Os detalhes e os principais segredos sobre a tecnologia de Suspensão Eletrônica - Jornal Oficina Brasil

A suspensão eletrônica faz parte do sistema de estabilidade veicular e implementa as seguintes funções básicas:

- Modificação do fator de amortecimento (firmeza) dos amortecedores,

- Controle da altura da carroçaria com o objetivo de manter o veículo nivelado.

SUSPENSÃO PILOTADA OU ELETRÔNICA

As configurações utilizadas atualmente são:

1. Suspensão Semi-ativa/Adaptativa. Somente varia o fator de amortecimento (rigidez) dos amortecedores para se adequar às irregularidades do piso ou à situação dinâmica do veículo.

2. Suspensão Ativa. Utiliza atuadores hidráulicos ou pneumáticos (com controle eletrônico) para variar a altura do chassi de forma independente, em cada um dos cantos do veículo, de forma a mantê-lo o mais nivelado possível, seja nas acelerações, frenagens ou curvas.

3. Controle Ativo de Rolagem. Permite manter o veículo nivelado através do uso de barras estabilizadoras ativas, as quais compensam as forças de rolagem que surgem em curvas. Agem basicamente modificando a rigidez aparente do conjunto.

Nesta matéria serão abordados exemplos de suspensão semi-ativa com amortecedor magneto-reológico e suspensão ativa pneumática.

SUSPENSÃO SEMI-ATIVA/ADAPTATIVA

Neste tipo de suspensão o coeficiente de amortecimento (rigidez ou firmeza) dos amortecedores é regulado de forma contínua de duas formas:

- Com o uso de amortecedores com fluido de viscosidade variável (fluido magneto-reológico) controlada eletronicamente (amortecedor inteligente).

- Através de válvula solenoide que regula o fluxo hidráulico no interior do amortecedor, o que permite modificar o coeficiente de amortecimento.

FLUIDO MAGNETO-REOLÓGICO

É um fluido especial, denominado “magneto-reológico”, que consiste em um óleo sintético com micro-partículas (ferro) magnetizáveis em suspensão. São suas características mais relevantes:

- Em condições normais possui viscosidade similar à de um óleo lubrificante,

- Quando submetido à ação de um campo magnético, o fluido aumenta consideravelmente a sua viscosidade, passando a um estado de quase-sólido (sólido visco-elástico). As micro-partículas em suspensão formam, de forma praticamente instantânea cadeias localizadas que aumentam a viscosidade específica do fluido. O grau de aumento depende da intensidade do campo magnético aplicado: a uma maior intensidade de campo corresponde uma maior viscosidade.

- Assim que o campo magnético desaparece, o fluido retorna à sua condição normal de líquido.

AMORTECEDOR INTELIGENTE

Uma aplicação automotiva do fluido magneto-reológico é nos amortecedores inteligentes utilizados nas suspensões semi-ativas ou adaptativas. A figura mostra um corte parcial do amortecedor com o pistão que separa as câmaras de alta e baixa pressão.

- Bobina desenergizada (figura 1a). Com a ausência de campo magnético as micro-partículas estão distribuídas irregularmente no fluido. Assim, durante o ciclo de compressão do pistão, o fluido com as micro-partículas passa pelos furos oferecendo mínima resistência ao movimento do pistão. Como resultado, a força de amortecimento é mínima.

- Bobina energizada (figura 1b). As micro-partículas se alinham com as linhas do campo magnético, formando uma espécie de “barreira” que resulta no aumento da viscosidade em torno do pistão (efeito magneto-reológico MR). Isto dificulta a sua movimentação durante o ciclo de compressão, resultando no aumento da força de amortecimento o qual, portanto, depende da intensidade do campo magnético.

O ajuste da força de amortecimento pode ser realizado em questão de milissegundos, o que permite a regulação da viscosidade tanto para o ciclo de extensão como para o de compressão do amortecedor.

SUSPENSÃO ATIVA

Tem por função manter o veículo em nível constante em ambos os eixos, independentemente da carga suportada. Compensa também, irregularidades (lombadas) do piso e forças desestabilizadoras em frenagens, arranques e curvas (rolagem).

Para isso, sensores de altura e acelerômetros monitoram constantemente a distância entre os eixos e a carroçaria e o deslocamento longitudinal e lateral. No caso de discrepância, a unidade de comando da suspensão liga o compressor de ar ou a bomba hidráulica para adequar, através de válvulas solenoides, a pressão nas “molas” pneumáticas ou nos cilindros hidráulicos. Desta forma, pode ser dispensado o uso de barras estabilizadoras.

Nota: Com o objetivo de simplificação, os exemplos a seguir apresentam os sensores, atuadores e as informações mais relevantes presentes na grande maioria dos sistemas de suspensão ativa. Foram deixados de lado sensores, atuadores e informações particulares a cada modelo de veículo como, por exemplo, botão de seleção de modos, lâmpadas de sinalização e outros.

SUSPENSÃO ATIVA PNEUMÁTICA

Neste tipo de suspensão ativa a mola de aço convencional é substituída por uma “mola” pneumática (figura 2). O exemplo a seguir corresponde a um dos sistemas de suspensão ativa utilizado em veículos VW/Audi. São os componentes principais:

- Elemento de suspensão: bolsa de ar ou mola pneumática. Substitui a mola de aço convencional;

- Elemento amortecedor de vibrações: amortecedor hidráulico com regulagem do coeficiente de amortecimento.

Estes elementos podem estar instalados de forma concêntrica, como mostra a figura, ou separados (paralelos).

FUNCIONAMENTO

As funções do sistema são:

- Regulagem do nível da carroçaria através do ajuste da pressão aplicada às molas pneumáticas

- Regulagem do coeficiente de amortecimento que pode ser feita:

. Com válvula solenoide de ajuste do fluxo hidráulico do amortecedor (controle eletrônico)

. Com válvula controlada pela pressão aplicada à mola pneumática (controle pneumático).

A figura 3 apresenta o circuito pneumático simplificado de uma configuração com suspensão ativa nas 4 rodas.

Compressor

Tem por função manter a pressão no sistema no nível necessário ao acionamento das molas pneumáticas. A pressão máxima gira em torno de 15 bar. O tempo máximo de operação é determinado pela temperatura do compressor, monitorada constantemente, através do sensor associado.

Acumulador de pressão. Tem por função o acionamento das molas pneumáticas, para elevação da carroçaria, sem a necessidade de ativar o compressor, reduzindo assim a sua temperatura e aumentando a disponibilidade do mesmo. Uma outra função é a correção do nível da carroçaria após a saída dos ocupantes. Dependendo do volume de ar necessário, o sistema pode possuir 1 ou 2 acumuladores. O acumulador é utilizado quando a sua pressão é 3 bar superior à da mola a ser acionada.

Válvulas solenoide niveladoras. Têm por função controlar a carga/descarga das molas pneumáticas.

Válvula solenoide do acumulador. Tem por função controlar a carga/descarga do acumulador de pressão.

Válvula solenoide de exaustão. Tem por função permitir a descarga da(s) mola(s) pneumática(s).

Válvula de ajuste do amortecedor. Tem por função controlar a abertura do orifício (interno) de passagem entre as câmaras do amortecedor (regulagem do fluxo hidráulico), com o objetivo de adequar o coeficiente de amortecimento às condições do piso.

A figura 4 apresenta o circuito elétrico do sistema através do qual é controlada a suspensão.

Sensores de altura. Informam o nível de cada canto do veículo e através da taxa de variação do sinal, a UC da suspensão determina a aceleração vertical das massas não-suspensas (rodas e eixos).

Sensor de temperatura do compressor. Instalado no cabeçote do compressor, é utilizado para determinar o tempo máximo de funcionamento.

Sensor de pressão. Mede a pressão das molas pneumáticas e do acumulador de pressão dependendo das válvulas solenoide que são acionadas.

Sensores de aceleração da carroçaria. Informam a aceleração da carroçaria (massas suspensas). Dois são instalados nos arcos das rodas dianteiras e o terceiro, no chassi, próximo ao eixo traseiro.

UC da suspensão. É o elemento central do sistema. Com base nas informações provenientes dos sensores e de outras unidades de comando, através da rede CAN, aciona o compressor e as válvulas solenoides.

As informações recebidas são:

- UC do motor: Rotação do motor; torque solicitado pelo condutor.

- UC ESC (estabilidade): Estado do ABS (ativo/inativo). intervenção de ESC ativada, velocidade do veículo, aceleração lateral e longitudinal, pressão de ABS.

- UC da direção: Ângulo do volante.

ZF apresentou o chassis inteligente, conectado e ativo

Back

A ZF fez uma demonstração para a imprensa dos mais recentes desenvolvimentos que tem vindo a realizar em diferentes domínios tecnológicos do automóvel. Um deles é chassis inteligente, conectado e ativo, desenvolvido acima de tudo para evitar acidentes.

O chassis é um dos sistemas mais complexos do carro – e um dos mais importantes em termos de segurança e conforto na hora de conduzir. Com as funções de condução assistida e autónoma, essa importância é cada vez maior. A ZF está perfeitamente preparada para essa realidade. O controle integrado do chassis (ICC) interconecta os sistemas do chassis e age como parte de um conjunto completo para alcançar o máximo de dinâmica longitudinal, transversal e vertical. Além de representarem um ganho expressivo de segurança, essas tecnologias preparam o caminho para uma maior aceitação das funções de condução autónoma em que a ZF contribui ativamente para concretizar o “Vision Zero”, sua visão de zerar acidentes e emissões no trânsito.

É do chassis que depende a manobrabilidade e toda a sensação ao volante: a direção, os terminais de direção, os mancais, o amortecimento, a suspensão, os estabilizadores e freios definem o caráter de um veículo. Sem contar que um bom chassis melhora as características de “Noise, Vibration, Harshness (NVH)”, eliminando os ruídos e vibrações que incomodam os ocupantes. Nesse campo, a ZF se sobressai com todas as suas competências. “Além dos acionamentos sem emissões, a mobilidade do futuro se destacará pelo maior conforto e segurança quando dirigimos”, afirma Dr. Holger Klein, head da Divisão de Tecnologia de Chassis para Veículos de Passeio da ZF Friedrichshafen AG. “É por isso que com os nossos novos sistemas ativos pensamos no futuro e preparamos o automóvel para as funções de condução autónoma, pois quando nós mesmos não estamos ao volante, é fácil culpar o piloto automático em cada buraco e qualquer irregularidade no asfalto”, ressalta.

sMOTION: a novidade que faz o carro parecer um “tapete voador”

O novo sistema de amortecimento ativo sMOTION se baseia na comprovada tecnologia de controle contínuo de amortecimento (CDC – do inglês “Continuous Damping Control”) da ZF. No sMOTION, uma unidade de motor e bomba complementa o amortecedor da suspensão de cada uma das rodas. Esses atuadores bidirecionais possibilitam ao sistema gerar forças com elevada velocidade contrárias ao movimento da haste do pistão. O resultado mostra que, enquanto amortecimentos convencionais ou semiativos reagem a vibrações, o sMOTION é capaz de responder com mais kN (escalável) a influências da estrada, como buracos e irregularidades no pavimento. Tudo isso pode eliminar praticamente por completo todos os movimentos de rolagem, solavanco e balanço da carroceria. A estabilidade adquirida assegura níveis bem maiores de segurança e um nítido aumento do conforto ao dirigir. “O sMOTION faz com que os ocupantes se sintam como se estivessem em um tapete voador”, diz Dr. Klein. A condução autônoma permite que o motorista deixe de ter o controle do veículo para poder se dedicar a outras atividades. Se o carro se transformar, por exemplo, em um escritório móvel, as exigências com relação ao conforto se tornam mais importantes. Em combinação com os sensores da ZF, como a unidade de controle eletrônico, a tecnologia LIDAR e os radares, o sMOTION viabilizará futuras funções de condução autônoma.

Sistema eletromecânico de estabilização traz segurança nas curvas

O sistema ativo de estabilização (ERC – do inglês “Electromechanical Roll Control”) impede que os movimentos indesejados do chassis em curvas e irregularidades na pista sejam transmitidos à carroceria. Em 300 milésimos de segundo, o motor elétrico de 48 V e torque de até 1.400 Nm instalado no eixo é capaz de compensar as inclinações do veículo. A estabilização garante maior segurança nas curvas e mais conforto em trechos com pavimento irregular de um lado. O conceito de peças idênticas faz com que o ERC seja adequado a todas as categorias de veículos.

Mais conforto com o eLEVEL

Na tecnologia de nivelamento “Electro Hydraulic Leveling” (eLEVEL) da ZF, quatro atuadores ajustam os suportes das molas do veículo e regulam gradativamente a altura da carroceria. São inúmeras as vantagens e opções de aplicação que oferecem mais conforto ao entrar e sair do carro, mais eficiência ao superar obstáculos e aclives, compensação da altura do veículo carregado, distância otimizada até o solo na hora de carregar as baterias de automóveis elétricos sem contato e melhora da aerodinâmica, o que reduz as emissões de CO2.

Conexão inteligente com o controle integrado do chassis

Com o controle integrado do chassis (ICC – do inglês “Integral Chassis Control”), a ZF interliga sistemas avançados, como a direção elétrica (EPS) do eixo dianteiro, o ajuste ativo da direção do eixo traseiro Active Kinematics Control (AKC), o amortecimento ativo e o sistema de frenagem do veículo. A integração perfeita de cada um dos atuadores possibilita novas funcionalidades, como o programa de assistência à frenagem de emergência (Emergency Steering), a compensação de movimentos indesejados do reboque (Trailer Stabilization), bem como a redução do raio de giro e das oscilações verticais. Tudo isso pode aumentar a segurança geral do veículo. O ICC também desloca os limites da dinâmica de direção para a faixa externa, fazendo com que o automóvel possa se manter perfeitamente na pista, mesmo em superfícies escorregadias, e desviar com eficiência em situações críticas. Definidas pelo princípio “plug-and-play”, as interfaces com os sistemas avançados de assistência ao motorista (ADAS – do inglês “Advanced Driver Assistance Systems”) e seus respectivos atuadores fazem com que o ICC possa ser aplicado de forma escalável, favorecendo decisivamente a condução altamente automatizada.

Best Cars Web Site

Ao volante, a sensação é de um carro com tempero esportivo; a tela de 7 pol mostra navegador e o Drive Select para alterar vários parâmetros A plataforma deriva do A3, assim como as suspensões se parecem;

na tração integral, o Q3 reparte o torque de forma predominante à frente

Avaliado por cerca de 50 quilômetros entre São Paulo e Bertioga, no litoral sul do estado, o novo utilitário esporte em versão de 211 cv mostrou que o termo "esporte" foi levado a sério pelos projetistas — e não só com a habitual conotação de veículo informal, de lazer. A sensação ao dirigir é mesmo de automóvel, com o jeito esportivo que a Audi sabe aplicar com maestria.

Começa pela posição de dirigir, passa pela prontidão dos comandos e chega à precisão de direção e ao elevado controle de oscilações pelos amortecedores — embora eles possam ficar bastante macios pela seleção do modo Conforto. Mesmo sem poder explorar seus limites com passageiros a bordo, percebe-se que tudo foi projetado e calibrado para um comportamento seguro, que infunde confiança. A propósito, o Q3 distingue-se dos "irmãos maiores" ainda na suspensão, que segue conceitos do A3 — McPherson à frente, multibraço atrás — e oferece controle eletrônico de amortecimento.

O motor fornece torque praticamente instantâneo e "gira" muito macio, mérito também do uso de duas árvores de balanceamento. As trocas de marcha — que podem ser automáticas ou manuais, estas feitas junto ao volante ou pela própria alavanca no console — são rápidas a ponto de não serem percebidas, a não ser pela variação do ponteiro do conta-giros ou, em rotação mais alta, do som agradável do motor.

Como esses atributos podem não surpreender que está habituado aos concorrentes citados acima, a Audi reservou para o Q3 um completo pacote de auxílios eletrônicos. Além do conhecido sistema semiautomático de estacionamento, em que o motorista cuida apenas de frear e usar o câmbio, há recursos como o monitor de veículo em faixa adjacente, que pode evitar que o motorista do Audi lhe dê uma "fechada" por não o ver pelos retrovisores; leitura de placas de velocidade na via, sendo então o limite apontado no painel; e controle de evasão da faixa de rolamento.

Pela leitura das faixas da via, o carro detecta se está sendo dirigido na trajetória correta. No caso de saída de faixa não intencional — indicada por não serem acionadas as luzes de direção —, o que pode significar desatenção do motorista, o Q3 aciona levemente a direção para voltar ao meio da faixa, como se andasse sobre trilhos. Se a correção necessária for muito grande ou se o condutor demorar a assumir o controle, soa um alerta para chamar sua atenção.

Embora a relação detalhada do que será equipamento de série ou opcional ainda não tenha sido divulgada, a Audi anuncia itens como bolsas infláveis frontais, laterais e de cortina; fixação Isofix para cadeira infantil, controle eletrônico de estabilidade e tração, teto solar panorâmico, acesso e partida do motor sem uso de chave, sistema de áudio Bose com 14 alto-falantes e faróis com lâmpadas de xenônio para ambos os fachos, além dos citados auxílios eletrônicos e de sistema Drive Select. As rodas são de 17 pol na versão de 170 cv com opção pelas de 18, que vêm de série com o motor de 211 cv.