Estudo de amortecedores com válvula inercial na dinâmica vertical de um veículo

Abstract

Como a literatura sobre a influência dos amortecedores com válvulas inerciais na dinâmica do veículo é escassa e estes não são utilizados em grande escala nos veículos comercializados pelos grandes fabricantes, este trabalho visa contribuir para o esclarecimento do possível benefício que o emprego desses equipamentos poderia trazer na qualidade de rodagem, fornecendo uma referência teórica para uma tomada de decisão do investimento em experimentações práticas onde geralmente emprega-se considerável tempo de pessoas especializadas, máquinas e equipamentos específicos e recursos com construção de protótipos e testes. Neste trabalho é realizado um estudo comparativo entre sistemas de suspensão com amortecedores dotados de válvulas inerciais e sistemas com amortecedores convencionais. Para isso, foram elaborados modelos matemáticos para investigar a dinâmica vertical em termos de conforto e segurança resultante da utilização de amortecedores convencionais ou com válvulas inerciais. Primeiramente, um modelo de ¼ de veículo com 1GdL é utilizado em simulações para se determinar a dependência mais favorável entre a resposta do amortecedor com válvula inercial e a aceleração da massa suspensa em termos do critério de conforto. Após esta análise preliminar, um modelo de ¼ de veículo com 2GdL é utilizado para uma análise da resposta do veículo em diferentes condições do pavimento utilizando critérios objetivos de conforto e de segurança. O trabalho também compara um amortecedor inercial sensível à aceleração da massa suspensa a outro sensível à aceleração da massa não suspensa. Os resultados apontam um bom potencial para o emprego de amortecedores inerciais, porque mostram possibilidade de melhoria dos índices de conforto sem prejuízo à segurança.

As the literature about the influence of shock absorbers with inertial valves in vehicle dynamics is scarce and they are not used on a large scale in vehicles sold by major manufacturers, this study aimed at investigating the possible benefits of the use of such equipment in terms of ride quality and safety. This study is intended to provide a theoretical framework for decision making before large investments are made in experimental investigations, which are generally costly. A comparative study of the dynamic response resulting from a suspension equipped with shock absorber with inertial valves and the one resulting from a suspension with conventional shock absorbers is performed. For this purpose, mathematical models have been developed to investigate the influence of acceleration sensitive shock absorbers on the vertical dynamics of passenger vehicles in terms of comfort and safety criteria. First, a quarter car model with 1 DoF is used in simulations to determine favorable relationships between sprung mass acceleration and the shock absorber response. After this preliminary study, a quarter car model with 2DoF is used for an analysis of the dynamic response of the vehicle under different road quality conditions and utilizing performance criteria quantifying comfort and safety. The results reported in this manuscript indicate a good potential for the use of shock absorbers with inertial valves, showing improved ride comfort without sacrificing safety.