Centros instantâneos de rotação

Neste capítulo será introduzido o conceito do centro instantâneo de rotação, ou em inglês instante center (IC), que será usado na determinação de alguns parâmetros da suspensão. Para ajudar á clarificação da definição do centro instantâneo de rotação podemos referir que “instantâneo” significa a posição das ligações entre componentes num dado instante, enquanto o “centro” é um ponto projectado e imaginário que é efectivamente o pivô do sistema nesse instante. Assim, o centro instantâneo de rotação será o pivô do movimento de uma suspensão para um determinado instante e a sua posição altera-se com o movimento da suspensão. A Figura 40 sugere a forma como dois links podem ser substituídos por um de maiores dimensões. Á medida que o link se move, o centro instantâneo de rotação também se move, pelo que uma adequada análise geométrica permite não só localizar o IC na posição estática do automóvel como também controlar a velocidade e direcção que este irá tomar com o curso da suspensão.

Figura 40 – Conceito de Centro Instantâneo de Rotação.

Os centros instantâneos de rotação advêm do estudo da Cinemática em duas dimensões (num plano). Eles são uma conveniente ajuda gráfica para estabelecer as relações de movimento entre dois corpos. No estudo de uma suspensão é conveniente reduzir o problema

Pedro Espinheira Rio Dinâmica e Afinação de uma Viatura de Competição

42 tridimensional em dois problemas bidimensionais, isto é, a vista da frente e lateral da geometria de uma suspensão, pelo que iremos estabelecer planos de corte (a 90º com o chão) pelo centro da roda, um paralelo á linha transversal e outro paralelo á linha longitudinal do veículo (ver Figura 41). De seguida será realizada a projecção dos pontos da suspensão nestes planos.

A projecção na vista da frente do centro instantâneo de rotação permite-nos definir a taxa de alteração de camber da roda, parte da informação da localização do centro de rolamento (roll center), movimento scrub e os dados necessários á determinação das características da direcção. A vista lateral permite-nos obter informação sobre o posicionamento da roda, variação de caster e propriedades de anti-lift e anti-dive/squat (propriedades geométricas da geometria das suspensões que contrariam os movimentos de levantar da frente do veículo quando este acelera – anti-lift, e abaixamento da frente quando trava – anti-dive/squat, seguidos do movimento contrário na traseira). Como em todos os objectos tridimensionais, é possível obter-se três vistas, no entanto a terceira é a vista de cima na qual pouca informação pode ser retirada.

No espaço tridimensional, os centros instantâneos de rotação são substituídos por eixos instantâneos de rotação. Se considerar-mos os centros instantâneos de rotação projectados nos planos anteriormente definidos, o eixo instantâneo de rotação é definido como a recta que une os dois centros instantâneos definidos no plano frontal e lateral, tal como na Figura 41. [4]

Figura 41 – Conceito de Eixo Instantâneo de Rotação.

A técnica para a obtenção dos centros instantâneos de rotação é particular ao tipo de geometria em análise, desta forma iremos particularizar para as geometrias de suspensão que serão objecto de estudo, ou seja, estrutura McPherson para a geometria da suspensão da frente e eixo rígido com four link para o eixo traseiro.

Pedro Espinheira Rio Na vista da frente da estrutura, define

inferior á estrutura e ao chassis. De seguida cria

estrutura McPherson. Prolongando essas duas rectas, a sua intersecção define o centro instantâneo de rotação da estrutura

Figura 42 – Centro instantâneo de rotação na vista frontal, De forma análoga determina

dois pontos podemos estabelecer o eixo instantâneo de rotação para o movim geometria, tal como na Figura

Figura 43 – Centro instantâneo de rotação numa estrutura

Analisando agora a geometria de suspensão de eixo rígido com centro instantâneo de rotação procede

No caso em que as barras do

suspensão representarmos uma recta que passa pelos pontos de ligação da barra superior no chassis ao eixo e a prolongarmos até interceptar uma outra recta que passa também pelos Dinâmica e Afinação de uma Viatura de Competição Na vista da frente da estrutura, define-se uma recta que passa pelas ligações (rótulas) do braço inferior á estrutura e ao chassis. De seguida cria-se uma recta perpendicular

. Prolongando essas duas rectas, a sua intersecção define o centro instantâneo de rotação da estrutura McPherson (ver Figura 42).

entro instantâneo de rotação na vista frontal, McPherson

De forma análoga determina-se o centro instantâneo de rotação na vista lateral e com estes dois pontos podemos estabelecer o eixo instantâneo de rotação para o movim

Figura 43.

entro instantâneo de rotação numa estrutura McPherson

Analisando agora a geometria de suspensão de eixo rígido com four link centro instantâneo de rotação procede-se da seguinte forma:

as barras do four link do eixo traseiro não são paralelas

suspensão representarmos uma recta que passa pelos pontos de ligação da barra superior no chassis ao eixo e a prolongarmos até interceptar uma outra recta que passa também pelos Dinâmica e Afinação de uma Viatura de Competição

43 se uma recta que passa pelas ligações (rótulas) do braço se uma recta perpendicular ou eixo da . Prolongando essas duas rectas, a sua intersecção define o centro

McPherson.

se o centro instantâneo de rotação na vista lateral e com estes dois pontos podemos estabelecer o eixo instantâneo de rotação para o movimento desta

McPherson.

four link, a determinação do

do eixo traseiro não são paralelas, se na vista lateral da suspensão representarmos uma recta que passa pelos pontos de ligação da barra superior no chassis ao eixo e a prolongarmos até interceptar uma outra recta que passa também pelos

Pedro Espinheira Rio

pontos de ligação da barra superior, obtemos assim o centro instantâ lateral (ver Figura 44). Na vista de frente este ponto encontra

na vista lateral e ao centro do veículo, uma vez que o relativamente ao plano longitudinal do veículo (neste caso).

Figura 44 – Localização do centro instantâneo de rotação num eixo rígido com