Nos últimos 25 anos, as suspensões ativas perderam bastante a credibilidade, mesmo com recursos que permitiam ajustar os amortecedores e as molas pneumáticas e até mesmo a barra estabilizadora. Com a chegada dos veículos elétricos EV ou híbridos, os sistemas de suspensão ativa estão de volta ainda mais sofisticados e funcionais.
Os sistemas de suspensão ativa ganharam uma má reputação quanto à facilidade de manutenção nos últimos 25 anos.
Uma suspensão ativa tem a funcionalidade de armazenar, dissipar e introduzir energia no sistema, corrigindo o perfeito contato das rodas com o solo a partir dos parâmetros coletados conforme as condições de operação.
Esse modelo de sistema foi o primeiro a utilizar um conjunto de atuadores separados que podem exercer movimentos independentes e aguentar cargas variadas de força.
Dessa maneira, esses atuadores são capazes literalmente de erguer ou abaixar o chassi de maneira independente para cada uma das rodas, minimizando a sensação de impacto no interior do veículo.
Em resumo, a suspensão ativa é capaz de corrigir a movimentação do veículo de acordo com as imperfeições da pista com mais eficiência, melhorando a habilidade de fazer manobras, a aceleração e a frenagem do veículo.
Os problemas de uma suspensão ativa sempre foram o seu alto custo, a quantidade de peças envolvidas (e a complexidade do mecanismo), além da necessidade constante de manutenção, que normalmente só podia ser realizada nas oficinas autorizadas das montadoras, que eram as únicas a possuir as peças e ferramentas necessárias para a tarefa.
Nos últimos anos já vimos suspensões ativas que podem ajustar os amortecedores e as molas pneumáticas e algumas podem até mesmo ajustar a barra estabilizadora.
Porém, com a chegada dos veículos com motores eletrificados pode se preparar para novos sistemas de suspensão ativa que usarão os complexos recursos de carga dos EV ou híbrido de alta voltagem para tornar a suspensão ativa viável e mais eficiente.
Novas tecnologias – novos componentes
Suspensões ativas precisam fazer três coisas.
- Uma suspensão ativa deve agir com base nas informações do controle de estabilidade do ABS e até mesmo do sistema ADAS.
- Ela deve monitorar e quantificar com precisão o movimento da carroceria.
- Deve detectar o movimento da suspensão ou a posição das rodas.
Com essas três informações, a suspensão pode ajustar “ativamente” a compressão e o retorno de todo o sistema de suspensão e, se for acrescida de outras entradas de dados como velocidade do veículo e até mesmo dados de GPS, a suspensão pode fazer muito mais.
Amortecedores e torres de amortecedores ativos podem alterar a compressão e o rebote de uma unidade em tempo real. Esses sistemas incluem sistemas hidráulicos, magnéticos e de suspensão a ar.
Essas unidades podem fazer isso controlando como o fluido transita entre duas câmaras ou através do pistão. Ao controlar o fluxo de fluido, a unidade pode controlar o movimento do corpo e o movimento da suspensão.
Barras estabilizadoras
A mais recente tecnologia de suspensão ativa são as barras estabilizadoras ativas. Em 2001, a BMW introduziu barras estabilizadoras ativas. As barras alteram ativamente a rigidez para controlar a transferência de peso lateral e a rolagem da carroceria.
Essas barras estabilizadoras têm uma barra de torção ajustável dentro de um alojamento localizado no centro da barra. A barra de torção é controlada por pressão hidráulica usando um servomecanismo hidráulico. O sistema não apenas ajusta a barra, mas também pode desconectá-la completamente.
Esse sistema de barra estabilizadora ativa funciona com as molas de ar e o sistema de amortecimento ativo. O conjunto desses componentes podem controlar a suspensão para que não haja concessões entre as taxas de mola, as configurações do amortecedor e o diâmetro da barra de proteção.
Quando o veículo viaja em linha reta, a barra pode ser desconectada para que cada roda possa agir independentemente e absorver os solavancos. Quando o veículo realiza uma curva, o movimento no sistema de direção é detectado e a barra pode ser engatada para enrijecer a suspensão.
A Toyota também começou a implementar um sistema similar em alguns modelos, porém a estratégia da marca japonesa usa motores elétricos em vez de hidráulicos, com o sistema realizando a correção em menos de 20 milissegundos, segundo informações da montadora japonesa.
No Sistema de Barra Estabilizadora Ativa (SmartBar) da Jeep o motorista pode desconectar a barra estabilizadora dianteira sem sair do veículo. O sistema usa um motor elétrico para desengatar a barra. A barra estabilizadora só pode ser desconectada se o veículo estiver em 4WD e abaixo de uma velocidade específica.
Os mais recentes sistemas de barra estabilizadora ativa estão aproveitando a tendência de eletrificação. Se antes os sistemas como os da BMW e da Toyota eram limitados por causa de motores e bombas elétricas de 12 volts, no mais recente sistema da Audi aplicado em alguns veículos E-Tron existem dois motores presos a barras de torção.
Eles podem atuar como uma barra para controlar os movimentos da carroceria, mas também podem trabalhar com o sistema de suspensão a ar para aplicar força ativa à suspensão. Esses sistemas podem fazer um veículo fazer uma curva plana e até mesmo levantar um lado do veículo se detectar uma possível colisão lateral.
Amortecedores
Amortecedores ajustáveis eletronicamente são semelhantes aos amortecedores convencionais de tubo único e tubo duplo cheios de óleo. As hastes, câmaras de gás e pistões têm a mesma construção que as unidades passivas e, como uma unidade passiva, podem falhar se vazarem, o gás escapar ou as hastes forem danificadas. Eles também podem se desgastar como uma unidade convencional, pois o óleo interno se decompõe e as superfícies no furo se desgastam.
O que torna essas unidades únicas são as válvulas com seus orifícios variáveis. Essas válvulas regulam o fluxo entre as câmaras em ambos os lados do pistão. Os pistões em algumas unidades, no entanto, podem não ter nenhuma válvula. Em vez disso, um solenoide é instalado na lateral do corpo para controlar a compressão e o rebote.
O tamanho dos orifícios é controlado por solenoides eletromagnéticos que podem modificar as válvulas muito rapidamente. As conexões elétricas e os solenoides são normalmente encontrados fora do corpo e agem nas válvulas dentro da unidade usando magnetismo. O sinal para o solenoide é modulado por largura de pulso e varia a voltagem para alterar o tamanho do orifício.
As válvulas e solenoides não podem ser reparados ou separados do amortecedor. Se um problema for detectado com o sistema, as válvulas vão para uma posição fixa à prova de falhas e o sistema se torna passivo. Quando isso ocorre, o motorista é então alertado sobre o problema com uma mensagem ou luz no painel de instrumentos ou no centro de mensagens.
A maioria dos sistemas executará uma verificação de circuito quando o sistema for iniciado. Isso normalmente envolve enviar um sinal para abrir e fechar a válvula completamente. Ele definirá um código se o sistema detectar uma abertura, curto ou uma voltagem fora das especificações.
Monitorando a altura da carroceria
Sensores de altura da carroceria não medem apenas a posição da suspensão, mas também a taxa de movimento. Internamente, é difícil danificar um desses sensores. Externamente, no entanto, a ligação que conecta o sensor ao braço de suspensão pode ser danificada. Além disso, o conector pode ser danificado e causar um curto ou dano que define um código. Se um desses sensores for substituído, ele deve ser calibrado após a instalação.
Sensores de altura da carroceria são às vezes chamados de sensores de posição de suspensão ou de deslocamento de roda, e os dados do sensor são usados para medir o movimento da suspensão.
Ao saber o quão longe e rápido a suspensão está se movendo, o módulo pode usar as informações para determinar o tamanho do orifício no amortecedor para controlar a compressão e o rebote. Esses sensores devem ser calibrados se um sensor for substituído, um módulo for reprogramado ou a bateria acabar.
Medindo o movimento da carroceria
Acelerômetros montados na carroceria medem as mudanças na movimentação do chassis. Eles são normalmente montados nas torres do amortecedor e enviam informações como forças gravitacionais, ou “força G” para um módulo. Mudanças na rolagem da carroceria devido a curvas produzirão menor força G do que um buraco, por exemplo.
As informações dos acelerômetros são acopladas aos dados do sensor de altura da carroceria, sensor de direção e outros dados coletados para serem processadas pelo módulo, que pode assim determinar se o veículo está fazendo uma curva ou viajando por uma estrada esburacada. Com esse fluxo de dados, a válvula dentro do amortecedor pode ser ajustada em milissegundos para o melhor controle e qualidade de passeio.
Os acelerômetros na carroceria diferem de veículo para veículo. Alguns fabricantes montam os sensores sob os faróis, torres de suspensão e lanternas traseiras. Sistemas mais sofisticados usam mais de dois acelerômetros montados em vários locais.
Módulo de controle
O módulo de controle para os amortecedores eletrônicos precisa de mais do que o movimento das rodas e da carroceria para determinar as configurações corretas para os amortecedores. O módulo usa e compartilha informações com o sistema de freios ABS, módulo de controle do motor e painel de instrumentos.
Essas informações são normalmente compartilhadas no barramento de dados serial CAN de alta velocidade. Com todas essas informações, o módulo pode fazer coisas incríveis com os amortecedores ajustáveis. Se o veículo tiver suspensão pneumática, o volume e a pressão dentro das molas pneumáticas também podem ser ajustados junto com as válvulas nos amortecedores para otimizar a qualidade e o controle da direção.
Com todas essa tecnologia, em breve, o motorista poderá ser considerado apenas um detalhe. Já o profissional da reparação automotiva precisa estar preparado para estas inovações. Afinal, elétrico, mecânico, pneumático ou qualquer outra combinação, toda máquina sempre necessitará de manutenção.