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30/04/2013

TOE-IN E TOE-OUT

from: http://ee.ufcg.edu.br/~lcarlos/deda/1toe/toe-in_toe-out.htm


TOE-IN E TOE-OUT
Por questões de física e de mecânica, se as rodas fossem exatamente paralelas tornariam a direção pesada e imprecisa. Assim, as rodas de um carro devem ser ajustadas (ou alinhadas) em ângulos ligeiramente abertos ou fechados, que tornam possível andar reto ou entrar em curvas com segurança, e sem desgastar os pneus.
Servem para compensar esforços no sistema de direção, causados pela inclinação das rodas e pelas inflexões do eixo em relação ao plano horizontal.
Denomina-se toe-in (convergência) quando a distância entre a parte anterior das rodas é menor que a posterior. Se as rodas formam que um V abre para a traseira do carro.
Denomina-se toe-out (toe-in negativo ou divergência) quando a distância entre a parte anterior das rodas é maior que a posterior. Se as rodas formam que um V abre para a dianteira.
Os principais parâmetros de alinhamento em um carro são toe, camber e caster.A maioria dos entusiastas tem um entendimento bom do que são estes ajustes e o que eles envolvem, mas muitos podem não saber por que uma ajuste particular é necessário, ou como afeta o desempenho. Daremos uma olhada neste aspecto básico de afinação de suspensão.
A quantidade de toe que a suspensão é ajustada varia pelo layout de seu veículo, preferência motriz, e características de controle do carro. 
Ajustes no toe afetam três áreas principais de desempenho: desgaste, aquecimento de pneu, estabilidade em linha reta e comportamento em entrada de curva.
No desenho abaixo temos um exemplo de toe-in e toe-out. 
Como eles afetam a manejo do carro? 
Veículos com tração traseira:
Rodas dianteiras:
Os ajustes de toe têm um principal impacto em estabilidade direcional. 
/---\ Toe-in, ou positivo toe-in (convergência), cria uma força estabilizadora; quando trafegando as rodas dianteiras são apontados muito ligeiramente uma para a outra, criando uma pequena tendência de understeering naquele eixo, tendendo a manter o carro em uma linha reta.
Os dois lados ruins disto são:
(1) com o aumento de toe-in, aumenta a resistência rolante do pneu, reduzindo a velocidade o carro e
(2) isto altera a habilidade do carro para iniciar uma curva, criando um pequeno understeer de entrada de curva.
|---| Zero toe pode fazer o carro vagar ligeiramente em vez de trafegar em linha reta, mas haverá mínima resistência rolante.
\---/ Toe-out, ou negativo toe-in (divergência ) também cria uma força estabilizadora e resistência rolante, mas acentua a habilidade do carro para iniciar uma curva, criando um pequeno oversteer de entrada de curva.
Em um carro de tração traseira em aceleração, a força da aceleração no pneu tende a empurrar os pneus dianteiros ligeiramente para trás, as rodas dianteiras (não tracionadas) tendem a toe-out (divergir), dessa forma deve-se acrescentar um pequeno toe-in. Estático toe-in resultará em uma situação de zero-toe em velocidade, tornando o carro mais estável, o carro um pouco mais estável durante frenagens, porém com menos resposta ao comando do volante.
Normalmente veículos de tração traseira são toe-in (convergentes) nas rodas dianteiras. 
Excesso de Toe-in resultará em understeer adicional para o carro, pois em uma curva o pneu dianteiro interno virará um ângulo menor que o pneu externo. Adicionalmente, excessivo toe-in resultará em desgaste de pneu prematuro por esfregamento, aumenta consumo de combustível, aquecimento na parte externa do pneu e instabilidade do veículo. 
Com suspensão independente de quatro rodas:
Rodas Traseiras:
Com suspensão independente de quatro rodas, o toe deve ser ajustado também na traseira do carro. Ajustes de toe na traseira têm o mesmo efeito essencialmente no desgaste, estabilidade direcional e entrada em curvas como na dianteira. 
Ajustes de toe têm principal impacto em estabilidade direcional.
Com o volante centrado, toe-in as rodas percorrem cursos que se cruzam um ao outro. Nesta condição, as rodas estão em conflito entre si, e não resulta em curva.
Se o carro é ajustado com toe-in, as rodas dianteiras estão alinhadas de forma que os movimentos no volante fazem as rodas assumir cursos rolantes que não descrevem uma curva.  A roda movimentada guiará só uma pequena quantidade, talvez de forma que está rolando ligeiramente para frente em vez de toed-in.Esta ação também tira a outra roda na mesma direção de direção enquanto a outra estará nesse momento reta.  Mas note que com este leve comando de direção, o curso rolante das rodas ainda não descrevem uma curva. As rodas obedeceram o movimento do volante sem mudar significativamente a direção do veículo.Deste modo, toe-in aumenta estabilidade de linha reta.

Se o carro é ajustado com toe-out, as rodas dianteiras estão alinhadas de forma que pequenos movimentos faz o par de roda assumir direções rolantes que descrevem uma curva.
Qualquer ângulo de direção além da posição perfeitamente centrada fará a roda interna guiar em um raio de curva mais apertado que a roda externa.Assim, o carro está sempre tentando entrar em uma curva, em lugar de manter um curso em linha reta.

Com toe-in  um comando no volante não faz as rodas iniciarem uma curva
Com toe-out um comando no volante faz as rodas iniciarem uma curva.
Assim está claro que toe-out facilita a iniciação de uma curva, enquanto toe-in desencoraja isto. 
















O ajuste de toe em um carro particular se torna um compromisso entre a estabilidade de linha reta promovida por toe-in e a resposta de direção rápida promovida por toe-out. Os os pilotos de corridas estão dispostos a sacrificar um pouco de estabilidade em troca de uma entrada em curva mais afiada. Assim, carros de corrida são freqüentemente ajustados com toe-out na dianteira.
Em carros de competição com tração traseira, na dianteira, o ajuste normalmente é um leve de toe-out, resultará em oversteer adicional para o carro, ajudando no esterçamento inicial para uma curva.
Isto acontece quando em curva os pneu dianteiros internos esterçam um ângulo maior que o pneu externo. Assim, em um curva, o pneu interno está tentando virar mais que o pneu externo mais fortemente carregado.
Toe-out dianteira fará o carro mais responsivo ao comando do volante. Tendo leve toe-out nas rodas dianteiras melhora a resposta em entrada de curvas, faz o carro esterçar nas curvas um pouco melhor, também ajuda o eixo dianteiro a reduzir a tendência a vagar nas retas. 
     
Veículos de tração dianteira
Em um carro de tração dianteira em aceleração, as rodas dianteiras (tracionadas) tendem a toe-in (convergir). Estático Toe-out resultará em uma condição de zero toe em velocidade. Normalmente veículos de tração dianteira são toe-out (divergentes) nas rodas dianteiras.
Em carros de tração dianteira, as rodas motrizes podem apresentar convergência nula ou mesmo uma ligeira divergência. Adota-se essa solução porque as rodas dianteiras tendem a convergir, devido ao torque a elas aplicado. 
Em um carro de tração dianteira, as rodas traseiras (não tracionadas) tendem a toe-out (divergir), as rodas traseiras podem eventualmente ser convergentes, para melhorar a estabilidade no sentido lateral. Estático toe-in resultará em uma condição de zero-toe em velocidade.
Carros de corrida com tração dianteira são freqüentemente ajustados com um pouco de toe-out, isto induz um pouco de oversteer para contrariar a maior tendência de carros de tração dianteira a understeer.
Excessivo toe-out (divergência) causa desgaste prematuro de pneu devido a esfregamento, aquecimento na parte interna do pneu, instabilidade do veículo e aumento do consumo de combustível, reduz velocidade máxima do carro com o aumento de arrasto de rolagem. 
Excessivo toe-in (convergência) causa desgaste prematuro do pneu devido a esfregamento, aquecimento nas extremidades externas do pneu, reduz velocidade máxima do carro com o aumento de arrasto de rolagem.
NAS QUATRO RODAS Toe-in geralmente aumenta grip lateral - mas também aumenta temperatura de pneu e resistência rolante; estabiliza carro sob frenagem.

Juntas de velocidade constante

From: Meirelés

As juntas homocinéticas são disponíveis em diferentes tipos construtivos.Independentemente da aplicação, no entanto, ter em mente que as juntas homocinéticas são utilizadas apenas para a transmissão de torque.

Elas não têm a função de suportar o peso do veículo, tarefa que compete aos rolamentos de roda e a outros componentes da suspensão. Os ângulos de esterçamento e as variações de comprimento operacional das juntas homocinéticas são determinados pelos movimentos da suspensão e pelos limites de projetos e não pelas juntas.
JUNTA HOMOCINÉTICA FIXA
As juntas homocinéticas fixas são compactas e transmitem torques elevados. Permitem ângulos de esterçamento de até 47º, garantindo velocidade absolutamente constantes.

Estas juntas são montadas no lado da roda motriz dos veículos de tração dianteira e podem suportar esforços axiais.
1- Ponta de eixo
2- Anel-trava
3- Anel interno "R"
4- Gaiola
5- Esfera
6- Abraçadeira maior
7- Anel intermediário
8- Mola-prato
9- Manga de borracha
10- Abraçadeira menor
11- Eixo

JUNTA HOMOCINÉTICA DESLIZANTE TIPO VL
As juntas homocinéticas deslizantes são campactas e permitem ângulos operacionais de até 22º com um deslocamento axial máximo de 48mm.

Estas juntas conseguem transmitir torque em elevadas rotações e são aplicadas no lado da transmissão em veículos com tração dianteira. Nos veículos com motor e tração traseira elas são instaladas tanto no lado da roda, quanto no lado do diferencial.

Também podem ser usadas como juntas de alta velocidade em eixos de propulsão.
1- Eixo
2- Coifa
3- Flange
4- Entalhado (Spline)
5- Anel trava
6- Anel interno "V"
7- Gaiola
8- Esferas
9- Anel externo "V"

JUNTA HOMOCINÉTICA DESLIZANTE TRIPÓIDE
As juntas homocinéticas deslizantes tripóides permitem ângulos de operação de até 25º com um deslocamento axial máximo de 55mm. As tripóides esféricas estão assentadas nos munhões da tripeça e apoiadas em roletes, assegurando assim baixo atrito.

Seu campo de aplicação é o mesmo das juntas deslizantes descritas acima.
1- Eixo
2- Coifa
3- Abraçadeira maior
4- Entalhado (Spline)
5- Tripóide
6- Anel trava
7- Tulipa

JUNTA HOMOCINÉTICA DESLIZANTE TIPO D.O. (double off-set)
As juntas homocinéticas deslizantes do tipo DO permitem ângulos de operação de até 22º com um deslocamento axial máximo de 55mm.

Apesar de seu redizido diâmetro, estas juntas podem transmitir torques elevados.

São empregadas no lado da transmissão em sistemas de tração dianteira.
1- Anel de segurança
2- Gaiola
3- Esfera
4- Anel interno "V"
5- Tulipa
6- Eixo
7- Anel de segurança

Acoplar dois MITs direto na semi árvore do eVectra.

Acoplar dois MITs, um em cada semi-eixo.
As rodas teriam a independência necessária de giro numa curva, por exemplo.
Teria a tração necessária feita pelos motores nas rodas.
Solução mais fácil, pois usarei apenas um lado do eixo, o outro fica livre para o sensor de rotação/ventilador.




   Conforme estudo recente, verifiquei a necessidade de que cada semi-eixo possa girar livremente e independende do outro. Pois existem situações no veículo, onde a distância percorrida pelas rodas será diferente. Numa curva por exemplo.
   Quando se usa um eixo rígido, a rotação de ambas as rodas é uma só, o que vai ocorrer é que quando a roda externa estiver girando, a interna estará sendo arrastada, e dificultando fazer a curva.
   Usando um diferencial, este problema é resolvido, pois vai permitir que a roda externa possa percorrer uma distância maior, enquanto a roda interna gira devagar. 
   O diferencial apesar de solucionar este problema, cria outro, que é a falta de tração em determinados momentos. 
   Quando uma roda começar a deslizar, na lama por exemplo, o diferencial continua a mandar o giro para a roda que esta deslizando e não envia nada para a que esta com o atrito e que pode realmente tirar o veiculo do atoleiro.
   Então pensando nestas duas possibilidades, que acredito que possa funcionar os dois MITs independentes em cada semi-eixo. 
   Por serem independentes resolve-se o problema da roda interna arrastar. 
   A tração para poder funcionar é necessário que ambos os motores estejam em sincronismo. Senão um lado vai puxar mais do que o outro. 
   Então no momento da curva, o torque que o motor produzirá, será bloqueado pela roda que possui pouco movimento. 
   Já que ambos motores estão recebendo a mesma energia.
   Esta restrição de movimento será interpretada pelo rotor como carga que tentará vencer com o aumento de corrente. Controlando-se esta corrente, evita-se o torque desnecessário.

   Neste ponto cabe uma observação: Talvez o resultado desta tentativa de aumento de torque, não dê em nada já que o motor não receberá energia extra. Pois o motor é alimentado por um inversor que não estará fornecendo energia extra pra o motor interno, então não existirá o aumento de torque, ou aumento de corrente ou aumento de temperatura no motor. 
   Simplesmente o motor vai ficar sem força quando sentir a carga extra. Neste ponto de vista, apenas um inversor será necessário pra movimentar os dois motores.

   E já que se consegue controlar a corrente nos motores independentemente, resolve-se também o problema de falta de tração no atoleiro, já que se consegue distribuir o torque pelas rodas de acordo com a necessidade do momento.
   Em operação normal, em linha reta, os motores operam em sincronismo e recebem a mesma quantidade de energia. 
   Sensor de rotação e corrente devem ser usados num circuito de sincronismo que sincroniza todos os controladores / inversores.
   O circuito de sincronismo lê a rotação e corrente de cada roda e envia a quantidade de energia necessária para movimentar cada roda.

   O Circuito de sincronismo deve ser capaz de controlar as seguintes situações:

   a) Linha reta, a rotação das rodas é igual, a quantidade de energia enviada também é igual.

   b) Curva, a rotação das rodas é diferente, a quantidade de energia enviada também é diferente.    A roda com menos giro (roda interna), recebe menos energia.

   c) Roda atolada, a rotação das rodas é diferente, a quantidade de energia enviada também é diferente. Só que agora, a roda com menos giro, recebe mais energia.

  d) Curva com roda atolada, controle manual.