)

Cada uma na sua

Os três principais conceitos produtivos têm suas vantagens e desvantagens.

As de raios (foto abaixo), tirantes tensionados entre cubo e aro, têm na disposição a possibilidade de suportar tanto esforços longitudinais como transversais além dos verticais, como nas bicicletas e motos. Flexibilidade e absorção de impactos com boa ventilação dos freios à despeito da limitação de largura. Também não ajudaram a mantê-las em produção o fato de precisarem de constantes regulagens.

 Elegantes, mas caras, acabaram descontinuadas pelo aumento de potência dos veículos (Foto: revistahotroads.com.br)

Já as de disco central em aço, com perfil ondulado estampado ligado ao aro por parafusos ou solda, são as mais difundidas. Durabilidade, baixo custo e resistência compatíveis às potências que as de tirantes não atendiam, fizeram delas as preferidas. Ainda por cima, permitem trabalhar com furos no disco para aliviar o peso e direcionar o fluxo de ar para os freios. A calota resolve a questão estética.

Por sua vez, as fundidas ou forjadas em materiais de liga leve são o sonho de todo designer. Permitem arroubos estéticos e estudos de fluxo de ar não só para os freios, mas também para a aerodinâmica do veículo. É possível dar forma desejada na parte de fixação ao eixo e ao aro, e contar com a maior resistência aos esforços transversais dada pelo canal em "V", graças aos pneus sem câmara.

Depõem contra ela a fragilidade, que já foi bem maior, e o custo de produção e acabamento; para alguns, compatível com os benefícios. Mas é no peso, ou redução dele, que está a verdadeira vantagem. Ocorre que nem sempre ela é realmente mais leve que uma similar em aço estampado. Acredite!

Outras tendências?

O compósito de fibra de carbono é conhecido pela sua leveza e resistência, mas também por sua fragilidade no ponto de concentração de tensões. Uma aplicação de mínimo esforço nesse ponto e ele literalmente vira pó. Mas como os benefícios são bem maiores que a desvantagem, ele tem larga aplicação em competições.

 A fibra de carbono chegou às rodas, mas só para as maiores (jornaldocarro.estadao.com.br)

Recentemente, em 2015, a Ford aplicou esse material nas rodas de 20 polegadas do Mustang Shelby GT 350R, o primeiro veículo de série a utilizá-las. Depois foi a vez do superesportivo GT500.

Mas se para alguns a fragilidade é um problema, para outros é oportunidade. A fabricante de rodas Maxion, do grupo Iochpe-Maxion, em parceria com a Michelin, lançou recentemente a roda Acorus de flanges flexíveis de borracha; ficam entre pneu e aro (foto abaixo). Por ora, é reservada aos de maior diâmetro e pneus de perfil baixo.

 Não, não está amassada. É só a borda flexível trabalhando (Foto: jornal gazeta do povo)

E se você acha que a evolução estacionou por aí, está enganado(a). A aplicação daquele princípio de rodar ao invés de arrastar é mais do que nunca essencial na autonomia dos veículos elétricos. Os estudos de aplicação da chamada in-wheel electric drive (tração elétrica dentro da roda, em tradução livre) estão cada vez mais avançados (foto abaixo).

 É no interior da roda que alguns fabricantes apostam para maior eficácia do giro (Arte: autoblog.com.br)

E neste caso, embora por fora pareça igual, o pneu é bem específico.

Mas isso é assunto para outra ocasião.

Mário Pinheiro

Nota NdG: Este texto não reflete, necessariamente, a opinião do site Nobres do Grid.