Sistemas Ativos

Encontram-se poucos sistemas ativos em veículos de série, porém, são muitos os desenvolvimentos dentro das indústrias (DONGES & NAAB, 1996; FURUKAWA & ABE, 1997), onde uma vasta gama de soluções é trabalhada. Na figura 2.1 são observadas as diferentes soluções que compreendem as possibilidades de aplicação dentro da esfera de capacidade do atual nível tecnológico.

Figura 2.1: Sistemas ativos para estabilidade

A estabilidade lateral pode ser otimizada por sistemas de controle de chassi. O principal foco são as situações de emergência, quando o veículo perde estabilidade, seja por uma manobra errônea do condutor ou por uma condição adversa de trânsito ou mesmo uma alteração das condições de aderência. Um segundo foco são situações quando o veículo pode oferecer melhor resposta referente às necessidades do condutor, ou seja, quando este provoca manobras mais severas.

Desde 1980, vários sistemas ativos de estabilidade foram investigados, em particular os por intervenção de freios (SHIMADA & SHIBAHATA, 1994; ABE, 1999; TSENG et al., 1999; MAMMAR & KOENIG, 2002; MCCANN, 2000; MOKHIAMAR & ABE, 2002a). O objetivo do controle de dinâmica veicular inclui melhoras em segurança, dirigibilidade e conforto.

Muitos sistemas foram desenvolvidos a partir da evolução da tecnologia eletrônica. No entanto foram desenvolvidos independentemente com objetivos específicos sendo que algumas regiões de atuação são coincidentes.

O controle do escorregamento na frenagem foi no final dos anos 70 o primeiro controle de dinâmica veicular a ser apresentado para veículos de série (BURCKHARDT, 1979). Desde então, busca-se até os dias atuais o aperfeiçoamento da técnica aplicada ao princípio (BURCKHARDT, 1993). Não obstante, foi o princípio básico para controlar as forças no pneu buscando reduzir a distância de frenagem e manter as condições de resposta do sistema de direção e, por conseguinte, a estabilidade do veículo. Os desenvolvimentos seguintes foram na área de sensores e atuadores. Com isso, este sistema atingiu um custo adequado para viabilizar uma maior introdução no mercado e, portanto na frota de veículos.

Nos conceitos de dinâmica veicular, o controle de tração (TCS) é um aplicativo adicional do sistema de controle de escorregamento na frenagem. Através de atuação controlando o momento de tração procura-se adequar a quantidade disponível de atrito entre pneu e pavimento e com isso, ainda, melhorar a estabilidade e dirigibilidade. No aspecto construtivo, os elementos para aplicação de tal tecnologia utilizam os mesmos componentes do ABS. A aplicação do TCS em veículos de série, no entanto, obtiveram êxito uma década mais tarde, no final dos anos 80 (KRAFT & LEFFLER, 1990; MAISCH et al., 1988). Além de ter este atraso em relação ao ABS, atualmente não está tão difundido como item de série.

A partir do meio dos anos 90, são conhecidos os sistemas de estabilidade que trabalham nas regiões críticas por meio de frenagem em rodas individualmente (DEBES et al., 1997; GASS et al., 1996; MÜLLER et al., 1994; JIDOSHA, 1995). Diferentes nomes foram atribuídos, dentre eles Programa de Estabilidade Eletrônica (ESP), ao sistema que realiza estas funções mais avançadas, porém, com os mesmos equipamentos utilizados para implementação de ABS e TCS. Atualmente só os veículos de maior performance possuem o ESP como item de série, porém, muitos

outros podem tê-lo como opcional. Este sistema utiliza das forças de frenagem aplicadas não simetricamente para aumentar a estabilidade e corrigir a trajetória (FENNEL, 1998; KURZ et al., 1996; LEFFLER et al., 1995; PAEFGEN et al., 1994).

Ainda pode ser citada mais uma técnica que utiliza de força longitudinal para administrar a dinâmica lateral. É por meio do controle das forças advindas do sistema de tração. Segundo Leffler (1994) e Schwarz (1990) pode-se compor um chaveamento da potência do motor para combinar com a dinâmica lateral que se propõe estabilizar. Outra possibilidade é na distribuição ocorrida nos diferenciais, assim, pode-se introduzir um momento em guinada para auxiliar na estabilidade (HONDA, 1997). Esta técnica pode ser integrada com atuações de freio agregando a virtude de perder menos desempenho longitudinal (ABE et al., 1994; ABE et al., 1996; FUKADA, 1997; NAGAI et al., 1997). A técnica de distribuição controlada da propulsão é concebida para um único eixo de tração ou para veículos com tração nas quatro rodas (EGGER et al., 1989; GAUS, 1988; GORONCY, 1994; HIRANO et al., 1993; RICHTER, 1992; SAGAN & STICKEL, 1992).

Com esterçamento, o princípio ativo é por meio de influência das forças laterais. Existem duas metodologias, uma para controlar o eixo dianteiro e outra para o traseiro. A idéia de implementar um sistema ativo de esterçamento traseiro apresenta estudos desde meados dos anos 80 (DONGES, 1988; DONGES et al., 1990; HIRANO, 1994; SANO, 1986; SATO et al., 1991). Para esterçamento controlado do eixo dianteiro existem diversos trabalhos e, já existem no mercado alguns veículos que o tem como item de série. Os trabalhos de Ackermann et al. (1996), Ahring (1993) e Krämer & Hackl (1996) são exemplos de como melhorar a estabilidade fazendo uso do sistema de direção ativo.

Existem ainda os trabalhos de controle de suspensão. As abordagens são diversificadas, desde controle de carga vertical por meio de amortecedores até variação de câmber. Os sistemas que regulam a variação da força normal para que a mesma não varie inadequadamente são freqüentes (ABE, 1991). Estes normalmente são atuadores hidráulicos, pneumáticos ou magnetos-reológicos que controlam a força vertical que em veículos é transferida pelo conjunto mola e amortecedor. O sistema de variação de geometria, na maioria dos estudos atua na variação do câmber do pneu, tal como pode ser encontrado nos trabalhos de Boulos (2006), Cangini (2006) e Randle (2006).

O sistema por intervenção dos elementos de suspensão, que tende a ser uma das próximas aplicações em itens de série, é o controle da rolagem e das forças verticais nos pneus por meio de barras anti-rolagem ativas (ARC) (HENNING, 2006; REJNA, 2004; EVERETT et al., 2000).