Geometria de Direção

Índice

ÍNDICE

0 - INTRODUÇÃO.............................................................................................................0.1 1 - GEOMETRIA DE DIRECÇÃO......................................................................................1.1 1.2 - DISTÂNCIA ENTRE EIXOS E VIA......................................................................................1.3 1.3 - ÂNGULO DE INCLINAÇÃO DO EIXO DE DIRECÇÃO E RAIO DE ARRASTAMENTO....1.4 1.4- ÂNGULO DE AVANÇO OU CASTER................................................................................1.14 1.5- ÂNGULO DE SOPÉ OU CAMBER....................................................................................1.23 1.6 - ÂNGULO COMBINADO OU INCLUSO............................................................................1.30 1.7 - CONVERGÊNCIA E DIVERGÊNCIA................................................................................1.31 1.8 - ÂNGULO DE IMPULSO TRASEIRO................................................................................1.40

2 - MEDIÇÃO E REGULAÇÃO DOS ÂNGULOS CARACTERÍSTICOS..........................2.1 2.1 - PREPARAÇÃO DO VEÍCULO............................................................................................2.1 2.2 - MONTAGEM DOS EQUIPAMENTOS DE MEDIÇÃO SOBRE AS RODAS........................2.5 2.3 - VERIFICAÇÃO E REGULAÇÃO DA CONVERGÊNCIA E DIVERGÊNCIA........................2.6 2.4 - VERIFICAÇÃO E REGULAÇÃO DO ÂNGULO DE SOPÉ...............................................2.11 2.5 - VERIFICAÇÃO E REGULAÇÃO DO ÂNGULO DE INCLINAÇÃO DO CAVILHÃO DA MANGA-DE-EIXO.....................................................................................................................2.17 2.6 - VERIFICAÇÃO E REGULAÇÃO DO ÂNGULO DE AVANÇO...........................................2.17

3 - SOBVIRAGEM E SOBREVIRAGEM...........................................................................3.1 4 - RAIO DE VIRAGEM.....................................................................................................4.1 5 - ORIENTAÇÃO DAS RODAS TRASEIRAS.................................................................5.1 5.1 - SISTEMAS DE EIXO AUTODIRECCIONAL.......................................................................5.1 5.1 - SISTEMAS DE QUATRO RODAS DIRECCIONAIS...........................................................5.3

6 - INFLUÊNCIA DA SUSPENSÃO NA DIRECÇÃO........................................................6.1

Geometria de Direcção

Introdução

0 - INTRODUÇÃO A geometria do sistema de direcção do automóvel influencia em grande medida o seu comportamento e a sua segurança. Pretende-se com este módulo, dedicado à medição e regulação da geometria da direcção, chamar a atenção dos futuros técnicos de reparação automóvel para os cuidados e procedimentos fundamentais que se devem tomar aquando do alinhamento da direcção. Além desses cuidados, descrevem-se as influências dos ângulos característicos da direcção e de outras características do automóvel, tais como o tipo de suspensão ou de tracção, no comportamento do veículo. O estudo deste módulo não dispensa a consulta dos manuais técnicos específicos de cada veículo ou os manuais de utilização das máquinas de alinhamento de direcção.


0.1

Geometria da Direcção

1 - GEOMETRIA DA DIRECÇÃO Neste primeiro capítulo vamos tratar dos ângulos e medidas característicos da geometria da direcção e as suas influências no comportamento da viatura.

1.1 - PRINCÍPIO DE ACKERMAN - DIAGRAMA DE JEANTAUD Existe a necessidade de eliminar, ou reduzir ao mínimo, o deslizamento das rodas sobre o piso, que se produz quando a trajectória seguida por estas não coincide com a que é imposta pelo sistema de direcção. Para garantir esta condição, é necessário que as quatro rodas do veículo se orientem em curva de forma a descreverem circunferências de raios com o mesmo centro.

a. Ângulo de viragem da roda interna b. Ângulo de viragem da roda externa c. Círculos descritos por cada roda d. Centro de curva

Fig. 1.1 - Princípio de Ackerman


1.1


Em curva, a roda directriz exterior tem de percorrer uma trajectória mais larga. Por conseguinte, o seu ângulo de abertura deve ser superior. Para que ambas as rodas directrizes sigam a trajectória desejada, as quatro rodas devem ter uma orientação tal que os seus raios coincidam num só ponto, chamado centro instantâneo de rotação, situado no prolongamento do eixo das rodas traseiras. A diferença do ângulo de viragem, ou divergência em curva, entre as duas rodas directrizes obtém-se graças à disposição das alavancas de direcção situadas nas mangas-de-eixo.

Para determinar a geometria do trapézio de direcção que permita ângulos de viragem diferentes pode utilizar-se um cálculo gráfico denominado por diagrama de Jeantaud.

Este

método

permite

determinar

a

inclinação das alavancas situadas nas mangas-de-eixo. d)d’) Rectas passando pelos eixos de pinos, pelos eixos da barra de ligação e pelo centro do eixo traseiro. Quando a barra de ligação estiver à frente do eixo, será maior que este. V) Via das rodas dianteiras E) Distância entre eixos

Fig. 1.2 – Diagrama de Jeantaud

1.2



a) Caixa de direcção b) Alavanca de comando pendural c) Articulação auxiliar d) Barra de ligação e) Ângulos do diagrama de Jeantaud

Fig. 1.3

Para se garantir um ângulo diferente de viragem nas rodas directrizes usa-se um sistema de direcção com manga de eixo. As mangas de eixo são articuladas em torno do eixo das rodas para permitirem os movimentos de viragem e de oscilação da suspensão.

1. Manga de eixo 2. Cavilhão

Fig. 1.4

1.2 - DISTÂNCIA ENTRE EIXOS E VIA Por distância entre eixos entende-se a distância entre os centros das rodas da frente e de trás.


1.3


A via, ou distância entre rodas, é medida entre as rodas do mesmo eixo (direita e esquerda), sendo os pontos de referência os dois centros dos pneus nas suas superfícies de apoio. Regra geral, quanto maior for a distância entre eixos e a via das rodas, maior será a estabilidade do veículo, especialmente em curva.

E. Distância entre eixos V. Via das rodas

Fig. 1.5

1.3 - ÂNGULO DE INCLINAÇÃO DO EIXO DE DIRECÇÃO E RAIO DE ARRASTAMENTO

Dá-se o nome de eixo de direcção, ao eixo que permite modificar a orientação das rodas da frente de um veículo, de modo a possibilitar a sua condução.

Fig. 1.6

1.4



Em certos veículos, o eixo de direcção encontra-se localizado no plano central da roda. Mas normalmente não é possível colocar o eixo de direcção nesse local, visto que, aí, é necessário alojar os órgãos de travagem. Por isso o eixo de direcção coloca-se ao lado da roda.

Fig. 1.7 – Eixo de direcção centrado com a roda

Inclinação lateral do eixo de direcção – King Pin Dá-se o nome de inclinação lateral do eixo de direcção, ao ângulo formado pelo eixo de direcção (eixo de viragem da roda) com um plano vertical-longitudinal ao veículo. (Inclinação do eixo de direcção para dentro visto de frente ou de trás). A inclinação lateral do eixo de direcção é dada em graus e seus submúltiplos. Fig. 1.8 – Ângulo de inclinação lateral do eixo de direcção

Raio de arrastamento A distância existente, ao nível do solo, entre dois planos longitudinais que contenham, respectivamente, o prolongamento do eixo de direcção e o centro de atrito da roda sobre o solo, dá-se o nome de raio de arrastamento da roda. Fig. 1.9 – Raio de arrastamento


1.5


O centro de atrito é o ponto central da superfície de contacto entre o pneu e o solo, onde se pode considerar que está concentrado todo o esforço de atrito entre o pneu e o pavimento. Fig. 1.10 – Centro de atrito

É desejável que os raios de arrastamento sejam pequenos. Os raios de arrastamento grandes dificultam a viragem das rodas, principalmente com o veículo parado, e transmitem ao volante muitas das trepidações resultantes dos choques das rodas com o pavimento, provocando um desgaste anormal nos pneus e podendo mesmo, em certos casos, fazer saltar o volante das mãos do condutor.

Como se pode ver na Fig. 1.11, a inclinação lateral do eixo de direcção permite que as ligações da manga de eixo sejam feitas ao lado da roda e, ao mesmo tempo, torna possível a obtenção de raios de arrastamento pequenos. Fig. 1.1

O raio de arrastamento da roda, designa-se por raio de arrastamento positivo, quando se localiza da parte de dentro do plano central da moda (Fig. 1.12).

Fig.1.12

1.6



O raio de arrastamento da roda, designa-se por raio de arrastamento negativo, quando se localiza da parte de fora do plano central da roda (Fig. 1.13). Quando o prolongamento do eixo de direcção passa pelo centro de atrito da

Fig.1.13

roda, diz-se que a roda tem um raio de arrastamento nulo (Fig. 1.14).

Fig.1.14

Momento de arrastamento Dá-se

o

nome

de

momento

de

arrastamento ao produto da resultante das forças de atrito entre a roda e o solo, pelo raio de arrastamento da roda.

Ma = Fa x Ra

(Ma) Momento de Arrastamento (Fa) Força de Atrito (Ra) Raio de Arrastamento Fig. 1.15 - Vista da superfície de apoio do pneu com localização do centro de atrito e raio de arrastamento


1.7


O momento de arrastamento origina sobre a roda tendências para virar para fora (divergir) ou virar para dentro (convergir), conforme as circunstâncias que se apresentem. Num veículo com tracção às rodas traseiras:

a) Quando o raio de arrastamento é positivo, as rodas têm tendência para virarem para fora, ou seja, divergirem b) Quando o raio de arrastamento é negativo, as rodas têm tendência para virarem para dentro, ou seja, para convergirem. Fig. 1.16

Se considerarmos um veículo com tracção à frente, teremos a situação inversa:

a) Quando o raio de arrastamento é positivo, as rodas têm tendência para virarem para dentro ou convergirem. b) Quando o raio de arrastamento é negativo, as rodas têm tendência para virarem para fora ou divergirem Fig. 1.17

1.8



As rodas da frente de um veículo estão ligadas entre si pela barra de direcção e isso leva a que elas se comportem como um conjunto. Assim, se ambas as rodas estiverem sujeitas a raios de arrastamento e a forças de atrito iguais, ou seja, a momentos de arrastamento iguais, as tendências para viragem para dentro (convergirem) ou para fora (divergirem), anulam-se mutuamente. Daqui resultará que o veículo não apresenta tendência para se desviar de uma trajectória rectilínea (Fig.

Fig. 1.18

1.18).

No entanto, logo que as rodas da frente tenham raios de arrastamento diferentes, ou estejam sujeitas a forças de atrito diferentes, a roda que apresentar um maior momento de arrastamento impõe a sua acção sobre a roda do lado oposto.

Se num veículo com tracção às rodas traseiras, ambas as rodas da frente apresentarem

raios

de

arrastamento

positivos e a roda da esquerda apresentar um momento de arrastamento superior ao da roda direita, a roda esquerda terá tendência para divergir mais que a roda direita, vencendo esta, o que dará tendência ao veículo para se desviar para a esquerda

Fig. 1.19

(Fig. 1.19).


1.9


FACTORES QUE ALTERAM O RAIO DE ARRASTAMENTO

Alteração da inclinação lateral do eixo de direcção A alteração da inclinação lateral do eixo de direcção pode ser devida a regulações

incorrectas,

deformações

do quadro ou monobloco do veículo, deformações dos braços de suspensão no caso de suspensões independentes, desgastes excessivos nas articulações da suspensão ou da manga de eixo, etc.

Fig. 1.20 – Alteração da inclinação do eixo de direcção

Alteração do diâmetro da roda

A alteração do diâmetro da roda pode ser devida ao uso de rodas de características diferentes das normais ou estados de enchimento dos pneus diferentes. Fig. 1.21 – Influência da alteração do diâmetro da roda no raio de arrastamento

Nota:

Os despistes, devidos ao rebentamento de um pneu da frente, em grande parte, resultam da perda de domínio do volante pelo condutor, por causa do aumento excessivo e brusco do momento de arrastamento da roda rebentada.

1.10



Colocação de espaçadores entre os cubos e as rodas ou alteração na concavidade das jantes

Qualquer destes factores altera o valor do raio de arrastamento. Por exemplo, pequenas diferenças entre as concavidades das jantes usadas nas rodas da frente, podem ser suficientes para originarem tendências para o veículo se desviar para um dos lados.

Fig. 1.22 – Aumento do raio de arrastamento devido à colocação de espaçadores

Nota: Muitas vezes usam-se espaçadores ou jantes com maior concavidade, para alargar a via do veículo. Esta prática é desaconselhável devido ao aumento dos riscos de acidentes que tal transformação pode ocasionar. Esta prática é ainda muitas vezes agravada pelo facto de se usarem rodas com menores diâmetros.

Pneus deformados Os pneus já usados por vezes apresentam o rasto ligeiramente cónico, devido ao excessivo desgaste sofrido de um dos lados, e em certos casos apresentam mesmo uma certa deformação da sua estrutura (carcassa).

Fig. 1.23 - Pneu deformado


1.11


Nesse caso o apoio do pneu sobre o pavimento não se faz regularmente e isso altera ligeiramente a posição do centro de atrito, resultando daí a alteração do raio de arrastamento. Quando se procede à troca de rodas cujos pneus estejam nesse estado, é frequente surgirem no veículo tendências para se desviar de uma trajectória rectilínea. Este tipo de situação é mais frequente com pneus radiais.

Pneus com o rasto descentrado Por vezes, devido a deficiências de fabrico ou recauchutagem, aparecem pneus em que o rasto está ligeiramente descentrado da carcaça. Esta situação também conduz a alterações do centro de atrito e daí, alterações nos raios de arrastamento e tendências para o

Fig. 1.24 – Pneu com rasto descentrado

veículo se desviar para um dos lados.

O momento de arrastamento é ainda influenciado por factores que alterem o atrito entre o pneu e o pavimento, tais como:

Alteração da pressão de enchimento de pneus

Variação do estado de desgaste dos pneus

Variação do estado do pavimento

Variação da distribuição da carga sobre as rodas

1.12



De um modo geral, os factores que alteram o raio de arrastamento, são mais estáveis que os factores que alteram as forças de atrito sobre a roda. Por isso, quando se trate de efectuar regulações, normalmente incide-se sobre os primeiros.

Acção estabilizadora da inclinação lateral do eixo de direcção Mas, a inclinação lateral do eixo de direcção dá à direcção do veículo uma outra característica bastante benéfica. Se considerarmos o eixo de direcção fixo e virarmos as rodas para a esquerda ou para a direita, verificaremos que as rodas se inclinam para fora e ao mesmo tempo descem.

Devido a que as rodas, ao virarem para a esquerda ou para a direita têm tendência para descer e, dado que na realidade não o podem fazer porque o pavimento as impede, então obrigam o veículo a subir ligeiramente.

Ora, como o veículo tem tendência natural, devido ao seu peso, para se manter na posição mais baixa possível, em relação ao pavimento, então ele cria sobre as rodas uma tendência para estas ocuparem uma posição correspondente ao andamento a direito. É em parte devido a este efeito que, depois de uma curva, ao largar-se o

Fig. 1.25 – Efeito estabilizador da inclinação do eixo de direcção

volante, ele tende a voltar à posição de andamento a direito.

Dado que o raio de arrastamento influencia o valor desta acção estabilizadora da direcção, os fabricantes, de um modo geral, optam pela utilização de raios de arrastamento pequenos que permitam uma boa estabilização da direcção sem causarem vibrações no volante (Fig.

Fig. 1.26

1.26).


1.13


1.4 - ÂNGULO DE AVANÇO OU CASTER

Dá-se o nome de ângulo de avanço à inclinação do eixo de direcção para o lado de trás ou da frente do veículo. O valor do ângulo de avanço é dado em graus e seus submultiplos. Fig. 1.27 – Ângulo de avanço

O ângulo de avanço chama-se positivo quando o eixo de direcção está inclinado para trás.

Fig. 1.28 – Avanço positivo

O ângulo de avanço diz-se negativo quando o eixo de direcção está inclinado para a frente.

Fig. 1.29 – Avanço negativo

Diz-se que o ângulo de avanço aumenta sempre que se torna mais positivo, ou menos negativo. Diz-se que o ângulo de avanço diminui sempre que se torna mais negativo ou menos positivo (Fig. 1.30). Fig. 1.30

1.14



Consideremos que o eixo de direcção está contido no plano central da roda e tem avanço positivo (Fig. 1.31).

Fig. 1.31

Neste caso, sempre que a roda se desloque em movimento rectilíneo, não haverá qualquer raio de arrastamento, visto que o prolongamento do eixo de direcção cruza o pavimento exactamente à frente do centro de atrito da roda, e portanto, não haverá qualquer momento de arrastamento.

No entanto, logo que a roda seja virada para a esquerda ou para a direita, para que o veículo descreva uma curva, o centro de atrito da roda sobre o pavimento deslocase lateralmente e dá origem a um raio de arrastamento que gera um momento de arrastamento, tendente a reconduzir a roda à situação de andamento rectilíneo (Fig. 1.32). Fa = Força de atrito Ra = Raio de arrastamento Ca = Centro de atrito

Fig. 1.32

Em termos mais genéricos e admitindo mesmo a existência de raios de arrastamento iniciais, devidos à colocação lateral do eixo de direcção, poderá dizer-se que os ângulos de avanço positivos conferem ao veículo a tendência para se deslocar segundo uma trajectória rectilínea, ou a ela regressar quando dela desviado.


1.15


Pelo contrário e seguindo o mesmo raciocínio que foi seguido nos dois blocos anteriores, quando o avanço é negativo, o veículo terá tendência para se desviar de qualquer trajectória rectilínea que lhe seja imposta.

Fa = Força de atrito Ra = Raio de arrastamento Ca = Centro de atrito

Fig. 1.33

Ao aumentar o ângulo de avanço positivo, contribui-se para que se torne mais difícil efectuar as viragens, e cria-se a tendência para o volante regressar rapidamente à posição de andamento a direito.

Momento de carga Quando o eixo de direcção tem avanço e não está contido no plano central da roda (Fig. 1.34), mas sim ao seu lado, gera-se sobre a roda um momento chamado momento de carga.

Fig. 1.34

1.16



Para nos apercebermos mais facilmente do modo como funciona o momento de carga, vamos imaginar um ângulo de avanço de 90º. Neste caso, o eixo estaria completamente horizontal e, devido à carga do veículo, as rodas teriam tendência para se inclinarem totalmente para dentro (Fig. 1.35).

Fig.1.35

No caso dos veículos com um ângulo de avanço positivo, a carga vai dar à roda tendência para rodar em torno do eixo de direcção, de forma a inclinar-se para dentro do veículo, e simultaneamente convergir (Fig. 1.36).

Fig. 1.36

No caso dos veículos com um ângulo de avanço negativo, a carga vai dar à roda tendência para se inclinar para dentro e para divergir (Fig. 1.37).

Fig. 1.37

Geometria de Direção

1.17

Geometria da Direção

O valor do momento de carga é influenciado pelo valor do ângulo de avanço, pela carga aplicada sobre a roda (FC) e pelo chamado braço de carga (BC).

Fig. 1.38 – O valor do ângulo de avanço e a carga aplicada influenciam o momento de

O braço de carga é a distância entre dois planos verticais, paralelos ao eixo longitudinal do veículo, passando um pelo centro de apoio do pneu sobre o solo, e outro situado sobre o eixo de direcção ao nível do eixo da roda (Fig. 1.39). Para uma mesma carga do veículo, quanto maior for o braço de carga, maior será também o momento de carga.

Fig. 1.39

Quando o ângulo de avanço, o braço de carga e a carga exercida sobre ambas as rodas da frente são iguais, as tendências geradas numa roda são contrariadas por tendências de igual valor geradas na outra roda, neutralizando-se os seus efeitos. Nestas condições, e considerando apenas o avanço, o veículo tem tendência para se deslocar em linha recta (Fig. 1.40).

1.18


Fig. 1.40


Muitas vezes utiliza-se o momento de carga para estabilizar a direcção de um veículo, quando este tem tendência a fugir para um lado. Assim, alterando o valor do ângulo de avanço sobre uma das rodas, altera-se, sobre essa roda, a tendência que ela tem para convergir ou divergir, de modo a compensar efeitos idênticos produzidos sobre a outra roda.

Um ângulo de avanço excessivo pode gerar momentos de carga muito elevados e originar oscilações na direcção e tendência para um andamento em ziguezague (Fig. 1.41). Fig. 1.41

Tais oscilações devem-se às variações do momento de carga produzidas pelo choques entre as rodas e o pavimento, que dão origem a pequenas viragens das rodas sobre o seu eixo de direcção, tais condições podem tornar-se bastante notórias quando o veículo se desloque sobre o pavimento irregular, principalmente quando os amortecedores da suspensão se encontram em mau estado. Quando o avanço é excessivo e a direcção se torna ziguezagueante, pode haver lugar para um desgaste anormal dos pneus, de características transversais.

Factores que alteram o ângulo de avanço De entre os factores que alteram o ângulo de avanço de forma permanente, podemos considerar: Deformações sofridas pelo veículo (deformações do quadro ou monobloco, de partes da suspensão, da manga de eixo, etc). Alteração da altura do veículo em relação ao solo num dos eixos. (Montando rodas de diâmetros diferentes das normais, rebaixando a suspensão, etc.). Por exemplo, num carro com 2 metros de distância entre eixos, uma variação de 3,5 centímetros na altura do quadro junto ao eixo traseiro provoca uma variação de 1º no ângulo de avanço.


1.19


Em alguns veículos é possível fazer-se a regulação do ângulo de avanço, mas na maior parte tal regulação não está prevista.

Fig. 1.42 – Regulação do ângulo de avanço

O ângulo de avanço também pode variar em função do estado de carga do veículo. Por exemplo, nos veículos pesados com eixo da frente rígido, formando uma espécie de U alargado, à medida que a carga aumenta sobre o eixo gera-se sobre ele a tendência para reduzir o ângulo de avanço (Fig. 1.43).

Fig. 1.43

Também em certos veículos ligeiros, com suspensão independente, o modo como estão fixos os braços da suspensão permite que o valor do ângulo de avanço diminua à medida que a carga aumenta (Fig. 1.44).

1.20


Fig. 1.44


Esta redução do ângulo de avanço, quando se aumenta a carga do veículo à frente, permite por um lado manter quase inalterável o esforço para conduzir o veículo e, por outro, evitar o aparecimento de trepidação na direcção, devida a um aumento de carga.

Há ainda que ter em atenção que as variações de altura da traseira do veículo em função do seu estado de carga, uma vez que também afectam o valor do ângulo de avanço. Quando a traseira de um veículo baixa, o ângulo de avanço aumenta e quando sobe, diminui.

Reacções

secundárias

devidas

Fig. 1.45 – Quando a traseira baixa, o ângulo de avanço aumenta

ao

ângulo de avanço

O avanço positivo confere à roda a faculdade de permitir que o quadro, durante as viragens, se incline para fora da curva (Fig. 1.46). Isto implica que durante as viragens, o avanço positivo agrave a tendência que o

Fig. 1.46

veículo tem para se inclinar para o lado de fora da curva, devido ao efeito da força centrífuga. Pelo contrário, o avanço negativo faz com que a roda obrigue o quadro a subir na zona interior da curva, permitindo a sua descida na zona exterior. Este efeito contraria a tendência que, durante as viragens, o veículo tem para se inclinar para fora da curva, devido ao efeito da força centrífuga (Fig. 1.47).

Fig. 1.47


1.21


O ângulo de avanço, quer positivo, quer negativo, provoca inclinações laterais das rodas sempre que estas se afastem da posição de andamento a direito (Fig. 1.48).

Fig. 1.47

A conjugação da inclinação da roda, devido à inclinação lateral do eixo de direcção com a inclinação devida a um ângulo de avanço positivo, permite obter inclinações relativamente pequenas na roda que fica do lado de fora da curva, dado que os

Fig. 1.48

dois efeitos se anulam mutuamente (Fig. 1.49).

Pelo contrário, as rodas do lado de dentro da curva ficam fortemente inclinadas, uma vez que os efeitos de ambos os ângulos se somam. Nota: Nos veículos com suspensão independente, uma parte da alteração da inclinação das rodas durante as viragens pode ser devida a efeitos da suspensão.

Dado que o momento da carga originado por um ângulo de avanço positivo dá tendência às rodas para convergirem e, visto que em curva, as rodas devem divergir, o avanço positivo contraria a execução das viragens e tende a manter o veículo em deslocamento a direito (Fig. 1.50).

1.22


Fig. 1.50


No caso de um ângulo de avanço negativo, dado que o momento de carga dá tendência às rodas para divergirem, a tendência para virar as rodas fica reforçada (Fig. 1.51).

Fig. 1.51

Nota: Na prática verifica-se que um ângulo de avanço nulo ou mesmo negativo, desde que seja de pequeno valor, pode criar tendências auto-direccionais de características semelhantes às indicadas para um ângulo de avanço positivo, ainda que de menor valor.

1.5 - ÂNGULO DE SOPÉ - CAMBER Dá-se o nome de ângulo de sopé à inclinação das rodas, para fora ou para dentro, quando o veículo tem a direcção orientada para andamento a direito. O ângulo de sopé é dado em graus e seus submúltiplos. Fig. 1.52 - Ângulo de sopé

Diz-se que o ângulo de sopé é positivo quando, na zona superior, as rodas estão inclinadas para fora.

Fig. 1.53 - Sopé positivo


1.23


Diz-se que o ângulo de sopé é negativo quando as rodas na parte superior estão inclinadas para dentro.

Fig. 1.54 – Sopé negativo

Diz-se que o ângulo de sopé aumenta, sempre que se torna mais positivo ou menos negativo. Diz-se que o ângulo de sopé diminui sempre que se torna menos positivo ou mais negativo.

Fig. 1.55 – Variação do ângulo

Fig. 1.56

de sopé

Quando o veículo está em marcha, é de interesse que o rasto do pneu se apoie igualmente sobre o pavimento em toda a sua largura, a fim de se obter a máxima superfície de aderência, uma correcta distribuição da carga e desgaste uniforme dos pneus.

1.24


Fig. 1.57 – Variação do sopé com a carga


De um modo geral torna-se vantajosa a existência de um pequeno ângulo de sopé positivo, ou seja, uma pequena inclinação da roda para fora, tendo em atenção os seguintes aspectos:

Compensar a tendência que a roda tem para se inclinar para dentro quando o veículo é posto em movimento ou se lhe aplica uma maior carga. Compensar a curvatura transversal da estrada, embora hoje em dia essa curvatura seja pequena.

a) O sopé diminui com o aumento de carga. b) O sopé aumenta com o aumento de carga.

Fig. 1.58

Nota: No caso das suspensões independentes estas podem ser construídas de modo a aumentarem ou diminuírem o sopé da roda quando se aumenta a carga do veículo.


1.25


Fig. 1.59

Fig. 1.60

No passado, quando se utilizavam pneus de rasto estreito e de diâmetro relativamente grande, o ângulo de sopé também era utilizado para reduzir o raio de arrastamento da roda sobre o pavimento (Fig. 1.59). Com a utilização de pneus de rasto largo e diâmetro relativamente pequeno, a utilização de ângulo de sopé positivos, normalmente, não dá origem à redução do raio de arrastamento. Dado que, neste caso, o apoio do pneu sobre o solo se faz com maior intensidade do lado de fora, por vezes o centro de atrito em vez de se deslocar para dentro desloca-se para fora, aumentando o raio de arrastamento em vez de o diminuir (Fig. 1.60).

Nota: No passado os ângulos de sopé positivos também foram usados para permitirem que os esforços da roda sobre a manga de eixo se fizessem fundamentalmente sobre o rolamento interior do cubo da roda, de modo a diminuir os esforços sobre a manga de eixo e evitar o laquear da roda (Fig. 1.61). Fig. 1.61

1.26



Em veículos desportivos de altas prestações e em veículos de concepção moderna, é frequente o uso de ângulos de sopé negativos. Deste modo garante-se uma boa força de orientação lateral, visto que em curva o pneu em esforço terá tendência a aumentar a superfície de contacto com o piso. Tem ainda a vantagem de tornar o centro de gravidade do veículo mais baixo.

Efeito Direccional da roda devido à sua inclinação Se pegar numa roda e a fizer rolar livremente sobre o pavimento mas com uma certa inclinação lateral, verificará que ela descreve uma curva para o lado que está inclinada. Esta tendência deve-se ao facto de a roda se deformar do lado para que está inclinada comportandose como se fosse um tronco de cone (Fig. 1.62). Um tronco de cone; ao rolar livremente, descreve uma curva, dado que as partes de maior diâmetro, ao rolarem com a mesma velocidade de rotação, percorrem um espaço maior que as de menor diâmetro (Fig. 1.63).

Fig. 1.63

Fig. 1.62

As curvas descritas por uma roda inclinada serão tanto mais apertadas quanto maior for a inclinação da roda

Fig. 1.64

(Fig. 1.64).


1.27


As rodas de um veículo também apresentam esta tendência, mas aqui elas não rodam livremente, porque estão ligadas entre si pelo eixo e pelos órgãos do mecanismo de direcção. Neste caso, quando os ângulos de sopé da roda esquerda e direita são iguais, as tendências geradas nas rodas anulam-se mutuamente e as rodas são obrigadas a andar a direito (Fig. 1.65).

Fig. 1.65

No entanto se as inclinações das rodas, esquerda e direita, forem diferentes, então as tendências geradas nelas, pelos ângulos de sopé, também serão diferentes e a roda que tiver maior inclinação terá tendência a impor a sua tendência à outra, obrigando o veículo a desviar-se para um lado.

Por exemplo, se ambas as rodas tiverem sopés positivos e a roda direita tiver um sopé maior que o da esquerda, o veículo terá tendência a desviar-se para a direita, visto que é essa a tendência da roda que tem maior inclinação (Fig. 1.66).

Fig. 1.66

Deverá aqui referir-se que, no caso de uma roda dispor de um avanço e sopé positivos, as tendências geradas por

estes

ângulos

contrariam-se

mutuamente (Fig. 1.67).

Fig. 1.67

1.28



Assim, nestas condições, o ângulo de sopé contraria a tendência gerada pelo ângulo de avanço para a roda se inclinar para dentro. E, enquanto o ângulo de avanço cria tendência na roda para convergir, o ângulo de sopé cria nela tendência para divergir. Efeito do ângulo de sopé sobre os pneus. Voltando ao exemplo do tronco de cone, para o obrigarmos a rolar direito, temos de obrigar as partes de maior diâmetro a patinar sobre o pavimento e as de menor diâmetro têm de ser arrastadas sobre o pavimento (Fig. 1.68). Fig. 1.68

É exactamente isto que acontece nas rodas de um veículo quando uma roda inclinada é obrigada a deslocar-se a direito. Isto vai implicar um desgaste rápido do rasto do pneu na zona que patina ou é arrastada (Fig. 1.69).

Fig. 1.69

Os desgastes dos pneus, características de ângulo de sopé excessivo (positivos ou negativos), apresentam-se com características de desgaste longitudinais, localizado do lado para que a roda está inclinada. Dado que o rasto do pneu é feito de borracha e esta é bastante flexível, para pequenos ângulos de sopé (+ 0,5º a -0,5º) esta flexibilidade permite fazer uma perfeita adaptação do rasto do pneu ao solo, evitando a aceleração do desgaste anteriormente referida.

Fig. 1.70 – Adaptação do rasto ao piso para pequenos ângulos de sopé


1.29


Nos casos em que o ângulo de sopé ultrapassa estes valores, para evitar o excessivo desgaste dos pneus devido ao ângulo de sopé, torna-se necessário compensá-lo através da convergência ou divergência dada às rodas.

1.6 - ÂNGULO COMBINADO OU INCLUSO



Dá-se o nome de ângulo combinado

ou incluso à soma algébrica dos ângulos de sopé e inclinação lateral do eixo de direcção. O ângulo combinado resulta exclusivamente do formato da manga de eixo e só pode ser alterado devido à deformação desta.

Fig. 1.71 - Ângulo incluso

Nota: Dá-se o nome de soma algébrica à soma dos valores dados, quando são positivos e à sua diferença, quando um deles é negativo. A verificação do ângulo combinado permite-nos determinar se a manga de eixo está, ou não, deformada no sentido vertical. Fig. 1.72 - Manga-de-eixo deformada

O

ângulo

combinado

é

formado

pela soma do ângulo de sopé com a inclinação lateral do eixo de direcção quando o sopé é positivo (Fig. 1.73)...

Fig. 1.73

1.30



...e pela diferença entre a inclinação lateral do eixo de direcção e ângulo de sopé, quando este é negativo (Fig. 1.74).

Fig. 1.74

1.7 - CONVERGÊNCIA E DIVERGÊNCIA A convergência (A) ou divergência (B) (Fig. 1.75) indica-nos a diferença das distâncias entre os rebordos das duas jantes de um eixo, medidas à frente e atrás deste, com o volante a direito. Existe convergência se a distância à frente do eixo for menor que a distância atrás. Existe divergência contrário.

se

acontecer

o

Pode-se medir a divergência ou convergência através dos ângulos de desvio das rodas em relação à trajectória rectilínea.

Fig. 1.75

A convergência ou divergência das rodas é afectada por uma série de factores, alguns deles já descritos nos pontos anteriores: Os raios de arrastamento das rodas sobre o pavimento geram tendência para as rodas divergirem conforme as Os momentos de carga dão tendência às rodas para alterarem o seu ângulo de sopé e para convergirem ou divergirem conforme o ângulo de avanço seja positivo ou negativo.


1.31


O ângulo de sopé dá às rodas tendências para divergirem ou convergirem conforme este ângulo seja positivo ou negativo. A flexibilidade da suspensão e dos mecanismos de direcção, e possíveis pequenas folgas existentes nas diversas articulações existentes nestes sistemas, permitem que, quando o veículo é posto em marcha, a posição das rodas se altere ligeiramente.

Para reduzir ao mínimo a resistência ao andamento do veículo e o desgaste dos pneus é necessário que, em marcha a direito, as rodas da frente se mantenham paralelas

ao

eixo

longitudinal

do

veículo. Esta situação designa-se por paralelismo dinâmico (Fig. 1.76).

Fig. 1.76

Para que isto aconteça, normalmente, é necessário que as rodas, com o veículo parado, apresentem uma certa convergência. Esta situação designa-se por paralelismo estático ou convergência ou divergência estática. Pequenos valores de convergência ou divergência dinâmica podem não afectar apreciavelmente o comportamento do veículo ou o desgaste dos pneus.

Dissemos, em pontos anteriores que, em relação a cada ângulo as tendências geradas numa das rodas são total ou parcialmente anuladas pelas tendências equivalentes geradas na roda do lado oposto. Fig. 1.77 - Uma semi-convergência igual em ambas as rodas resulta numa trajectórias rectilínea

1.32



Convirá dizer agora que, as tendências geradas pelos vários ângulos sobre uma mesma roda se anulam ou adicionam mutuamente e que, cada roda actua sobre a do lado oposto em função das resultantes das diferentes tendências que sobre ela incidem. Fig. 1.78 - As tendências geradas pelos vários ângulos sobre uma mesma roda anulam-se ou adicionam-se mutuamente

Deste modo, os esforços transmitidos entre rodas, através do mecanismo de direcção, ficam bastante reduzidos.

Fig. 1.79 - Resultante em função dos vários ângulos

Poderá perguntar-se, porque é que não se constróem os veículos de forma que as tendências geradas por cada um dos ângulos sejam nulas? Verificou-se que, num tal caso, surgiriam pequenas tendências, em função do estado de carga, velocidade, etc. que tornavam a direcção do veículo inconstante. Por isso os fabricantes preferem criar tendências bem definidas que combinadas se anulem mutuamente.


1.33


A convergência ou divergência, têm como função, anular as tendências que as rodas têm para convergir ou divergir, devido às outras características da direcção e suspensão.

Fig. 1.80 - A convergência ou divergência compensa os efeitos dos restantes ângulos

A disposição e o comprimento dos segmentos da barra de direcção e dos braços de direcção são devidamente calculados de forma a que as variações de convergência, que ocorrem devido a alterações do estado de carga do veículo, correspondam a variações equivalentes, resultantes das tendências que essas variações de carga ocasionam sobre os ângulos do sopé, avanço e inclinação lateral do eixo de direcção. Como vimos, se uma roda apresentar um ângulo de sopé positivo, terá tendência para divergir.

Se, na posição de andamento a direito, mantivermos esta roda com convergência, verificamos que a roda, em função do ângulo de sopé tende a desviar-se para um lado e, em função da convergência, terá tendência a desviar-se para o lado oposto. A - Trajectória para que a roda tem tendência devido ao ângulo de sopé positivo. B - Trajectória real seguida pela roda. C - Trajectória para que a roda tem tendência devido à sua convergência.

1.34


Fig. 1.81


Nestas condições, o movimento efectivo da roda, processar-se-á segundo uma orientação intermédia ficando por isso anuladas entre si as duas tendências inicialmente verificadas. Em

certos

convergência

veículos sofrem

os

valores

alterações

da em

função do estado de carga do veículo, devido a que os raios e os centros de oscilação das rodas e dos segmentos da barra de direcção não são coincidentes.

a)

Alteração do sopé

b)

Alteração da convergência Fig. 1.82

Deverá ainda ter-se em atenção que, com o veículo

em movimento, as rodas estão

permanentemente em oscilação vertical, devido aos sucessivos choques que ocorrem entre elas e o pavimento. As sucessivas posições ocupadas pelas rodas correspondem, dentro de certa medida, às variações de carga referidas anteriormente.

Ou seja, à medida que as rodas oscilam para cima e para baixo, o valor da convergência pode ser simultaneamente alterado de modo a manter a cada momento as condições adequadas de funcionamento da direcção. a) Oscilações verticais das rodas. b) Alterações da convergência ou divergência Fig. 1.83


1.35


Quaisquer irregularidades na disposição ou comprimento das alavancas, braços barras de direcção ou seus segmentos, resultará num mau funcionamento da direcção que muitas vezes se traduz em situações de instabilidade do veículo e/ou desgastes anormais nos pneus (Fig. 1.84).

Fig. 1.84

Estes defeitos das alavancas da direcção na manga-de-eixo são facilmente detectáveis através da medição da divergência em curva.

Excesso de convergência dinâmica

Nas rodas com convergência dinâmica excessiva verifica-se que, quando rolam sobre o pavimento, cada ponto do seu rasto tem tendência a afastar-se do eixo longitudinal do veículo, desde o momento em que toca o pavimento até aquele em que dele se separa. Nestas condições, um ponto do centro do rasto do pneu, ao rolar, ocuparia as posições A, B, C e D como se mostra na Fig. 1.85.

1.36


Fig. 1.85


No entanto, devido ao atrito que se gera entre o pavimento e o rasto do pneu, este é obrigado a flectir progressivamente de modo a manter-se a uma distância constante do eixo longitudinal do veículo, conforme ilustram as posições E, F, G e H da Fig. 1.86.

Fig. 1.86

Quando a convergência é grande, gerase um apreciável esforço de flexão transversal na zona em que o pneu se separa do solo. Logo que este esforço consegue vencer o atrito, o rasto do pneu desliza transversalmente sobre o pavimento dando origem a um desgaste anormal do rasto do pneu (Fig.

Fig. 1.87

1.87).

Este desgaste anormal do rasto do pneu, caracteriza-se por ser um desgaste transversal, mais pronunciado junto ao seu flanco exterior, deixando as arestas longitudinais

do

rasto

dos

pneus,

boleadas do lado de fora e vivas e, por vezes com lamelas, do lado de dentro. Fig. 1.88 – Desgaste por excesso de convergência


1.37


Excesso de divergência dinâmica

Nas rodas com divergência dinâmica excessiva,

verifica-se

que,

quando

rolam sobre o pavimento, cada ponto do seu rasto tem tendência a aproximar-se do eixo longitudinal do veículo desde o momento em que toca o pavimento até aquele em que dele se separa. Fig. 1.89

Nestas condições, um ponto do centro do rasto do pneu, ao rolar, ocuparia as posições A, B, C, e D, como se mostra na Fig. 1.89.

No entanto, devido ao atrito que se gera entre o pavimento e o rasto do pneu, este é obrigado a flectir progressivamente de modo a manter-se a uma distância constante do eixo longitudinal do veículo, conforme ilustram as posições E, F, G e H da Fig. 1.90.

Fig. 1.90

Quando a divergência é grande gerase um apreciável esforço de flexão transversal na zona em que o pneu se separa do solo. Logo que este esforço consegue vencer o atrito, o rasto do pneu desliza transversalmente sobre o pavimento dando origem a um desgaste anormal do rasto do pneu (Fig. 1.91)

1.38


Fig. 1.91


Este desgaste anormal do rasto do pneu caracteriza-se por um desgaste transversal, mais pronunciado junto ao seu flanco interior, deixando as arestas longitudinais do rasto do pneu, boleadas do lado de dentro e vivas e por vezes em lamelas, do lado de fora.

Fig. 1.92 – Desgaste devido a excesso de divergência

Um excesso de divergência ou convergência dinâmica, para além do desgaste anormal que provoca nos pneus, dá origem a um travamento constante do veículo originando: Um maior aquecimento dos pneus; Maior consumo de combustível Maiores desgastes nos rolamentos dos cubos das rodas e nas articulações da suspensão e direcção.

No aspecto direccional, um excesso de convergência ou divergência dinâmica pode originar: Tendências permanentes para o veículo se deslocar para a esquerda ou para a direita;

Tendências para o veículo se desviar desordenadamente para a esquerda e para a direita (direcção louca) (Fig. 1.93);


1.39


Possibilidades de se criarem vibrações no volante

O valor da convergência ou divergência dinâmica é, evidentemente, influenciado pelos valores da convergência ou divergência estática, mas, para além disso, sofre os efeitos da flexibilidade da suspensão e direcção.

Fig. 1.93

Por estas razões é possível um veículo apresentar convergência estática e desgaste característicos de divergência dinâmica, ou divergência estática e características de desgaste de convergência dinâmica. Quando um veículo apresenta desgastes ocasionados por convergência dinâmica, terá de se reduzir a convergência estática ou aumentar a divergência. E, no caso de o veículo apresentar desgastes característicos de divergência dinâmica terá de se reduzir a divergência estática ou aumentar a convergência.

1.8 — ÂNGULO DE IMPULSO TRASEIRO O ângulo de impulso traseiro é o ângulo formado pela linha de impulso direccional traseira e a linha central geométrica do veículo. É usado como base para determinar o alinhamento do eixo dianteiro e auxiliar o diagnóstico. Se não for corrigido ou tomado em consideração, o ângulo de impulso pode provocar direcção descentrada e excessivo desgaste dos pneus. 1.40



Fig. 1.94 - Ângulo de impulso traseiro

Para que haja harmonia de andamento em qualquer veículo é necessário que todas as rodas descrevam no solo trajectórias paralelas sem resvalamento. Este resultado obtém-se se as rodas não directrizes forem paralelas ao plano longitudinal de simetria do veículo. Salvo excepção, esta condição implica a necessidade de que os dois eixos (real ou fictício) sejam paralelos. Verificar esta condição é o que se designa por verificar o alinhamento do eixo traseiro. Esta noção de controlo é muito mais importante depois do aparecimento de automóveis com suspensão traseira independente. Acontece frequentemente que, depois das afinações do trem dianteiro, subsistam anomalias na condução e que, controlando o alinhamento das rodas de trás em relação às da frente, se constatam diferenças importantes em convergência ou divergência. Isto pode acontecer em consequência de choques sofridos pela viatura. Quando o eixo traseiro não apresenta a possibilidade de regulação, pode-se sempre regular o eixo dianteiro por forma a anular os efeitos do ângulo de impulso traseiro desajustado. A figura seguinte mostra algumas das diferentes posições que podem tomar as rodas, umas em relação às outras, tornado a condução mais difícil.


1.41


Fig. 1.95 - Diferentes posições do eixo traseiro

1.42


Medição e Regulação dos Ângulos Característicos

2

-

MEDIÇÃO

E

REGULAÇÃO

DOS

ÂNGULOS

CARACTERÍSTICOS Como se viu no capítulo anterior, há diversos factores que alteram os valores dos ângulos da geometria da direcção de um veículo. Por essa razão, é necessário que se utilize uma situação precisa, para se proceder à verificação do estado de regulação dos referidos ângulos e a eventuais correcções, se necessário.

2.1 - PREPARAÇÃO DO VEÍCULO Antes de fazer qualquer verificação ou correcção dos ângulos de geometria de direcção: Verifique se o veículo está equipado com rodas iguais e das dimensões correctas à frente e atrás. As rodas utilizadas devem ser as recomendadas pelo fabricante do veículo. Verifique a pressão dos pneus à frente e atrás e corrija-a se necessário. As pressões utilizadas devem ser as pressões normais, indicadas pelo fabricante do veículo. Verifique o empeno das jantes das rodas da frente e de trás, e substituaas se necessário.

Certifique-se de qual o empeno máximo admitido pelo fabricante do veículo (por via de regra não deve exceder 3 mm). Para este efeito comece por levantar o veículo. Utilize um comparador montado sobre suporte. Aplique a ponta apalpadora do comparador sobre uma superfície plana do bordo da jante, de modo que fique sob pressão e com um campo de leitura adequado. Rode a roda vagarosamente e verifique quais os valores limite que são indicados no comparador. A diferença entre esses valores corresponde ao indicados no comparador. A diferença entre esses


2.1


Fig. 2.1

Verifique qual a folga existente nos rolamentos das rodas, à frente e atrás, e corrija-a se necessário (Fig. 2.2 e 2.3).

Verifique o estado geral da suspensão da frente e de trás. Veja o estado das molas, amortecedores, rótulas, braços de suspensão, apoios , etc. As peças da suspensão não devem apresentar quaisquer deformações, e as articulações não devem ter folga excessiva . As molas e amortecedores devem estar em bom estado.

2.2



Verifique as folgas existente no mecanismo de direcção e corrija-as se necessário. Estas folgas localizam-se fundamentalmente nas rótulas e na caixa de direcção. Para este efeito, force as rodas para dentro e para fora como se mostra ao lado, a fim de verificar se existem folgas anormais. A folga no volante de um modo geral, não deve exceder os 25 mm, medidos sobre a sua periferia (veja qual a tolerância dada pelo fabricante do veículo). Este folga em certos tipos de mecanismos de direcção, pode apresentar diferenças, consoante a posição em que as rodas se encontram (a direito ou a curvar).

Fig. 2.4 – Verificação das folgas do mecanismo de direcção

Fig. 2.5 – Folga do volante

Verifique se o sistema de travagem está a funcionar correctamente. O mau funcionamento do sistema de travagem, pode ocasionar irregularidades direccionais permanentes ou durante as travagens.

Verifique o estado de carga do veículo e corrija-o se necessário. A carga do veículo deve ser a indicada para este efeito, no manual de especificações do veículo. Se o estado da carga do veículo for diferente do recomendado, provavelmente os valores recomendados para os vários ângulos da geometria da direcção e do eixo traseiro, também serão diferentes dos especificados.


2.3


Verifique a altura do veículo ou do chassis, em relação ao solo ou em relação ao eixo das rodas, ou através de outra medição preconizada pelo fabricante do veículo a fim de se informar dos locais e dos valores de medição que deve obter.

Em certos casos, os fabricantes indicam apenas o estado de carga do veículo, partindo do princípio que, se o veículo estiver em bom estado de conservação, mediante esse estado de carga ficará à altura correcta.

Nota: Para além do que anteriormente foi referido, há alguns fabricantes que estipulam que os seus veículos devem ser posicionados

em

alturas

especificadas,

para efeitos de verificação ou regulação da geometria da direcção. Para este efeito, por vezes o veículo deve ser comprimido contra o elevador ou fossa, através de um esticador Fig. 2.6

(Fig. 2.6).

Para se proceder à verificação do estado de alinhamento da geometria da direcção, o veículo deverá ficar numa posição absolutamente horizontal. As rodas da frente deverão apoiar-se sobre pratos deslizantes e giratórios e as rodas de trás deverão ficar ao mesmo nível que as rodas da frente. Se houver necessidade de compensar a espessura dos pratos deslizantes colocados sob as rodas da frente, colocar calços da mesma espessura sob as rodas de trás.

Quando o veículo tenha suspensão independente atrás e se pretenda fazer a medição da geometria do eixo traseiro, é indispensável colocar pratos deslizantes sob as rodas de trás. Antes de colocar o veículo em posição, bloquear os pratos deslizantes ou rotativos com o perno de bloqueamento.

2.4



Nota: A colocação dos pratos deslizantes nas rodas de trás, destina-se a permitir que as rodas tomem a sua posição normal de marcha quando se baixa o veículo, após o levantamento para obtenção do desempeno das rodas.

2.2

-

MONTAGEM DOS SOBRE AS RODAS

EQUIPAMENTOS

DE

MEDIÇÃO

Para montar os suportes do equipamento sobre as rodas deve seguir as instruções dadas no manual de utilização do equipamento.

Fig. 2.7 – Montagem dos suportes sobre as rodas

Muitas vezes as jantes das rodas têm pequenos empenos e, ao fixarem-se os equipamentos, estes também não ficam numa posição absolutamente paralela à roda. Como é óbvio, estas irregularidades vão influenciar os valores de medição a obter. Para anular o empeno das jantes, consulte o Manual de Procedimentos da máquina que vai utilizar. No caso das modernas máquinas de alinhamento

electrónicas,

o

empeno

é

compensado automaticamente.

Depois de anular o empeno das jantes, desça o veículo e oscile-o para cima e para baixo, várias vezes, de modo a adquirir a sua posição normal (Fig. 2.8). Fig. 2.8


2.5


Com o veículo no chão pode, então, efectuar a medição da geometria de direcção. Em alguns equipamentos é imprescindível que o veículo fique perfeitamente alinhado com a máquina de alinhar direcções. Há outros equipamentos em que esta exigência não é tão severa. No entanto, é sempre preferível que fique bem alinhado.

2.3 - VERIFICAÇÃO E REGULAÇÃO DA CONVERGÊNCIA OU DIVERGÊNCIA

O

paralelismo

das

rodas

verifica-se

com as rodas colocadas na posição de andamento a direito. A medição pode fazer-se

directamente,

medindo

as

distâncias entre os bordos das jantes pelo lado da frente e pelo lado de trás, ao nível do eixo da roda, mantendo o veículo numa superfície plana .

Fig. 2.9 – Verificação do paralelismo das rodas

Medição da convergência ou divergência em milímetros ou polegadas

Como ilustra a Fig. 2.10, num par de rodas colocadas na mesma posição, os valores de medição da convergência ou divergência serão diferentes, sempre que medidos sobre pontos correspondentes a diâmetros diferentes.

Fig. 2.10

(b - a)

=

(d - c)

=

(f - e )

Embora fazendo medições em relação aos mesmos locais (bordos das jantes, por exemplo), também podem surgir diferenças sempre que se utilizarem rodas ou jantes com diâmetros diferentes, dado que também, neste caso, os diâmetros sobre os quais se faz a medição não são idênticos.

2.6



Daqui se poderá concluir quanto aos cuidados a ter na medição da convergência ou divergência das rodas, quer ela seja feita em milímetros ou polegadas. Ou seja, deve-se ter em conta os seguintes aspectos: Pontos de medição considerados -(Pontos diferentes ou diâmetros

Tamanhos das rodas ou jantes -(Tamanhos diferentes ou diâmetros

Equipamento utilizado para efectuar a medição. (apropriado e

Medição da divergência angulares

convergência ou em valores

Quando a medição é feita em unidades angulares (graus e seus submúltiplos) efectua-se a medição do ângulo que a orientação das rodas faz com o eixo longitudinal do veículo. Para isso, geralmente, coloca-se uma das rodas em posição paralela ao eixo longitudinal do veículo e mede-se o ângulo que a outra roda faz com uma linha paralela a esse eixo. Esta medida designa-se por convergência ou divergência total. A

medição

da

convergência

Fig. 2.11

ou

divergência, em valores angulares, está isenta de algumas das possibilidades de erro que foram indicadas para a medição anterior e, portanto, sempre que possível, deve-se aplicar este processo de medição. Por exemplo, o valor do ângulo é independente do diâmetro da roda sobre a qual se faz a medição.

Fig. 2.12 - a=b=


2.7


Nota: É conveniente possuir os valores de convergência e divergência especificados pelo fabricante, para se ter uma base de comparação. Os valores de convergência ou divergência, dados nos manuais, são directamente utilizáveis se efectuarmos as medições pelo mesmo processo que foi utilizado para a determinação desses valores. Quando o nosso processo de medição for diferente poderá haver necessidade de fazer a conversão desses valores, o que nem sempre é fácil pois implica um perfeito conhecimento das características técnicas de ambos os processos e conhecimentos suficientes para poder estabelecer a correspondência entre eles. Nas modernas máquinas electrónicas de medição, os valores do fabricante estão disponíveis numa base de dados, podendo ser feita a comparação com os valores medidos de imediato.

Regulação da convergência ou divergência

A

regulação

da

convergência

ou

divergência faz-se através da alteração dos

comprimentos

direcção

utilizando

das

barras

sistemas

de de

regulação nelas incorporados .

Fig. 2.13 - Pontos de regulação da convergência

Os sistemas de regulação do comprimento das barras, geralmente são frenados através de contraporcas ou através de braçadeiras de fixação.

Fig. 2.14 – Sistemas de frenagem do sistema de regulação

2.8



Para efectuar a sua regulação comece por aliviar o sistema de frenagem (contraporcas ou braçadeiras) utilizando para isso as ferramentas adequadas (Fig. 2.15).

Fig. 2.15

Ao fazer a regulação da convergência ou divergência actue de modo a não produzir a descentragem do volante. Para isso, é necessário proceder à regulação dos comprimentos das barras de ambos os lados. O volante deve manter-se centrado e as barras devem ser reguladas de modo a que cada roda adquira a semi-convergência ou semi-divergência correcta.

Fig. 2.16 – Regulação da convergência ou divergência com o volante centrado

Nota: O sistema de direcção é o sistema que permite orientar o veículo durante o andamento. Qualquer falha ou imprecisão deste pode ter consequências fatais. Antes de entregar um veículo, assegure-se que todos os órgãos estão devidamente regulados, fixados e/ou frenados (Fig. 2.17).


2.9


Fig. 2.17

Dão-se de seguida algumas indicações sobre os pontos onde se efectua a regulação da convergência ou divergência em alguns dos mecanismos de direcção mais usuais.

a) Regule os comprimentos das barras 1

Fig. 2.18 - Sistema movido por pendural

e 2 simultaneamente (Fig. 2.18).

b) Regule os comprimentos das barras 2 simultaneamente (Fig. 2.19).

Fig. 2.19 – Sistemas movidos por cremalheira

2.10



c) Regule os comprimentos das barras 1 simultaneamente (Fig. 2.20).

Fig. 2.20 – Sistema com articulação auxiliar

Como foi dito anteriormente, os vários ângulos da geometria da direcção têm interferência nos valores de convergência ou divergência das rodas. Mas, inversamente, os valores exagerados de convergência ou divergência também podem influenciar outros ângulos. Por isso:

Ao iniciar a medição ou regulação da geometria de direcção, comece sempre por medir e, eventualmente regular, a convergência ou divergência.

Sempre que efectue alterações na inclinação lateral do eixo de direcção, nos ângulos de sopé ou avanço, ou na centragem do volante, terá de rever os valores da convergência ou divergência e regulá-los de novo, se necessário.

2.4 - VERIFICAÇÃO E REGULAÇÃO DO ÂNGULO DE SOPÉ Caso, num dado veículo, o ângulo de sopé seja regulável e não se encontre dentro das tolerâncias admitidas pelo fabricante, ou haja necessidade de através dele corrigir quaisquer tendências direccionais ou desgastes anormais de pneus, então deverá proceder-se à sua correcção.


2.11


Antes de iniciar qualquer trabalho de correcção do ângulo de sopé, consulte o manual do veículo, a fim de identificar o processo de regulação previsto para o efeito. Em muitos veículos modernos não está previsto qualquer processo de regulação do ângulo de sopé. Admite-se, nestes casos, que qualquer desregulação que surja, seja devida a empenos nos braços da suspensão ou no quadro monobloco do veículo. Neste caso deverá verificar-se qual ou quais são as partes danificadas e desempená-las ou substituí-las, conforme for o caso. Nos casos em que o ângulo de sopé e ângulo combinado tenham valores incorrectos, a deficiência só poderá ser corrigida substituindo ou desempenando a manga do eixo, dado que tais incorrecções são indício de que ela está deformada.

Medição do ângulo de sopé O ângulo de sopé fornece-nos o valor da inclinação da roda, para dentro ou para fora, sempre que as rodas estão na posição de andamento a direito. A medição do ângulo de sopé faz-se, medindo a inclinação da roda em relação à posição vertical.

Fig. 2.21 – Ângulo de sopé

A medição do ângulo de sopé pode ser feita utilizando vários tipos de equipamento. Para efectuar uma medição rigorosa, devem-se ler atentamente as instruções de utilização do equipamento e consultar os dados do fabricante para os comparar com os valores medidos.

2.12



Regulação do ângulo de sopé Na maioria dos casos, a regulação do ângulo de sopé faz-se através da alteração da inclinação lateral do eixo de direcção.

Fig. 2.22 / Regulação do sopé

De entre as várias possibilidades de alterar o ângulo de sopé, podemos citar as seguintes:

1 - Suspensão tipo Mcpherson Alteração do ponto de apoio superior da perna de suspensão:

Por rotação do apoio, quando o ponto de fixação do amortecedor está descentrado (Fig. 2.23).

Fig. 2.23


2.13


Nota: Neste processo, ao alterar-se o valor do ângulo de sopé poderá também ser introduzida uma alteração no ângulo de avanço. Por deslocação lateral do apoio, quando os furos do alojamento dos pernos de fixação são rasgados (Fig. 2.24).

Fig. 2.24

Alteração da posição do triângulo ou braço inferior da suspensão:

Por casquilhos ou veio excêntrico (Fig. 2.25).

Por aplicação de anilhas entre o braço e os pontos de fixação do braço

Fig. 2.25

ao quadro ou monobloco (Fig. 2.26).

Fig. 2.26

2.14



Nota: No caso do braço inferior da suspensão ser um triângulo, a regulação deve fazer-se por igual de ambos os lados da base, a fim de não alterar o valor do ângulo de avanço.

Por anel ou perno excêntrico na fixação do braço inferior à manga de eixo (Fig. 2.27).

Nota: Neste processo, ao alterar-se o valor do ângulo de sopé poderá também ser introduzida uma alteração no ângulo de avanço. Caso se pretendam evitar essas alterações, o eixo maior do excêntrico deve ficar a fazer um ângulo igual ao que fazia com o eixo transversal do veículo, Fig. 2.27

embora dirigido em sentido oposto.

Por parafuso excêntrico que altera a posição angular na manga do eixo, em relação à perna da suspensão, ao fazer-se a fixação de uma peça à outra (Fig. 2.28). 2 - Suspensão com duplo triângulo Por alteração dos pontos de fixação dos triângulos, ao chassis ou monobloco, através de anilhas, casquilhos excêntricos, ou veios excêntricos (Fig. 2.29).

Fig. 2.28

Fig. 2.29


2.15


Nota: No caso da posição dos triângulos ser regulada por anilhas, eles deverão ser regulados de modo igual em ambos os lados a fim de não introduzir alterações no ângulo de avanço. Por anéis ou pernos excêntricos na ligação dos triângulos à manga de eixo (Fig. 2.30).

Fig. 2.30

Nota: Neste sistema, ao alterar-se o ângulo de sopé, poderá também ser introduzida uma alteração no ângulo de avanço. Caso se pretenda evitar essas alterações, o eixo maior do excêntrico deve ficar a fazer um ângulo igual ao que fazia com o eixo transversal do veículo, embora dirigido em sentido oposto. 3 - Eixo rígido No caso dos eixos rígidos, a regulação do ângulo de sopé faz-se através do vergamento da viga que constitui o eixo (Fig. 2.31).

Fig. 2.31

2.16



Depois de efectuada a regulação do ângulo de sopé certifique-se de que todas as peças de suspensão ficaram devidamente apertadas e frenadas, quando isso esteja previsto.

2.5 – VERIFICAÇÃO E REGULAÇÃO DO ÂNGULO INCLINAÇÃO DO CAVILHÃO DA MANGA-DE-EIXO Na grande maioria dos automóveis, o ângulo de inclinação do cavilhão da manga-de-eixo não têm regulação. No entanto, a verificação deste assume uma importância elevada, uma vez que permite tirar conclusões quanto ao estado dos componentes da direcção e da própria estrutura da carroçaria.

2.6 – VERIFICAÇÃO E REGULAÇÃO DO ÂNGULO DE AVANÇO Tal como nos restantes ângulos, a verificação do avanço da roda é importante para concluir quanto ao estado da direcção e da própria carroçaria.

Nalguns veículos é possível regular o ângulo de avanço. Para tal, dispõem geralmente de um braço longitudinal regulável que liga a manga-de-eixo ao chassis (Fig. 2.32).

Fig. 2.32


2.17

Subviragem e Sobreviragem

3 - SUBVIRAGEM E SOBREVIRAGEM Dependendo de vários factores de construção, o veículo pode apresentar comportamentos distintos com trajectórias curvas. De entre outros, alguns factores que influenciam o comportamento do veículo são:

Tipo de chassis Tipo de suspensão Geometria da direcção Pneus Tipo de tracção (Frente/ Trás) Localização do centro de gravidade Velocidade do veículo Atrito do pavimento

SUBVIRAGEM Quando o veículo entra em curva, a força centrífuga tende a deslocá-lo lateralmente. No caso de as rodas da frente apresentarem um ângulo de deriva em relação à trajectória maior que as rodas traseiras, o veículo tende a alargar a trajectória, saindo de frente. A este fenómeno dá-se o nome de subviragem.

Fig. 3.1 - Subviragem


3.1

Subviragem e Sobreviragem

Os automóveis com tracção anterior e com o centro de gravidade localizado à frente do centro geométrico do veículo (caso de motor à frente) apresentam, geralmente, tendências subviradoras.

SOBREVIRAGEM A sobreviragem acontece quando o ângulo de deriva das rodas traseiras é superior ao das rodas dianteiras. Neste caso o veículo tende a apontar a frente para o centro da curva, apertando a trajectória e soltando a traseira.

Geralmente, os veículos com tracção traseira e/ou com centro de gravidade na zona posterior apresentam tendências sobreviradoras.

Fig. 3.2 - Sobreviragem

Os automóveis são normalmente projectados por forma a apresentarem uma ligeira tendência subviradora. Isto acontece pois, para o condutor médio, é mais fácil controlar esta situação, bastando geralmente aliviar o acelerador. Além disso, a construção típica de tracção à frente leva a essa tendência.

3.2


Raio de Viragem

4 - RAIO DE VIRAGEM

1. Raio de viragem de passeio a passeio 2. Raio de viragem de parede a parede 3. Centro de rotação do veículo

Fig. 4.1

Para além de garantia e uma elevada segurança e estabilidade, o sistema de direcção deve oferecer uma grande maneabilidade. Com este propósito, o sistema de direcção deve permitir raios de viragem de parede a parede e de passeio a passeio o mais pequenos possível, aumentando o conforto de condução e a facilidade de execução de manobras. Os factores que mais influenciam o raio de viragem são a construção da manga de eixo e a dimensão da cava da roda. Esta última deve permitir que os pneus rodem livremente em curva, sem ser demasiado grande.


4.1

Orientação das Rodas Traseiras

5 - ORIENTAÇÃO DAS RODAS TRASEIRAS 5.1 - SISTEMAS DE EIXO AUTODIRECCIONAL Este sistema consiste em orientar as rodas traseiras em curva de modo a garantir uma maior estabilidade do automóvel. Os sistemas mais comuns permitem um pequeno ângulo de viragem das rodas traseiras, orientando-as em fase com as rodas da frente (na mesma direcção). Geralmente, para tal, recorrese ao uso de um sistema de suspensão traseira de eixo semi-rígido ou de barra de torção. O eixo é fixo ao chassis por quatro suportes elásticos, estando os dois mais adiantados dispostos a 45º. Este suportes são construídos em borracha com interposição de lâminas metálicas, conseguindo-se assim uma deformação diferente consoante o sentido da força a elas aplicada. Assim, ao executar uma curva, a roda exterior, que se encontra sobre maior esforço vertical e lateral, transmite estes esforços ao eixo. Os suportes elásticos que ligam o eixo ao chassis cedem pelo seu lado mais flexível permitindo que este se oriente na mesma direcção das rodas da frente, rodando em torno de um centro de rotação fictício, que se encontra um pouco atrás dos suportes.

Fig. 5.1 - Efeito autodireccional


5.1


O eixo traseiro volta à sua posição normal quando cessar a força lateral que provoca a deformação dos suportes. O ângulo de viragem do eixo é muito pequeno não ultrapassando, geralmente, 1,3 a 1,4 graus. A marca pioneira neste tipo de sistemas foi a Volkswagen, com o seu modelo Passat, embora já outras marcas, como a Citroën, Peugeot ou a Rover, o usem também.

Fig. 5.2 - Eixo autodireccional Volkswagem

Outro construtor japonês, a Mazda, utiliza no RX7 um sistema de suspensão de rodas independentes que permite a orientação das rodas traseiras em fase e em contrafase em relação às rodas dianteiras (mesma direcção e direcção contrária). Assim, se a aceleração lateral for inferior a 0,4 g, as rodas traseiras são orientadas em sentido contrário às rodas da frente, facilitando a inserção em curva. Quando a aceleração lateral ultrapassa 0,5 g, em plena curva, as rodas traseiras são orientadas na mesma direcção que as da frente, melhorando a estabilidade do veículo. Este efeito é conseguido com o uso de casquilhos com propriedades elásticas especiais.

5.2



Fig. 5.3 - Sistema autodireccional Mazda RX7

Estes sistemas podem ser denominados como sistemas passivos, uma vez que actuam em função das forças geradas pelo atrito entre os pneus e o piso. Se este atrito não for suficientemente elevado, o eixo traseiro não sofre qualquer orientação.

5.2 - SISTEMAS DE 4 RODAS DIRECCIONAIS A grande diferença entre um sistema de 4 rodas direccionais e qualquer dos citados anteriormente é que orienta as rodas traseiras sem depender das forças exteriores ao veículo. As rodas traseiras são orientadas por acção do volante, tal como as dianteiras , necessitando de mecanismos de direcção auxiliares. Como vantagens podemos definir:

Menor raio de viragem Maior facilidade de condução Maior estabilidade em curva a alta velocidade Estes sistemas permitem a orientação das rodas traseiras em direcção oposta às da frente (permitindo menor raio de viragem e maior facilidade de inserção em curva) e na mesma direcção destes (aumentado a estabilidade em curva).


5.3


A direcção da orientação das rodas traseiras depende, genericamente, da velocidade do veículo e/ou do ângulo de viragem das rodas dianteiras, temos então que, as rodas traseiras só se orientam na direcção contrária às da frente se a velocidade for superior a 30-40 Km/h, ou se as rodas da frente apresentarem um ângulo de viragem superior a cerca de 20º. Caso contrário, as rodas traseiras orientam-se em fase. Isto permite uma boa maneabilidade a baixa velocidade e em curvas apertadas, garantindo a estabilidade a altas velocidades. A Honda e a Nissan são as marcas que dominam este tipo de sistemas. O desenvolvimento da electrónica veio permitir o aperfeiçoamento destes sistemas, sendo possível fazer a orientação das rodas traseiras em função da velocidade do veículo, da rapidez com que se gira o volante e o seu ângulo de viragem. Existem sistemas que permitem correcções de desvios causados por ventos laterais, inclinações da estrada e outras forças transmitidas ao veículo.

Fig. 5.4 – Actuação do sistema 4WS

5.4


Influência da Suspensão na Direcção

6 - INFLUÊNCIA DA SUSPENSÃO NA DIRECÇÃO Todas as rodas de um veículo são fixadas nas extremidades dos eixos ou nas extremidades das alavancas de suspensão. As irregularidade do solo provocam oscilações verticais de cada roda, de um e de outro lado de uma posição média que depende de carga momentânea do veículo. Estes movimentos verticais causam, à frente e atrás, uma deformação mais ou menos acentuada da posição geométrica das rodas. Contudo, estas deformações dependem também dos sistemas de suspensão; os tipos de rodas independentes oferecem maiores variações que os de eixo rígido. Em princípio, devem-se ter em conta as seguintes reacções em rodas independentes:

Por triângulos duplos iguais: variação da via, mas ângulo de sopé da roda constante Por triângulos duplos desiguais: variação do ângulo de sopé da roda, mas via constante; Tipo Mcpherson: variação da via e do ângulo de sopé, podendo este tornar-se negativo sob fortes cargas; Por braços longitudinais: via e ângulo de sopé da roda constantes.

As rodas solidárias a um eixo rígido sofrem poucas variações. Contudo, se o eixo for ligado ao chassis por molas de lâminas ou por braços longitudinais, o ângulo de inclinação do cavilhão da manga de eixo aumentará com a carga. Por outro lado, cada elevação de uma das rodas de um eixo causará também uma modificação do sopé das duas rodas e um deslocamento longitudinal do eixo. Este deslocamento longitudinal deve-se ao facto de as molas de lâminas ou as barras serem articuladas num ponto do chassis.


6.1

Influência da Suspensão na Direcção

Nos seus deslocamentos verticais, o eixo descreve uma curva centrada na articulação do ponto fixo. Este fenómeno é especialmente sensível nas curvas, quando o veículo se inclina para fora. A mola correspondente desce e faz recuar a extremidade do eixo, enquanto que a mola interna se curva, fazendo o eixo avançar. Consequentemente, este último toma uma posição oblíqua em relação à posição normal. Ora, como se manifesta no eixo traseiro, esta obliquidade tende a dirigir as rodas para fora da curva, reforçando o fenómeno de sobreviragem.

Em curva, a obliquidade do eixo traseiro exerce uma influência nos ângulos de viragem das rodas directrizes. Sabe-se, com efeito, que o centro da curva descrito pelo veículo é sempre colocado na projecção do eixo traseiro e que os ângulos de viragem das rodas dianteiras são condicionados pela projecção deste centro. Como a obliquidade do eixo traseiro faz deslocar o centro teórico da curva, é preciso que os ângulos de viragem das rodas directrizes correspondam a essa situação real do centro da curva descrita. Os que são indicados pelos fabricantes têm em conta as modificações devidas aos órgãos de suspensão do veículo em questão. Por isto é que se verifica frequentemente uma ligeira diferença entre os ângulos de viragem teóricos e os ângulos impostos por testes práticos do veículo.

Actualmente existe a tendência de montar nos veículos, tanto no eixo traseiro como dianteiro, suspensões independentes do tipo “multilink”. Este sistema consiste em fazer a ligação da roda ao chassis por meio de vários tirantes. Com este sistema pretende-se que a direcção mantenha as suas características geométricas constantes durante o andamento do veículo. Além disso, no eixo traseiro, a forma como são ligados os tirantes (geralmente por apoios de borracha com características elásticas especiais) permite o auto direccionamento das rodas em curvas acentuadas.

6.2


Geometria de Direção

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