GRA1040 - Tecnologias veiculares (Apostila 1)

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TECNOLOGIAS VEICULARESTECNOLOGIAS VEICULARES
INTRODUÇÃO ÀINTRODUÇÃO À
TECNOLOGIA VEICULARTECNOLOGIA VEICULAR
Au to r ( a ) : M e . Fe l i p e D e l a p r i a D i a s d o s S a n to s
R ev i s o r : F l av i o N u m a t a J u n i o r
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Introdução
Olá, estudante! Seja bem-vindo ao nosso estudo sobre a tecnologia veicular.
Neste primeiro momento, abordaremos a concepção e a criação de um carro,
passando pela fase de prototipagem e de testes dos carros. É necessário,
para isso, considerar fatores importantes, como o design, a segurança e a
ergonomia do carro. Além disso, estudaremos, também, o conceito de
suspensão veicular. Entenderemos esse conceito e veremos os diversos tipos
dele, como suspensão ativa, eixo rígido, o tipo MacPherson e o triângulo
duplo. Para �nalizar, estudaremos, ainda, os tipos de sistemas de direção
existentes: hidráulico, mecânico, eletro-hidráulico e elétrico, bem como as
vantagens, as desvantagens e os componentes de cada um.
Diante disso, eu te convido a embarcar nesta jornada de estudos, que
contribuirá, de forma ampla, para a sua formação. Vamos lá?
Car Design,
Ergonomics &
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Você sabia que existe uma área muito especí�ca que trata e que cuida de
assuntos relacionados ao design e à ergonomia de automóveis? A área em
questão apresenta grande valia na engenharia, uma vez que é responsável
por atuar em contato direto com o corpo humano, proporcionando-lhe
conforto e segurança.
Podemos dizer que a ergonomia é a ciência que estuda o relacionamento do
homem e do corpo dele com a troca de experiência de um determinado
objeto ou equipamento, neste caso, o carro. Para imaginar a situação
ergonômica de um corpo humano dentro de um carro, podemos imaginar um
boneco/manequim posicionado no interior de um automóvel na posição mais
usual possível: sentado, com as mãos no volante e com os pés nos pedais.
Imagine a situação a partir da �gura com vista isométrica de um carro, como
ilustrado na Figura 1.1.
Packaging
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Figura 1.1 — Vista isométrica de um carro
Fonte: alexmit / 123RF.
#PraCegoVer: a �gura apresenta a vista isométrica de um carro na forma de
sketch. São apresentadas as linhas de construção da roda, da carcaça, do
volante, do banco e dos demais acessórios.
Contudo a relação homem-máquina, em questões ergonômicas, começa bem
antes, e esse “passo anterior” também deve ser estudado. Em países
localizados na Europa, já existem regras que determinam que o design de um
carro deve ser criado pensando em limites corporais (BOSCH, 2005).
Podemos citar, como exemplo, a criação do para-choque, que deve conter
duas superfícies no mesmo nível e com uma determinada distância vertical,
para que, em caso de choque com um ser humano, a lesão seja amenizada
(BOSCH, 2005).
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Além do para-choque, podemos citar, também, a superfície do capô, em que
não deve haver nenhum tipo de ponto rígido/material próximo a ele a uma
distância mínima de 60 mm. Isso ocorre para, caso haja uma colisão que
resulte no afundamento do capô, não haja a perfuração dele, agravando,
assim, o acidente.
Podemos falar, ainda, a respeito do acesso interno ao veículo, que ocorre por
meio de trincos. A abertura deve ter um ângulo ideal ao ser puxado, para não
exigir demais dos braços; além disso, o trinco deve ter largura o su�ciente
para garantir um espaço entre os dedos e a carroceria, protegendo a mão de
possíveis esmagamentos (CARDOSO, 2017).
Além das informações já apresentadas a respeito dos trincos, eles devem ter,
ainda, cantos arredondados de, no mínimo, 3 milímetros, para evitar possíveis
cortes (CARDOSO, 2017).
Podemos comentar, ainda, a respeito da altura de abertura do porta-malas.
Para que haja melhor conforto e menos esforço, o ideal é que a abertura �que
na altura do assoalho interno, evitando o esforço de levantar a bagagem
acima da altura do assoalho para, depois, descê-la, reduzindo a chance de
problemas nas costas do usuário, além de facilitar, também, a movimentação
de bagagens (CARDOSO, 2017).
Ainda falando de porta-malas, devemos nos atentar ao momento de abertura
dele, para que a tampa não �que muito próxima à cabeça, provocando
acidentes.
Bom, vamos, agora, para a parte interna. O interior da maioria dos veículos
vem equipado com funções que nos ajudam a nos manter confortáveis e
ergonômicos. Por exemplo, é comum encontrar bancos com ajuste para
frente e para trás, bem como com ajuste de inclinação do banco. Alguns
carros apresentam, ainda, ajuste de altura, sendo esta última uma função um
pouco menos comum.
Além dos bancos ajustáveis, temos, também, os volantes ajustáveis, que
variam em altura e, também, em distância em relação ao corpo do ser
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humano (para frente e para trás) (BOSCH, 2005).
É importante que, ao entrar no carro para conduzir o veículo, as seguintes
recomendações sejam seguidas: encostar as costas no encosto; esticar a
perna esquerda até ocorrer o acionamento máximo da embreagem — nesse
momento, deve ocorrer a regulagem de distância entre banco e painel
(BOSCH, 2005). Para casos de carros automáticos, em vez de acionar o pedal,
busque pelo apoio de conforto da perna. Em relação ao tronco vs volante,
segundo a ADAC (2005) (maior clube automobilístico da Alemanha), a
recomendação é que, com as costas no encosto, estique seu braço até o
centro do volante e regule o banco para que o pulso �que no centro do
volante, conforme apresentado pela Figura 1.2 (CARDOSO, 2017).
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Figura 1.2 — Posição ideal para locomoção automotiva
Fonte: paveu / 123RF.
#PraCegoVer: a �gura apresenta a vista lateral de um carro com transparência,
podendo ser visto, no interior dele, o volante e o motorista. O motorista encontra-
se com a coluna totalmente ajustada no banco, com os pés ao fundo do pedal e
com a mão, corretamente, posicionada no motor.
É importante salientar que não existe uma posição �xa, e, sim, uma variedade
de posições recomendadas para que a pessoa encontre a que mais se sinta
confortável, sempre considerando distâncias entre pedais, volante, freio de
mão e freio de pé (CARDOSO, 2017).
Contudo a questão vai muito além de ângulos e de distâncias para colunas,
pernas, mãos e braços; podemos relacionar a ergonomia a outros
parâmetros. Por exemplo, o ideal é que a posição das mãos seja 10h:10min,
em analogia à posição dos ponteiros de um relógio. Além disso, o
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recomendado é que o descanso seja disposto lateralmente aos braços, sendo
na porta do lado esquerdo e entre os bancos do lado direito (CARDOSO,
2017).
#PraCegoVer: o infográ�co interativo, intitulado “Partes do corpo e do carro que
se relacionam com a postura”, possui, como plano de fundo, a fotogra�a de um
homem de terno sentado em uma ilustração que apresenta o contorno da �gura
de um carro, assim como quatro botões interativos, alinhados emuma coluna à
esquerda. O primeiro botão interativo, intitulado “Cabeça”, ao ser clicado,
apresenta o texto “a dica é sempre manter a cabeça apoiada no banco. Essa ação
é aconselhável pois a cabeça apresenta um peso que varia entre 5 e 6 quilos,
contudo, quando estamos sentados, a distribuição do peso para a coluna pode
Cabeça
Coluna
Pernas e pés
Espelhos
Fonte: lacheev / 123RF.
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ultrapassar 10 quilos”. O segundo botão interativo, intitulado “Coluna”, ao ser
clicado, apresenta o texto “é fundamental que a coluna esteja adequadamente
encostada no assento. Caso suas costas apresentem uma curvatura que não
permita um perfeito encaixe, aconselha-se o uso de toalhas ou travesseiros para
ajudar no alinhamento total, ajudando a evitar a compressão de órgãos”. O
terceiro botão interativo, intitulado “Pernas e pés”, ao ser clicado, apresenta o
texto “manter os pés pressionando os pedais, em especial o pé direito da
aceleração, pode gerar um certo desconforto após algum tempo. Para amenizar a
tensão muscular, recomenda-se que haja o apoio do pé no assoalho do carro para
descanso”. O quarto botão interativo, intitulado “Espelhos”, ao ser clicado,
apresenta o texto “os espelhos são peças fundamentais para uma boa direção,
pois facilitam a visão do motorista. Por isso, é fundamental que haja seu ajuste,
para que o motorista não �que se locomovendo para ter a visão adequada”.
A tecnologia do designer já está transformando todos os controles manuais
em botões. Nossos carros, atualmente, têm botão de liga/desliga, botão de
freio de mão, dentre outros. A tendência é, ainda, que os botões sumam,
dando espaço a telas touch, já presentes em carros Tesla, por exemplo, que
apresentam pouquíssimos botões.
Como Nasce um Veículo: Passando pelo
Público-alvo até a Definição de todo o
Pacote Mecânico
O ato de criação de um carro é um processo que habita a cabeça e a
imaginação de muita gente. É um objeto de desejo e que re�ete, de forma
bastante considerável, no dia a dia das pessoas. As pessoas trabalham de
carro, trabalham para comprar um carro ou para trocar de carro. É inegável a
importância dessa máquina para o nosso dia a dia. Vejamos, a seguir, um
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pouco do processo criativo de desenvolvimento de um carro (MAURER et al.,
2015).
Tudo começa no esboço, os chamados sketches. Carros que serão lançados
em 4 ou 5 anos já estão sendo desenhados hoje. Por essa razão, um dos
grandes desa�os do time é entender quais serão os anseios e os desejos dos
consumidores no futuro, entender tendências de cores, tecnologias, tamanho
e assim por diante (MAURER et al., 2015).
Por esse motivo, a Volkswagen tem o que ela chama de modelo timeless, ou
seja, um modelo mais atemporal, para evitar a desatualização de forma
rápida dele.
O modelo timeless, no entanto, não signi�ca ser inovador. Segundo Luiz
Alberto Veiga (2019), diretor da Volkswagen Brasil, os carros da marca
apresentam um visual tido como tradicional para atender/agradar a
diferentes públicos, desde os jovens até os mais velhos. Veiga (2019) explica
a importância do estilo para os veículos, uma vez que o nosso primeiro
contato com um carro ocorre, visualmente, com a carcaça (MAURER et al.,
2015).
Um dos grandes desa�os para o time de designers das empresas
automotivas, segundo Guilherme Knop (apud WETMORE, 2003), supervisor de
design da Volkswagen, é a criação de um novo modelo de veículo que
mantenha o conceito da marca; ou seja, inovar dentro de um mesmo modelo
do grupo.
Em um primeiro momento, devem ser considerados os desejos do
consumidor/público-alvo, o estilo de vida dele, dentre outros parâmetros. Na
sequência de criação, devem ser adicionados pontos que balancearão a
beleza, a versatilidade, a simplicidade e a funcionalidade do carro.
A partir de um esboço inicial (sketches), as imagens seguem para uma área
chamada package, em que é dimensionado a área útil, o tamanho dos
acessórios e as demais informações do carro, bem como as questões
ergonômicas já comentadas anteriormente. Com as medidas de�nidas,
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seguimos para a prototipagem, ou seja, a produção em tamanho reduzido do
veículo (Figura 1.3). Contudo essa produção em tamanho reduzido ainda não
acontece com o real material, mas, sim, com argila e barro. Na sequência, os
engenheiros, os designers e os especialistas entram em ação, em conjunto
com a área de package, para que haja a validação do modelo, passando por
uma fase de pintura e de acabamento, para �car o mais próximo possível do
real e para, então, passar por fases de testes e de aprovações (WETMORE,
2003).
Figura 1.3 — Prototipagem veicular inicial
Fonte: ktsdesign / 123RF.
#PraCegoVer: a �gura apresenta um protótipo em miniatura de um carro. As
rodas apresentam cores e formatos que se assemelham à realidade. Já o corpo
do carro, construído a partir de barro, é apresentado sem cores, sendo,
inteiramente, marrom, com poucos detalhes.
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A modelagem é uma etapa que exige extremo cuidado, sensibilidade e
trabalho manual da equipe. Ocorre, nesta etapa, a composição do interior do
veículo, a criação dos painéis de instrumentos, o detalhamento das portas, do
teto e de todos os acessórios e itens visíveis, tentando aproximar-se, ao
máximo, da realidade. Em paralelo ao trabalho mencionado, há, ainda, o setor
de Color & Trim, responsável por determinar a paleta de cores, os
revestimentos externos e internos e os detalhes de acabamento (WETMORE,
2003). É um trabalho que exige estudo de mercado e de tendências de estilo,
buscando adequar tecnologia e so�sticação (Figura 1.4).
Figura 1.4 — Prototipagem de cor e detalhe
Fonte: wakomegumi / 123RF.
#PraCegoVer: a �gura apresenta a prototipagem de um carro. Nessa situação, o
carro já se encontra com maiores detalhes de cor e de geometrias.
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Algumas marcas de veículos, como a Volkswagen, apresentam uma etapa do
desenvolvimento deles que ocorre na sede (Alemanha). A fábrica localizada
na cidade de Wolfsburg apresenta um setor chamado Design Center, em que
ocorrem ajustes e validações �nais, bem como a modelagem matemática
computacional, realizada a partir do escaneamento do protótipo, conforme
apresentado na Figura 1.5 (CARDOSO, 2017).
Figura 1.5 — Escaneamento e modelagem
Fonte: rh2010 / 123RF.
#PraCegoVer: a imagem apresenta o escaneamento, que ocorre a partir da
prototipagem. O programa oferece vistas do escaneamento, em que é possível
trabalhar com o carro em 3D.
Na etapa de moldagem, são realizados estudos a respeito da viabilidade
técnica do material. Perguntas como “será que esse material é resistente o
su�ciente?” ou “será que esse material consegue chegar em determinado
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formato?” são comuns nesse momento. Além disso, é também nesta etapa
que ocorre um estudo mais aprofundado de viabilidade �nanceira do projeto,
em conjunto com outras áreas, como planejamento industrial, processos e
produção. Uma vez que todos os processos foram aprovados, ocorre a
construção das ferramentas necessárias para o projeto em questão; a partir
desse momento, as informações matemáticas devem ser congeladas, ou
seja, não deve haver mais alterações (MAURER et al., 2015).
Pontos importantes devem ser salientados.As grandes empresas
automotivas são muito rígidas em questões de detalhes, por exemplo; você
quase não consegue encontrar parafusos aparentes nos carros, além disso,
poucas soldas também são visíveis. Tudo é pensado com muito rigor, para
garantir a melhor estética possível.
Conhecimento
Teste seus Conhecimentos
(Atividade não pontuada)
Quando tratamos de tecnologia veicular, podemos citar uma série de
equipamentos e de processos que passam por rígidas avaliações para
assegurar o máximo conforto e segurança possível. Por exemplo, o banco
ser estofado garante a possibilidade de �carmos sentados por mais tempo,
o ar-condicionado nos possibilita um conforto térmico e, também,
segurança, e assim por diante.
Considerando o conforto e a segurança, leia as a�rmações a seguir e
assinale a única correta.
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a) A ergonomia não é uma questão relevante na concepção e na
idealização de veículos.
b) A distância mínima entre o motor do carro e o capô é de 150
milímetros.
c) Quando tratamos do porta-malas, o ideal é que a aberta seja acima
do assoalho.
d) Um dos únicos acessórios do carro que não requer um estudo
aprofundado em questões ergonômicas é a trinca para abertura da
porta pelo lado de fora.
e) Apesar de muito estudo a respeito da ergonomia veicular,
podemos a�rmar que não existe uma posição �xa para o motorista
em relação aos acessórios.
O sistema de suspensão veicular, para muitos, pode parecer simples, uma vez
que muitos motoristas imaginam apenas equipamentos como molas e
amortecedores. Contudo o sistema de suspensão envolve muito mais itens,
tornando-se muito mais complexo.
Sistemas de
Suspensão Veicular
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Outro ponto importante que vale o destaque é a grande variedade de
sistemas de suspensão que existem. Isso ocorre devido à produção de
diferentes tipos de sistemas para diferentes tipos de veículos, buscando
atender a diversos públicos e usos diferentes (MAURER et al., 2015).
Fonte: nosua / 123RF.
Além das molas e dos amortecedores já mencionados, há, ainda, outros
elementos �exíveis, como bandejas e barras estabilizadoras. A atuação em
conjunto culmina no conforto já mencionado, bem como na estabilidade e na
segurança do automóvel (WETMORE, 2003).
Para entender o sistema em questão, podemos imaginar um conjunto de itens/acessórios que
trabalham de forma integral, interligando a carcaça às rodas, garantindo que o carro sempre
esteja em contato com o solo. Essa garantia ocorre por meio da absorção de impactos pelas
molas presentes no sistema, proporcionando conforto e con�abilidade.
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Tipos, Características, Funcionamento e
Geometria
Não é segredo que o mundo automobilístico se encontra em constante
estado de evolução, especialmente, com as grandes competições, como a
Fórmula 1, que garantem avanço tecnológico. A suspensão, assim como
todos os outros itens, está em constante evolução em questões tecnológicas
(WETMORE, 2003).
No geral, cada projeto/categoria de um novo veículo necessitará de uma
suspensão especí�ca, pois o desempenho esperado será outro, a viabilidade
�nanceira será diferente, os materiais trabalhados poderão ser diferentes, e
assim por diante. Toda essa mudança deve ser vista com bons olhos, uma
vez que o objetivo é sempre entregar o melhor.
A depender do carro e das particularidades dele, podemos ter carros com
suspensão traseira ou dianteira. A seguir, vejamos um pouco mais sobre as
características dos modelos de suspensão (WETMORE, 2003).
Suspensão ativa
A suspensão ativa recebe esse nome pois reage às imperfeições presentes
no asfalto/solo; justamente por reagir, recebe o nome de “ativa”. A suspensão
ativa se adequa visando ao melhor desempenho do veículo naquele tipo de
solo.
A suspensão ativa, para ter a capacidade de reação, deve apresentar
sensores que realizam a coleta de dados da pista, enviando-os para outros
acessórios, como os atuadores. A resposta ao sensor é traduzida nas
suspensões por meio de reações. Atualmente, apenas carros especí�cos
apresentam esse tipo de suspensão (WETMORE, 2003).
Eixo rígido
A suspensão de eixo rígido representa o modelo mais comum e simples
utilizado nos carros antigos, especialmente; esse tipo de suspensão
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apresenta uma barra com duas rodas �xadas no chassi. A barra apresenta a
característica de ser altamente resistente, tornando o sistema pesado
(MAURER et al., 2015).
Devido a robustez dele, esse tipo de suspensão é utilizado em carros
militares ou, ainda, em carros off road que exigem tal característica.
MacPherson
A suspensão MacPherson, idealizada na década de 40, foi utilizada pela
primeira vez em um carro Ford. Ela apresenta alta �exibilidade quanto ao uso
dela, podendo ser utilizada de forma traseira ou dianteira, embora a utilização
dianteira seja mais comum (MAURER et al., 2015).
Ela apresenta uma modelagem bem simples, com suspensão independente.
Por apresentar construção simpli�cada, apresenta menor peso e maior
espaço para a instalação de outros acessórios e equipamentos, como
maiores motores (MAURER et al., 2015).
O sistema de suspensão MacPherson apresenta, na composição dele: manga
de eixo, amortecedor, mola e braço oscilante. Nesse sistema, o chassi recebe
apoiado a parte superior da mola, enquanto a parte inferior do prato do
amortecedor e da base do amortecedor são conectados à manga do eixo,
que, por sua vez, se conectam ao braço oscilante, que apresenta a função de
conectar a parte inferior da suspensão ao chassi.
Triângulo duplo
Esse terceiro tipo de suspensão a ser discutido apresenta dois braços em
forma de “V” (um superior e outro inferior), lembrando um triângulo. Esses
braços apresentam elevada rigidez e, devido a isso, são amplamente
utilizados em veículos esportivos, devido ao melhor controle de estabilidade
provocado em situações extremas (WETMORE, 2003).
Como desvantagem, esse tipo de sistema necessita de muitas peças,
tornando-se complexo e necessitando de muito mais espaço na instalação
dele (WETMORE, 2003).
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Multilink
A Multilink se assemelha à suspensão de triângulo duplo, com o diferencial
de uma construção mais avançada/complexa. Ela apresenta três braços em
vez de dois, apresentando, também, maior espaçamento entre si, culminando
na liberação do movimento (MAURER et al., 2015).
Os braços presentes possibilitam maior controle e precisão dos movimentos,
garantindo que as rodas estejam sempre em contato com o solo. A
suspensão Multilink apresenta utilidade em carros de alta potência com
tração traseira e dianteira (MAURER et al., 2015).
Suspensão fixa
A suspensão �xa é bastante procurada por aqueles que desejam realizar o
rebaixo do carro. Ela apresenta como componentes, por exemplo:
amortecedores pressurizados e molas com menores tamanhos (WETMORE,
2003).
É válido lembrar que esse tipo de amortecedor deve ser adquirido/instalado
por empresas con�áveis, visto que não deve ocorrer o corte das molas, como
ocorre normalmente, pois isso in�uencia, diretamente, na segurança dos
automóveis, podendo causar consequências (MAURER et al., 2015).
Suspensão de rosca
Esse tipo de suspensão apresenta alto nível de similaridade com a suspensão
�xa. É também utilizada para rebaixar veículos, contudo a grande diferença é
que a suspensão de rosca apresenta um prato regulável no amortecedor,
muito semelhante a uma porca girandoem um parafuso (MAURER et al.,
2015).
Um ponto importante de atenção é que toda vez que houver a modi�cação da
altura do carro, rosqueando-o para cima ou para baixo, deve haver um novo
alinhamento, por questões de segurança (WETMORE, 2003).
Sistema de suspensão a ar
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As molas convencionais dão lugar a bolsas de ar, sendo essa a grande
característica do sistema de suspensão a ar. Nesse sistema, há uma série de
mangueiras que realizam o transporte do ar comprimento para as bolsas.
Dessa forma, a altura do veículo pode ser regulada a qualquer momento. Nos
carros mais tecnológicos que apresentam a suspensão a ar, o controle pode
ser feito de forma remota, inclusive, com o veículo em movimento. Ele
apresenta a desvantagem de ser um dos sistemas mais caros.
Suspensão para GNV
A suspensão pode ser alterada por desejo ou por necessidade. A suspensão
GNV é implementada em veículos que optam por um kit de gás natural. A
adição do cilindro de GNV realiza um implemento de 100 kg no peso total do
carro. Dessa forma, é necessário realizar a troca das molas da parte traseira
para molas mais resistentes, garantindo a segurança tanto dos motoristas
quanto dos passageiros (MAURER et al., 2015).
Conhecimento
Teste seus Conhecimentos
(Atividade não pontuada)
O sistema de suspensão veicular é uma das partes mais importantes de um
carro em questões de segurança. Ele garante a absorção de energia de
impacto, melhorando características relacionadas ao conforto, à
estabilidade e à con�abilidade. Assim como existem diversos tipos de
veículos com diferentes aplicações (corrida, guerra, esportes radicais, uso
popular etc.), existem diversos tipos de suspensão.
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A respeito das classi�cações de suspensões estudadas, leia as a�rmações a
seguir e assinale a única correta.
a) A suspensão ativa apresenta um eixo rígido e representa o modelo
mais comum e simples.
b) Eixo rígido apresenta uma barra com duas rodas �xadas no chassi.
A barra apresenta a característica de ser, altamente, frágil, tornando
o sistema leve.
c) O eixo MacPherson apresenta uma modelagem bem simples, com
suspensão independente.
d) Eixo triângulo duplo apresenta relativa baixa rigidez e, devido a
isso, não apresenta bom controle de estabilidade.
e) Multilink apresenta braços que in�uenciam, negativamente, no
controle de precisão dos movimentos.
Amortecedores,
Molas, Roll Center,
Roll Axis e Centro
de Gravidade do
Veículo
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É comum a seguinte situação: você está dentro do seu carro e, de repente,
nota uma leve inclinação lateral da carroceria em curvas, especialmente as
curvas fechadas em alta velocidade, porém, também, em curvas menos
acentuadas. Esse fenômeno está ligado, diretamente, à estabilidade do
veículo.
Todo o sistema de suspensão (molas, freios, amortecedores etc.) in�uencia,
diretamente, no comportamento dinâmico do veículo (BOSCH, 2005).
Esse trabalho é complexo, e um dos ótimos resultados já obtidos e aplicados
nos carros fabricados atualmente é a Suspensão Independente, também
conhecida como Roll Center. Esse sistema é utilizado na maioria dos carros
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de passeio e, também, utilitários. O sistema é obtido por meio da distância
que varia entre os braços e alguns dos acessórios (BOSCH, 2005).
O recurso citado, somado ao alinhamento adequado da suspensão traseira,
de�ne o que chamamos de Roll Axis (uma espécie de linha imaginária que
une os centros de rolagem entre a parte da frente e a de trás, em torno da
qual ocorre a inclinação da carroceria) (MAURER et al., 2015).
Finalmente, para que seja atingida a inclinação lateral ideal da carroceria, que
in�uencia diretamente no conforto/con�abilidade, devemos, sempre, pensar
na calibração adequada do sistema de suspensão, incluindo a rigidez dela. Se
isso não ocorrer, haverá um trabalho em vão, uma vez que, assim como
suspensões rígidas não são boas, as suspensões suaves também não são.
Outro ponto de destaque é que nem sempre podemos relacionar a inclinação
lateral da carroceria a parâmetros de insegurança. A Polícia Civil e Militar de
São Paulo, nos anos 70 e 80, utilizavam uma Perua Veraneio para patrulhas. A
inclinação lateral presente (bem acentuada) proporcionava estabilidade ao
carro, bem como reduzia a chance de capotamento (MAURER et al., 2015).
praticar
Vamos Praticar
O Roll Center e o Roll Axis dependem, quase que exclusivamente, do tipo de
suspensão, seja ela dependente ou independente. Eles devem ser
determinados por análises realizadas por meio de análises de diferentes
vistas técnicas do carro e da suspensão. Em poucas palavras, é uma linha na
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qual o veículo gira, e, para que ela seja determinada, é preciso encontrar o
centro dinâmico do carro.
Figura — Eixos e coordenadas veiculares
Fonte: Oliveira et al. (2014, p. 5).
#PraCegoVer: a imagem apresenta um carro com um centro dinâmico. A
partir do centro dinâmico, três setas são direcionadas para os três
planos diferentes (X, Y e Z). No eixo X, temos a seta longitudinal; no eixo
Y, a seta lateral; e, no eixo Z, a �echa vertical.
Dessa forma, com base no que foi apresentado, faça uma pesquisa e
escreva a respeito da dinâmica veicular que, comumente, é dividida em três
áreas: lateral, vertical e longitudinal, conforme apresentado na �gura acima.
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Que tal, agora, falarmos sobre algo mais "visível" aos nossos olhos quando
lidamos com carros? Estamos caminhando para um tema bastante
pertinente, que é o sistema de direção veicular. O sistema pode funcionar de
forma hidráulica, elétrica ou mecânica, mas, no fundo, o mecanismo (a ideia
de funcionamento) é, exatamente, o mesmo (WETMORE, 2003).
Em suma, o sistema de direção, independentemente do tipo, apresenta, como
principal função, a transmissão de movimento e de força do volante até às
rodas e aos pneus, movimentando o carro de forma adequada.
Todo o movimento começa no volante, o giro, provocado pelo motorista, faz
com que a coluna de direção carregue um impulso para a caixa de direção.
Nesse momento, há um pinhão que gira, também, de um lado para o outro,
ocasionando a movimentação de uma cremalheira.
A cremalheira citada anteriormente está, diretamente, ligada à barra de
direção pela extremidade. Dessa forma, com o movimento que realiza, ela
acaba ativando os terminais de direção para movimentar a suspensão,
ocasionando, por meio de força mecânica, a movimentação das rodas e dos
pneus (WETMORE, 2003).
Fundamentos do
Sistema de Direção
Veicular
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Vejamos, a seguir, de forma mais aprofundada, características dos diferentes
sistemas apresentados, bem como os elementos e os acessórios
particulares de cada um dos sistemas de direção comentados.
Tipos Características, Funcionamento e
Geometria de Direção
Embora já tenhamos apresentado os diferentes tipos de direção, ainda existe
muito mistério ao redor deles. Por exemplo, o que diferencia um sistema de
outro? Quais equipamentos compõem determinado sistema e que o outro
não apresenta? Portanto, a partir de agora, comentaremos, de forma
individual,cada um dos sistemas, apresentando informações particulares e
detalhadas.
1. Mecânica
Esse modelo foi, por muito tempo, o mais popular dentre os automóveis,
sendo, ainda, muito comum atualmente. A direção mecânica implica na
ausência de qualquer tipo de assistência e dependente, quase que
exclusivamente, da força presente nos braços dos condutores para realizar o
giro do volante (WETMORE, 2003).
Componentes do sistema mecânico
 Coluna Árvore Caixa de direção Barra
Braços de direção
Esse item é um dos acessórios com maior importância quando tratamos de
conduzir um automóvel. A coluna permite ao condutor executar funções de
direção, girando (movimentação) para a esquerda ou para a direita.
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1. Coluna: Esse item é um dos acessórios com maior importância
quando tratamos de conduzir um automóvel. A coluna permite ao
condutor executar funções de direção, girando (movimentação)
para a esquerda ou para a direita.
2. Árvore: Esse acessório também pode ser chamado de árvore de
comando de válvulas. Ele é movido por um virabrequim que, por
sua vez, aciona as válvulas de admissão, bem como o
escapamento que �ca situado, geralmente, na parte superior de
cada um dos cilindros.
3. Caixa de direção: Esse item apresenta a função de realizar a
transferência do giro que se inicia no volante e termina nas rodas.
Por esse motivo, é fundamental que haja plena �uidez entre o
início do movimento e o �nal, e qualquer diferença deve ser
tratada com muita atenção.
4. Barra: A barra é uma peça produzida a partir do ferro e faz parte
da carroceria do automóvel, encaixada no chassi. A barra realiza a
função de unir os braços de suspensão no mesmo eixo,
provocando a elevação de e�ciência do sistema.
5. Braços de direção: São hastes articuláveis que apresentam a
possibilidade de se deslocar em diferentes ângulos. São
conectados às barras e são fundamentais na e�ciência e na
segurança da direção.
De forma simples, dizemos que o volante, ao ser girado, transfere o
movimento à caixa de direção por meio da coluna; essa rotação passa pelos
braços, provocando o posicionamento das rodas. Uma das grandes
vantagens dele é o baixo custo, devido à simplicidade dele em relação à
construção e à manutenção.
Além disso, apesar do baixo custo, ele apresenta alta robustez, não sendo
característica a presença de problemas; quando surgem, são de fácil
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detecção e resolução. A grande desvantagem é o desconforto ao manobrar
veículos com suspensão mecânica.
2. Hidráulica
Sistemas hidráulicos estão presentes no Brasil desde o lançamento do Ford
Galaxie Nacional, no ano de 1967. Esse sistema surgiu com o objetivo de
fazer com que o motorista realize menor esforço ao girar o volante. A ideia foi
tão bem aceita pelo meio automotivo que um grande investimento aconteceu
para impulsionar os resultados (CARDOSO, 2017).
Ao contrário dos modelos mecânicos já existentes/apresentados, o sistema
hidráulico apresenta alguns elementos adicionais, além dos elementos
SAIBA MAIS
Vamos estender um pouco mais nosso
conhecimento? Até o momento, nós discutimos
várias características relacionadas a carros.
Contudo a discussão e as características
comentadas também são válidas para máquinas
agrícolas, como os tratores. A seguir, veja, no
vídeo indicado, o funcionamento de uma
máquina agrícola composta por um motor de
direção hidráulica.
Para saber mais, acesse a seguir:
A S S I S T I R
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apresentados no sistema mecânico, tornando a condução mais leve.
Componentes do sistema hidráulico
O funcionamento do sistema hidráulico é, relativamente, simples. No
momento em que o motor é ligado, de forma imediata, a bomba hidráulica é
acionada por meio de polias e de correntes. O acionamento da bomba
provoca a pressurização do �uido, que segue para as válvulas de rotação;
nesse momento, há a distribuição do material a pistões responsáveis por
auxiliar na rotação dos pneus. Com esse �uxo, chegamos na grande
vantagem dos sistemas hidráulicos: a maciez do sistema ao dirigir, uma vez
que não exige grandes esforços por parte do motorista (CARDOSO, 2017).
Já como desvantagem, podemos citar o fato de ele demandar alta
quantidade de recurso do motor em questão de energia pelo giro do
compressor. Isso explica o motivo pelo qual carros com direção hidráulica
acabam sendo menos econômicos do que carros com direção mecânica.
Outra desvantagem é a possibilidade de apresentar vazamento de �uidos
conforme o motor vai se desgastando e envelhecendo (WETMORE, 2003).
3. Elétrica
A partir dos problemas e das desvantagens apresentados pelo sistema de
direção hidráulico, surgiu a direção elétrica. O modelo elétrico foi apresentado
no ano de 1988 e, ainda assim, apresenta pouca popularização ao redor do
Bomba hidráulica: esse acessório tem funcionamento dele
acionado no momento em que o motor começa a funcionar. A
bomba hidráulica necessita de um �uido, localizado no
reservatório, para ela poder bombeá-lo e deslocá-lo com
determinada pressão para o mecanismo de direção.
 
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mundo, apesar de estar avançando, bastante, nos últimos anos (CARDOSO,
2017).
Ao contrário da versão hidráulica, a direção elétrica não apresenta sistema de
bombeamento. Em seu lugar, entraram sensores que realizam a detecção do
posicionamento do volante e das rodas, além de forçar a aplicação da força
necessária.
Os dados são enviados a uma central eletrônica e interpretados. Esse
sistema apresenta como desvantagem o elevado custo, devido aos
componentes eletrônicos (CARDOSO, 2017).
4. Eletro-hidráulica
O sistema eletro-hidráulico é um híbrido entre o sistema elétrico e o sistema
hidráulico. Apresenta grande similaridade com o sistema totalmente
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hidráulico, mas com algumas melhorias relacionadas ao desempenho e ao
custo.
No sistema totalmente hidráulico, o motor do carro despendia mais energia
para realizar o bombeamento do �uido pelo sistema; já no modelo híbrido,
essa função �ca a cargo da parte elétrica independente. Como desvantagem,
nós temos o elevado custo de aquisição, se comparado com qualquer um dos
sistemas apresentados (BOSCH, 2005).
praticar
Vamos Praticar
Diversos são os tipos de sistemas de direção. Cada tipo de sistema veio
surgindo com o avanço da tecnologia e das novas necessidades de conforto
da humanidade. É interessante destacar que o surgimento de um sistema
não provocou a parada de utilização do outro, inclusive, hoje, utilizamos
carros de todos os sistemas criados.
Com base no que foi apresentado, faça um levantamento das vantagens de
cada um dos sistemas de direção existentes: mecânico, hidráulico, elétrico e
eletro-hidráulico.
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Material
Complementar
W E B
Sistemas de transmissão, direção e
suspensão — prova do Detran —
mecânica básica
Ano: 2020
Comentário: o vídeo indicado apresenta a explicação de
diversos pontos relacionados ao sistema de transmissão,
como embreagem, caixa de câmbio, eixo cardan,
semieixos e outros, sendo uma indicação muito
interessante para aqueles que buscam se aprofundar ainda
mais no assunto.
Para conhecer mais sobre o assunto, acesse o vídeo
disponível em:
ACESSAR
https://www.youtube.com/watch?v=v9WdvKkD4DY
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L I V R O
Veículos elétricos e híbridos
Autor: Tom Denton
Editora: Blucher
Capítulo: 4 — Tecnologia de veículos elétricos
Ano: 2018
ISBN: 978-85-212-1302-4 (eletrônico)
Comentário: No capítulo 4, intitulado Tecnologias de
veículos elétricos, será apresentado e aprofundado
conceitos relacionados aos modelos de veículos elétricos,
como motores, sistemas híbridos, sistemas de controle,
componentes do freio e muito mais. A leitura é muito
interessante, uma vez que o modelo de veículo foi citado
ao longo desta unidade.
Disponível na Biblioteca Virtual.
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Conclusão
Chegamos ao �m do nosso material. No decorrer de nossa caminhada, foram
abordados pontos relacionados à concepção e à criação de um carro, passando
pela fase de prototipagem e testes. Estudamos que é fundamental considerar
fatores como o design, a segurança e a ergonomia do carro, para que seja
garantido conforto e segurança. Além disso, estudamos, também, o conceito de
suspensão veicular e vimos algumas das classi�cações dele, como: suspensão
ativa, eixo rígido, o tipo MacPherson e o triângulo duplo. Para �nalizar, foi
apresentado e estudado os tipos de sistemas de direção existentes: hidráulico,
mecânico, eletro-hidráulico e elétrico, bem como as vantagens, as desvantagens e
os componentes particulares deles.
Referên
cias
ADAC. Study on the
effectiveness of directive
1999/94/EC relating to the
availability of consumer
information on fuel
economy and CO2
emissions in respect of the
marketing of new passenger
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cars: �nal report. Munique:
ADAC, 2005.
BOSCH, R. Manual da
tecnologia automotiva. São
Paulo: Bluncher, 2005.
CARDOSO, H. F. Automóvel sem mistérios: 50 dicas sobre tecnologia veicular. São
Paulo: Leud, 2017.
DENTON, T. Veículos elétricos e híbridos. São Paulo: Editora Blucher, 2018.
DIREÇÃO hidráulica — como funciona em uma máquina agrícola — Parte 1. [S. l.: s.
n.], 2010. 1 vídeo (17 min). Publicado pelo canal O�cina Agro. Disponível em:
https://www.youtube.com/watch?v=Uuiu-VhRGgg. Acesso em: 21 fev. 2022.
MAURER, M. et al. Autonomous driving technical, legal and social aspects.
Ladenburg: Springer Open, 2015.
OLIVEIRA, J. V. M. S. et al. Sistema de Suspensão Veicular Otimizado por Meio de
um Controle Eletromecânico do Conjunto Mola e Amortecedor. SIMPÓSIO DE
EXCELÊNCIA EM GESTÃO E TECNOLOGIA: SEGET, 11., Resende, 2014. Anais [...].
Resende: AEDB, 2014. p. 1-16. Disponível em:
https://www.aedb.br/seget/arquivos/artigos14/40820461.pdf. Acesso em: 23 mar.
2022.
SISTEMAS de Transmissão, Direção e Suspensão - Prova do Detran - Mecânica
Básica. [S. l.: s. n.], 2020. 1 vídeo (28 min). Publicado pelo canal CFC Digital Rafael
Almeida. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=v9WdvKkD4DY.
Acesso em: 23 mar. 2022.
VEIGA, L. A. Design — ergonomia no automóvel. Autoentusiastas, 2019. Disponível
em: https://autoentusiastas.com.br/2019/12/design-ergonomia-no-automovel/.
https://www.youtube.com/watch?v=Uuiu-VhRGgg
https://www.aedb.br/seget/arquivos/artigos14/40820461.pdf
https://www.youtube.com/watch?v=v9WdvKkD4DY
https://autoentusiastas.com.br/2019/12/design-ergonomia-no-automovel/
21/01/2024, 21:56 E-book
https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=he90Lu2wydIMGmM9yzNJWQ%3d%3d&l=lHwiSHi5q3tH6ZaJZzG7%2bQ%3d%3d&cd=x… 37/37
Acesso em: 26 fev. 2022.
WETMORE, J. M. Driving the Dream – The History and Motivations Behind 60 Years
of Automated Highway Systems in America. Automotive History Review, v. 7, p. 4-
19, 2003.