Fundamentos de Dinâmica Veicular
Capítulo 9Sistemas de Direção
Sistemas de direção
http://carros.hsw.uol.com.br/direcao-dos-carros2.htm
Sistemas de direção
braço Pitman
caixa de engrenagem
Sistemas de direção
http://carros.hsw.uol.com.br/direcao-dos-carros3.htm
Sistemas de direção
Sistemas de direção
http://sistema'sautomotivos.blogspot.com/2009/01/direo.html
Sistemas de direção
Sistemas de direção
Sistemas de direção
Sistemas de direção
Sistemas de direção
Sistemas de direção
Sistemas de direção
Ângulos da Direção• Braço à terra e inclinação do pino mestre
Caster
Cambagem
Inclinação do Pino Mestre
Ângulos da Direção• Braço à terra e inclinação do pino mestre
Convergência
Animação Técnica - Sistema de Direção do Veículo
http://www.youtube.com/watch?v=zE13huhOlBc
Sistemas de direção
http://sistema'sautomotivos.blogspot.com/2009/01/direo.html
Dispositivos de segurança
Cinemática do esterçamento
Cinemática do esterçamento
22
tan
22
tan
Ackerman de Ângulos
tR
Lt
R
L
tR
Lt
R
L
ii
oo
Cinemática do esterçamento
1:36 atépesados veículos
1:15spassageiro de veículos
: típicosValores
roda da ângulo o e volantedo ângulo o entre Relação
TOESTERÇAMEN DE RAZÃO
Cinemática do esterçamento
Veículo com três eixos
Veículo com três eixos
Reboque com eixo
• Sistemas de direção• Cinemática do esterçamento• Erro de geometria• Forças e momentos• Influência da tração dianteira• Esterçamento nas quatro rodas
Nesta aula
Geometria ideal para uma suspensão independente
Ocorre divergência quando a suspensão trabalha
DIV CONV
Alterações na convergência(bump steer)
SOBRE
SUB
Erro na geometria para aumentar o sub-esterçamento
Geometria do esterçamento
oooo
oooo
5-015-10carros
5-05-0caminhões
CasterMestre Pinoveículo
Cambagem e convergência são definidos de modo a ficarem em torno de 0o nas mais variadas condições de funcionamento.
Geometria do esterçamento
• Sistemas de direção• Cinemática do esterçamento• Erro de geometria• Forças e momentos• Influência da tração dianteira• Esterçamento nas quatro rodas
Nesta aula
(força trativa)
(força lateral)
(força vertical)
(momento de resistênciaao rolamento)
(momento auto-alinhante)
(momento de tombamento)
Forças e momentos sobre uma roda
Momento produzido pela força vertical
caster de ângulo
toesterçamen de ângulo
mestre pino do ângulo
terraà braço
rodas duas nas verticalforça ,
rodas duas das totalmomento
cos.sin..sin.sin..caster do influênciamestre pino do influência
d
FF
M
dFFdFFM
zrzl
V
zrzlzrzlV
Momento produzido pela força vertical Influência do ângulo do pino-mestre
•O eixo se eleva (momento centralizador)•Não é afetado pela transferência de carga
mestre pino do influência
1 sin.sin.. dFFM zrzlV
Momento produzido pela força vertical Influência do ângulo do pino-mestre
Momento produzido pela força vertical Influência do ângulo do caster
caster do influência
2 cos.sin.. dFFM zrzlV
•O eixo rola (um lado sobe e outro desce)•Sensível à transferência de carga
Momento produzido pela força vertical Influência do ângulo do caster
Momento produzido pela força lateral
Momento produzido pela força lateral
tan..rFFM yrylL
•Pproduz um momento que tende a girar a roda para fora da curva.•Contribui para o aumento do comprtamento sub-esterçante.
Momento produzido pela força trativa
Momento produzido pela força trativa
dFFM xrxlT .
•Os momentos tendem a se equilibrar.•Sensível ao braço-à-terra (d).•Desbalanceamento:
• pneu vazio• problemas no freio• coeficientes de atrito
diferentes
Momento produzido pelo torque alinhante
22cos. zrzlAT MMM
•Sempre agem de modo a resistir a qualquer movimento de giro.•Efeito sub-esterçante.
Modelo cinemático do sistema de direção
Modelo dinâmico do sistema de direção
22cos.
.
tan..
cos.sin..sin.sin..
direção da eixo no Momentos
zrzlATz
xrxlTx
yrylLy
zrzlzrzlVz
MMMM
dFFMF
rFFMF
dFFdFFMF
•Rigidez do sistema•Propriedades da caixa de direção
• razão de esterçamento• torque no volante
•Ângulos de Ackerman•Cadeia cinemática•Servomecanismo•Propriedades elásticas dos componentes•Resposta direcional (pneus)•Comportamento em curva
Modelo dinâmico do sistema de direção
Nesta aula
• Sistemas de direção• Cinemática do esterçamento• Erro de geometria• Forças e momentos• Influência da tração dianteira• Esterçamento nas quatro rodas
Influência da tração dianteira
Carregamento (forças e momentos) sobre o eixo de direção.
sin..
ndoSimplifica
sin.cos.cos..
se-tem
.
Sendo
sin.cos.cos..
rdFM
rdFM
rFT
TdFM
xSA
xSA
xd
dxSA
Influência da tração dianteira
Influência da tração dianteira
•Numa curva, devido à rolagem,• ext diminui• int aumenta• MSAext diminui• MSAint aumenta
Resultado: momento que se opõe ao ângulo de direção => sub-esterçamento
Magnitude do momento depende:•grau de rolagem da carroceria•diferença dos ângulos dos semi-eixos•diferença dos ângulos do pino-mestre
sin.. rdFM xSA
Nesta aula
• Sistemas de direção• Cinemática do esterçamento• Erro de geometria• Forças e momentos• Influência da tração dianteira• Esterçamento nas quatro rodas
Acionamento:• mecânico• hidráulico• eletrônico
Esterçamento nas quatro rodas(baixas velocidades)
2/1%100
3/1%50
em redução
1.
1..
.
R
LR
R
L
f
ffffr
fr
Esterçamento nas quatro rodas(baixas velocidades)
2/1%100
3/1%50
em redução
1.
1..
.
R
LR
R
L
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ffffr
fr
Esterçamento nas quatro rodas(velocidades acima de 30 km/h)
Aceleração lateral para diferentes sistemas de esterçamento nas 4 rodas
3000GT VR4 All Wheel Steering demohttp://www.youtube.com/watch?v=9c9dxEnYh3Y
Honda Prelude 4 Wheel Steeringhttp://www.youtube.com/watch?v=sldOdWYzW7U
Demonstração de sistemas de esterçamento nas 4 rodas
Gillespie, Thomas D.. FUNDAMENTALS OF VEHICLE DYNAMICS. Warrendale: SAE, 1992. Capítulo 8.
Jazar, Reza N.. VEHICLE DYNAMICS: THEORY AND APPLICATION. New York: Springer, 2008.
Referência utilizada para esta aula