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Tags: ConduçãoAutónoma, Segurança

Com seu novo sistema de amortecimento ativo sMOTION, a ZF leva o conforto, a dinâmica e a segurança veicular a um novo nível: um grande ganho quando o assunto é a condução altamente automatizada.
Martin Westerhoff, Julho 31, 2018
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Martin Westerhoff Especializado em tecnologia, Martin Westerhoff estudou jornalismo e escreve sobre veículos e tecnologias. Suas paixões são o esporte motorizado e carros de corrida.
Longas lombadas de plástico estão coladas no asfalto parecendo adesivos gigantes. Elas estão ali por uma única razão: provocar o máximo possível de movimentos no carro que transitar por esse trecho. Com as mãos firmes no volante, o motorista conduz sua minivan compacta azul pelo trajeto irregular. Um dos passageiros do banco de trás agarra a alça acima da janela enquanto o veículo passa pelos obstáculos sem desacelerar. No interior da carroceria não se pode sentir praticamente nada. “Impressionante”, diz ele. E solta a alça.

Sistema ativo para mais segurança e comodidade

Sistema ativo para mais segurança e comodidade

Sven Greger, o motorista, sorri com satisfação. Ele é engenheiro de testes na ZF e trabalha no setor de desenvolvimento de componentes de suspensão ativos e semiativos. Greger está acostumado às reações dos passageiros nessa pista – muitos são do departamento de compras ou engenheiros de montadoras internacionais. “Nosso sistema de suspensão totalmente ativo sMOTION oferece novas opções de reação às oscilações da carroceria”, comenta ele. “Podemos fazer com que cada roda responda ativamente aos movimentos, para evitar o impacto da estrada no carro”, completa. Além de proporcionar mais conforto, o sMOTION melhora expressivamente a dinâmica e a segurança em comparação aos sistemas atualmente disponíveis. Em combinação com câmeras, o sistema de suspensão pode detectar as condições do pavimento, inclusive prevendo relevos e buracos, para ajustar sua configuração.
O sMOTION move as rodas ativamente para cima e para baixo.
— Dr. Christoph Elbers, responsável pelo desenvolvimento de tecnologia de chassis para carros de passeio

Um sistema de amortecimento tem que dar conta de inúmeras situações. Pistas irregulares levam invariavelmente a impactos, que são absorvidos pela suspensão. Quando uma roda passa por um obstáculo, ela sobe e comprime uma mola localizada entre a ponta do eixo e a carroceria. Em seguida, a mola volta a se expandir. A tarefa do amortecedor consiste em amenizar as vibrações o mais rápido possível. Além dos impactos, os veículos têm que enfrentar forças motrizes, de frenagem e centrífugas. Geradas pela dinâmica de condução, elas podem levar a carroceria a se movimentar no sentido dos três eixos espaciais (veja as ilustrações abaixo). O desafio resulta do fato de diferentes situações ao volante requererem uma potência de amortecimento específica. A redução dos movimentos da carroceria nas curvas demanda mais potência de amortecimento, ao passo que dirigir em superfícies com pequenas irregularidades exige menos. O contato seguro das rodas com o pavimento requer um nível moderado. “Um amortecedor convencional só é capaz de propiciar o modo esporte ou conforto, embora isso já seja muito bom”, afirma Dr. Christoph Elbers, na ZF responsável pelo desenvolvimento de tecnologia de chassis para carros de passeio.

Dinâmica veicular: movimentos fazem o sMOTION entrar em ação

Evolução do sistema de amortecimento CDC

Evolução do sistema de amortecimento CDC

Há algumas décadas, a questão dos objetivos conflitantes foi resolvida pelo sistema de controle contínuo de amortecimento semiativo Continuous Damping Control (CDC) da ZF, que entrou em série para carros de passeio em 1997. Utilizando os sinais de dois sensores das rodas e da carroceria para cada eixo espacial, além de informações adicionais, como velocidade do veículo, aceleração lateral e ângulo de esterçamento (armazenadas em uma unidade de controle), a tecnologia monitora continuamente as condições da condução e calcula a potência de amortecimento para cada roda. Cada amortecedor possui uma ou duas válvulas solenoides com controle eletrônico capazes de inverter o fluxo de óleo em milésimos de segundo para ajustar a rigidez do amortecimento. “O sMOTION vai mais além. Com base na estrutura do nosso comprovado CDC, desenvolvemos um amortecedor que move as rodas ativamente para cima e para baixo”, explica Dr. Elbers, especialista em suspensão da ZF.
No passado, as oscilações da carroceria eram toleradas ou mesmo intencionais até certo grau, para o motorista poder sentir as condições da condução. Contudo, todos os ocupantes de veículos altamente automatizados ou autônomos se tornam passageiros. “Nesse cenário, cada vibração, impacto, balanço ou inclinação atrapalha a leitura ou o trabalho e causa cinetose, uma sensação de desconforto provocado pelo movimento, impossibilitando realizar essas atividades”, relata Dr. Elbers. “Esse efeito pode ser intensificado pelas disposições inovadoras dos assentos, nas quais o motorista e os passageiros nem sempre olham na direção do sentido de condução”, completa ele. Só um chassis ativo pode ajudar nesses casos. A solução da ZF para o futuro é o sMOTION, que já está proporcionando mais conforto na condução. Praticamente sem serem incomodados pelo processo de dirigir, os passageiros podem aproveitar a viagem para trabalhar ou descansar.

Atuadores potentes asseguram suavidade

Atuadores potentes asseguram suavidade

O sMOTION é capaz de compensar ativamente os movimentos com frequência de até 5 Hertz, o que corresponde a vibrações com duração de 0,2 segundo. No veículo de teste, esses ajustes são feitos por um atuador de 2,5 kW instalado em cada roda, composto por uma bomba elétrica que aumenta a pressão do óleo acima ou abaixo do pistão do amortecedor, movimentando-o ativamente. No caso das vibrações de alta frequência – causadas por tampas de bueiros, juntas transversais, asfalto áspero ou cascalho –, o sMOTION recorre às válvulas solenoides do CDC.

13,6 cv
correspondem à potência total
dos quatro atuadores de 2,5 kW do veículo de teste equipado com o sMOTION.

O gerente técnico do projeto sMOTION, Dr Achim Thomä, e sua equipe foram confrontados com um desafio fora do comum. Como poderão evidenciar a efetividade do sistema se as oscilações são eliminadas de forma tão discreta a ponto de os passageiros não sentirem quase nada? A solução foi muito simples. Para fazer demonstrações, Sven Greger utiliza um tablet para controlar os amortecedores de um veículo parado: individualmente, em pares ou os quatro ao mesmo tempo. Com um toque na tela, a van sobe, desce, se inclina e balança como um cavalo no rodeio, fazendo com que os engenheiros sentados dentro do veículo agarrem imediatamente as alças, mesmo que o carro não saia do lugar.
O sMOTION na pista de teste

Em síntese: o sistema de suspensão totalmente ativo sMOTION torna a condução mais confortável, dinâmica e segura. O desafio resulta do fato de diferentes situações ao volante requererem uma potência de amortecimento específica. A redução dos movimentos da carroceria nas curvas demanda mais potência de amortecimento, ao passo que dirigir em superfícies com pequenas irregularidades exige menos. O contato seguro das rodas com o pavimento requer um nível moderado. Em combinação com câmeras, o sistema de suspensão pode detectar as condições do pavimento, inclusive prevendo relevos e buracos, para ajustar sua configuração. Desse modo, o sMOTION também promove a condução altamente automatizada.