Barra Estabilizadora

A função da barra estabilizadora é reduzir a inclinação da carroceria durante as curvas e influenciar o comportamento do veículo em curva em termos do sub ou sobresterçamento, ou seja, aumentar a segurança de condução. No caso de deslocamento paralelo, a barra (1) gira em torno do mancal “L” (Figura 35), mantendo a barra estabilizadora inativa. A rigidez da barra estabilizadora em deslocamento inverso (roda direita subindo e roda esquerda descendo em um mesmo eixo ou vice-versa), o qual é importante para reduzir a inclinação de rolagem, depende, para suspensões de rodas independentes, da relação entre a junta da roda “G” ao ponto de fixação “T2” na suspensão, ou analogamente em suspensões de eixos rígidos para a razão da distância

entre os pontos de fixação da barra e a bitola14 entre as rodas.

Figura 35: Lay-out Barra Estabilizadora (Reimpell et al., 2001)

Quanto mais próxima das rodas a barra estabilizadora operar, mais leve e barata ela será e menores serão as forças atuantes em todos os componentes. A Figura 6 mostra uma suspensão estrutural McPherson que vai nesta direção, onde a barra de ligação (5), cujo tamanho é próximo ao da roda, é fixada ao tubo reservatório (1). O efeito negativo desta configuração é o efeito que a barra estabilizadora causa na estrutura McPherson durante o esterçamento.

À parte da inclinação da carroceria, o comportamento em curva do veículo pode também ser influenciado pela barra estabilizadora. As seguintes regras se aplicam:

• Uma montagem em eixo dianteiro com uma barra estabilizadora bastante rígida provocará a tendência ao subesterçamento e melhorará o comportamento em mudança de faixa do veículo;

• Barra estabilizadora de alta rigidez no eixo traseiro significa que veículos de tração dianteira podem ter comportamento mais neutro, ao passo que veículos de tração traseira sobresterçam mais.

A Figura 36 mostra a montagem de uma barra estabilizadora em uma suspensão dianteira duplo “A” e ao lado, sozinha, uma barra aplicada em suspensões do tipo McPherson.

Figura 36: Barra Estabilizadora (Carbibles.com, ac. Nov, 2009)

Contudo a barra estabilizadora possui desvantagens. Quanto maior sua rigidez, maior será a tensão sobre os componentes elásticos nas várias montagens em torno da barra (posições “L”, “T1” e “T2” da Figura 35), menos o veículo “copiará” os obstáculos sobre a superfície de rodagem, além de deteriorar o conforto da suspensão (REIMPELL et al., 2001).

2.1.3.2 Amortecedores

2.1.3.2.1 Introdução

O uso de molas para permitir o movimento vertical relativo entre as rodas e o chassi em estradas irregulares remete os veículos ao tempo das carruagens. Este método para aprimorar o conforto dos veículos foi adotado no início da história dos automóveis. O amortecedor foi introduzido depois entre as massas suspensa e não suspensa para suprimir a oscilação e controlar a movimentação da massa suspensa15 devido às acelerações lateral e longitudinal.

O primeiro tipo primitivo de amortecedor foi desenvolvido pela Truffault-Hartford USA e utilizado na França em 1902 pelos fabricantes de veículos Peugeot e Mors, e em 1906 no Grande Prêmio Renault (veja Figura 37). As forças de amortecimento eram geradas pela movimentação de um rotor ou pistão em um fluído. Uma forma inicial de controle de oscilação, a Gabriel trouxe seu amortecedor de fricção (Figura 38) no início dos anos de 1920 na mesma época que a Hartford. Na mesma década os amortecedores Houdaille Rotary Vane (Figura 39) apareceram como um tipo de unidade hidráulica de alavanca, a princípio de ação simples e depois de dupla ação. No início dos anos 30 a Monroe introduziu o amortecedor telescópico hidráulico de ação direta baseado na resistência à passagem de óleo por orifícios (Figura 40), o qual se tornou o mais popular dispositivo de amortecimento.

Um grande número de melhorias e variações de projeto nos amortecedores telescópicos de ação direta foi implementado desde a sua introdução. Isso inclui intensivo desenvolvimento dos selos de vedação, válvulas adicionais para permitir o controle de vários níveis de velocidade do pistão, orifícios de tamanhos ajustáveis e válvulas de mola e descarga (blow-off), e adição de pressão de gás para compensar o volume deslocado pela haste do pistão e a aeração do óleo. O

controle da tração16 e da compressão17 são geralmente diferentes e vários sistemas tem sido disponibilizados para o seu controle, seja estaticamente ou sobre a superfície de rodagem. Válvulas sensíveis à velocidade, ao deslocamento, ou à frequência18 são exemplos. O amortecedor pode ser usado também como nivelador de altura. Uma combinação desse tipo utiliza o pistão como uma bomba para pressurizar ou aliviar fluido em um reservatório sempre que uma condição de desnivelamento for alcançada. A operação desse sistema depende da movimentação casual da suspensão e consequentemente do amortecedor durante o trajeto do veículo. Um tipo de sistema mais rápido é baseado na mudança da pressão em um amortecedor à gás por intermédio de uma fonte auxiliar de pressão.

Figura 37: Amortecedor tipo tesoura de atrito seco (The shock absorber history MMCofap, 2009)

16 _{Tração é o movimento relativo entre a massa suspensa e não-suspensa em um sistema de suspensão onde a distância entre as massas aumentam}

em relação a sua condição estática.

17 _{Compressão é o movimento relativo entre a massa suspensa e não-suspensa em um sistema de suspensão onde a distância entre as massas}

diminuem em relação a sua condição estática.

Figura 38: Amortecedor Gabriel Spring Snubber19 (The shock absorber history MMCofap, 2009)

Figura 39: Amortecedor Houdaille Rotary Vane (The shock absorber history MMCofap, 2009)

Uma combinação única de amortecedor e mola a qual alcançou altos volumes de produção foi desenvolvida por Dr. Alex Moulton na Inglaterra. O sistema Hydrolastic foi utilizado pela primeira vez no B.M.C. Mini em 1959 (Figura 41). Este tipo de solução também foi adotado pela Citroen na mesma época, com a sua suspensão Hydragas (Figura 42).

Figura 41: Amortecedor Hydrolastic (The shock absorber history MMCofap, 2009)

Figura 42: Amortecedor Hydragas (The shock absorber history MMCofap, 2009)

Iniciando em 1985, significativos avanços no controle eletrônico para amortecedores têm acontecido como resultado da competição para aprimorar a qualidade do ride em veículos de passageiros. Um tipo de abordagem bastante estudada é a viabilização de sistemas adaptativos e semi-ativos mais simples e com custo acessível. Nestes sistemas o ajuste das curvas de amortecimento dos amortecedores é realizado dinamicamente como função de uma variedade de fatores como a atitude do veículo, velocidade angular (yaw rate), aceleração, freqüências

perturbadoras, comandos da direção e freio, etc. Os algoritmos de controle (estratégia) variam desde os relativamente simples até os muito complexos (MILLIKEN e MILLIKEN, 1995).