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Além disso, outra característica importante é o tratamento da parte final da bobina, que pode ser plano, plano de base reta, quadrado ou de base reta, como é mostrado na Figura 14
Figura 14: Tratamento da parte final da bobina (KRUTZ, 1994).
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No amortecedor monotubo, seu funcionamento é simples, ele tem como única ação que o fluido flui através da válvula no pistão. A maioria dos amortecedores de tubo único tem um volume de gás comprimido abaixo de um pistão flutuante. Assim o gás move o pistão conforme o fluido passa pela válvula à medida que vai mudando o volume do fluido. Esse mecanismo tem como objetivo evitar a formação de espuma do fluido de trabalho.
Independentemente do projeto específico, os amortecedores produzem força proporcional à velocidade do pistão. Com várias válvulas, os amortecedores podem fornecer diferentes níveis de amortecimento durante a compressão ou recuperação. Existem diversos estudos e livros sobre amortecedores, podemos citar alguns como por exemplos: Bastow e Howard (1993) que fornecem um capítulo completo sobre as características dos amortecedores e fornecem exemplos do efeito da razão de amortecimento na amplitude de vibração no apêndice. E também podemos citar Milliken e Milliken (1995) que também apresentam excelentes resultados de modelos para vários níveis de amortecimento.
Figura 15: Amortecedor Estrutural McPherson I (Reimpell et al., 2001).
Figura 16: Amortecedor Estrutural McPherson II (Reimpell et al., 2001).
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Contrariando seu nome (shock absorbers), o amortecedor não absorve os choques provenientes das imperfeições da via, o que de fato absorve os choques é a suspensão, a principal atuação dos amortecedores hidráulicos é no amortecimento dissipar a energia imposta ao sistema.
É ilustrado na Figura 17 o efeito nominal do amortecimento para o modelo de ¼ de veículo pelos ganhos de resposta O percentual de amortecimento é determinado pela razão de amortecimento dado pela equação (1):
(1) Onde:
ζ = razão de amortecimento
Cs = coeficiente de amortecimento da suspensão Ks = rigidez da suspensão
M = massa suspensa
Razão de Amortecimento é a razão da quantidade de amortecimento viscoso presente em um sistema àquela requerida para o amortecimento crítico.
Figura 17: Efeito do amortecimento na conduta de isolamento da suspensão (Gillespie, 1992).
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Para um amortecimento bem suave (10%) a resposta é dominada por uma resposta bem alta em 1 Hz. Este tipo de resposta, usualmente conhecido por “flutuação”, faz a massa suspensa amplificar bastante as ondulações da pista.
A curva de razão 40% é razoavelmente representativa da maioria dos carros, reconhecível pelo fato da amplificação da frequência de ressonância estar na faixa entre 1,5 e 2,0 Hz. Em 100% de amortecimento (amortecimento crítico21), o movimento de sobe e desce da massa suspensa a 1,0 Hz é bem controlado, porém com um prejuízo no isolamento das altas frequências. Se o amortecimento é elevado acima do crítico, por exemplo a 200%, o amortecedor torna-se tão rígido que a suspensão não se movimenta mais e o veículo inteiro move-se sobre os seus pneus, ressonando entre 3,0 e 4,0 Hz.
2.3 DINAMICA VEICULAR
A dinâmica veicular é uma importante parte da engenharia envolvida no desenvolvimento de um veículo, esse estudo é feito como principal objetivo lida com a melhoria da segurança, o conforto na dirigibilidade e da preservação do veículo. A dinâmica veicular estuda a interação de alguns fatores como: condutor, veículo, carga e ambiente.
Durante a utilização do veículo, há diversas interferências que influenciam na dinâmica veicular. O veículo e o condutor são os fatores que mais sofrem com essas interferências durante a utilização. Primeiramente vamos exemplificar alguns fatores que influenciam no veículo durante sua condução:
Figura 18: Fluxograma de interação entre condutor e veículo. (RILL, 2009)
41 Figura 19: Fluxograma de interação entre carga e veículo. (RILL, 2009)
Figura 20: Fluxograma de interação entre ambiente e veículo. (RILL, 2009)
Durante o desenvolvimento do projeto de um veículo, são feitas diversas simulações em computador e logo após teste em campo em busca de entregar conforto para o condutor durante a utilização. Nessas simulações em computador, é utilizado um condutor “ideal” para conseguir obter uma primeira impressão sobre o comportamento do veículo e as interações que o condutor irá sofrer durante um trajeto, fazendo essa primeira simulação antes dos testes em campo é uma excelente opção, pois obviamente a segurança do condutor é a prioridade mas o conforto é um fator de extrema importância, então realizando primeiramente uma simulação em computador traz alguns resultados que podem ser analisados antes de partir para os testes em campo. Nos testes de campo o veículo é exposto à diversas situações que ele será exposto durante a sua utilização no dia a dia, e após a realização dos testes são obtidos resultados do comportamento do veículo e o piloto que realizou os testes, que é um piloto profissional, passa suas impressões para a equipe de desenvolvimento sobre como o carro se comportou. Aqui estão alguns exemplos de interações que o condutor sofre durante a utilização de um veículo:
Figura 21: Fluxograma de interação entre veículo e condutor. (RILL, 2009)
Figura 22: Fluxograma de interação entre ambiente e condutor. (RILL, 2009)
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2.4 CONFORTO VEICULAR E DIRIGIBILIDADE
A pista e a forma como o piloto conduz o veículo influenciam na movimentação da suspensão, assim também influenciam no comportamento da carroceria do veículo, logo tem influência na sensação de conforto e dirigibilidade dos passageiros. Sendo assim, existe a necessidade de especificar os aspectos de posição e formato do veículo, suspensão e pneus. A posição do corpo do veículo por exemplo, é especificada através do seu movimento vertical e paralelo ao solo, inclinação e a rolagem. O movimento de deslocamento vertical do corpo do veículo influencia diretamente o câmber das rodas e também os ângulos de direção com relação ao corpo e a via que o veículo está rodando.
O sistema de vibração é um dos critérios mais importantes quando pessoas a qualidade do design e da construção do carro. Sendo um julgamento, é de natureza subjetiva, sendo assim, surge uma das maiores dificuldades no desenvolvimento de métodos objetivos de engenharia para lidar com a dirigibilidade como modo de desempenho do veículo.
Apesar do veículo ser um sistema dinâmico, ele apenas tem vibrações se existir alguma fonte que excite essa vibração no veículo, como mostrado na Figura 23. São as propriedades das repostam que irão determinar a magnitude e direcionar as vibrações impostas, o compartimento onde estão os passageiros irão ser submetidos à essas vibrações. São três principais aspectos que são estudados para a compreensão do comportamento dinâmico do veículo, que são:
• Fontes de excitação;
• Mecanismos básicos de resposta do veículo às vibrações;
• Tolerância e percepção humana às vibrações;
43 Figura 23: Sistema Dinâmico do veículo (Gillespie, 1992).
Quando se trata de fatores críticos que as pessoas julgam em relação à qualidade do projeto e a construção do veículo, a vibração que é transmitida aos passageiros é sem dúvida um dos fatores que as pessoas mais julgam. Por ser um julgamento, ele é subjetivo por natureza, então esse fator tende a ser uma das maiores dificuldades que o setor de engenharia enfrente para estabelecer critérios objetivos para avaliar o comportamento dinâmico do veículo (GILLESPIE, 1992).
Por esses diversos fatores, a tarefa definir se um veículo tem o conforto adequado é muito complexa e subjetiva, pois cada usuário tem uma perspectiva de conforto e essa perspectiva vem mudando com o tempo, se você olhar para trás, um carro que era considerado confortável alguns anos atrás, ele já pode não ser mais considerado confortável nos dias de hoje.
O conforto não está apenas na condução do veículo, mas envolve também o conforto acústico e vibratório.
Apesar de toda dificuldade envolvendo o conforto do passageiro, o conforto é um parâmetro muito importante para as pessoas que desenvolvem um veículo, ainda mais sendo um critério tão importante na escolha do cliente na hora de comprar seu carro.
Apenas de toda dificuldade em mensurar essa questão de conforto, é possível distinguir o conforto através de alguns parâmetros, para o conforto na condução, podemos relacionar a
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capacidade que os pneus e o sistema de suspensão conseguem filtrar as vibrações que são causadas através do movimento do veículo pela via. Já na questão de conforto acústico e vibratório, podemos considerar a vibração e o ruido que são produzidos no interior do veículo através dos dispositivos mecânicos, ou na sua superfície que está em contato com o ar (GENTA e MORELLO, 2009).
A SAE (Society of Automotive Engineers), define os seguintes parâmetros para definir o conforto do veículo para seus passageiros:
• Conforto: uma frequência baixa de vibração que a carroceira do veículo é submetida, até 5Hz;
• Trepidação: uma frequência intermediaria vibração na carroceria do veículo, entre 5 e 25 Hz. Alguns subsistemas do veículo têm sua frequência natural nessa faixa;
• Aspereza: uma frequência alta vibração na carroceria do veículo e de sus componentes, entre 25 e 100 Hz. Frequências nessa faixa já podem ser assimiladas como ruídos;
• Ruído: São fenômenos acústicos que estão na faixa entre 100 Hz e 22 kHz, ou seja, acima da aspereza até o limite que o ouvido humano consegue escutar.
No setor automobilístico existe um debate sobre quais são as características de movimentação que as pessoas não aceitam quando se diz a respeito de conforto. O deslocamento do veículo não é considerado um problema, apesar de uma variação muito alta de aceleração e de frear possa induzir uma sensação de desconforto, quando se mantem uma velocidade constante, geralmente não induz o desconforto ao passageiro.
Essa taxa de variação de aceleração é conhecida como “jerk”. O termo é usado para denotar a taxa de variação da aceleração no tempo, ou seja, é a derivada da aceleração, que produz essa sensação de desconforto.