DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA DE DIREÇÃO/SUSPENSÃO PARA PROTÓTIPO OFF-ROAD - BAJA

Resumo

O sistema de suspensão/direção deve estabelecer a interface entre as rodas e a estrutura do veículo de tal maneira a permitir o controle das forças produzidas pelas acelerações devido à propulsão, frenagem, transferência de carga em curvas e obstáculos, proporcionando solicitações mais atenuadas para a estrutura e o piloto. Tal sistema deve atender aos requisitos de segurança para o piloto e ao mesmo tempo lhe proporcionar conforto para tráfego em terrenos irregulares, terrenos onde o veículo é submetido durante a competição. Há, ainda, a necessidade de se construir um sistema que opere em harmonia com os sistemas de transmissão e freios. Para o princípio do desenvolvimento deste conjunto, tomou-se a decisão de uma total inovação no sistema comparado ao veículo anterior. Como justificativa do desenvolvimento destes sistemas como um conjunto único, ressalta-se a dependência que um sistema tem em relação ao outro para a validação dos ângulos, dimensões e geometrias calculadas. O principal objetivo no desenvolvimento é reduzir massa de todo conjunto com a porcentagem mínima de 15% em relação aos componentes atuais, reduzir os esforços exigido pelo piloto no momento de condução do veículo e obter resposta rápida no momento de entrada e saída de curva. Para o projeto do sistema de direção, determinou-se que a caixa de direção seria desenvolvida em alumínio para obter a redução de peso pretendida, o pinhão teria uma quantidade menor de dentes em relação ao atual fazendo com que o sistema se torne mais leve no momento de pilotagem. No sistema de suspensão dianteiro, foi mantido o “Duplo Braço Triangular”, porém com algumas modificações. A suspensão traseira foi modificada de “Duplo Braço Triangular” para o sistema “Mc Person”. O método para o desenvolvimento do todo sistema foi o auxílio do software Solid Works, o livro Fundamentals of Vehicle Dynamics juntamente com os valores obtidos no veículo do ano anterior, sendo estes valores servindo de parâmetro. Para o veículo realizar curvas em circuitos fechados, decidiu-se diminuir o raio de giro de 3000mm para 2500mm juntamente com o menor valor de distância entre eixos, modificando o valor de 1550m para 1400mm. Através desses valores, calculou-se os ângulos de esterçamento externo em 36,5° e interno de 24,6°. Na suspensão dianteira alterou-se o valor do ângulo de cáster de 10° para 15°, pois esse acréscimo proporciona maior estabilidade quando em linha reta e o retorno do volante em curva. A inclinação de pino mestre foi aumentada de 10° para 15°. Com isso, reduziu-se o raio de rolamento (distância entre a projeção do prolongamento do pino mestre e o plano médio do pneu), que, por sua vez, proporcionou uma redução do esforço ao volante, já que a modificação do cáster aumentou um pouco esse esforço. Para a suspensão traseira, foi dimensionado o valor de 12° para o ângulo de ataque além de 15° para o deslocamento do braço em relação à linha horizontal do veículo tomando como base uma vista lateral. Esses valores provocam uma diferença na distância entre eixos no momento de uma curva fazendo com que o carro tenha retomada rápida na saída da curva conforme a sincronia da suspensão. Todo o trabalho foi desenvolvido criteriosamente e detalhadamente para o maior acerto possível deste sistema. Espera-se a partir de então, a execução final do veículo para a tomada de testes e comprovação da teoria estudada até o momento.