As exigências colocadas aos fabricantes globais de veículos (VMs) no sentido de reduzirem o peso, o custo e as emissões dos veículos, são onipresentes. Por outro lado, isto aumenta cada vez mais a pressão sobre os fabricantes de peças e sistemas no sentido de desenvolverem novas tecnologias de economia de combustível ou de aperfeiçoarem as já existentes.
Um líder neste domínio é o Grupo ZF, proprietário da marca TRW. A empresa investe, aproximadamente, cinco por cento do seu volume de vendas em Pesquisa e Desenvolvimento (recentemente, 1,4 mil milhões de euros). Isto assegura que os clientes do grupo obtêm as tecnologias mais recentes, contribuindo fortemente para uma maior segurança nas estradas a nível mundial.
Nesta área, uma maneira simples de reduzir o consumo de combustível consiste em desligar do motor o apoio convencional da direção, quando esta não é necessária. No caso de um sistema hidráulico de direção assistida convencional, a bomba da direção assistida é acionada pelo motor por intermédio da correia trapezoidal ou dentada. Este método implica que a bomba esteja continuamente em funcionamento, mesmo quando o condutor não está manobrando o volante, gastando uma quantidade desnecessária de energia e de combustível.
Sistemas de Direção Assistida Eletro-hidráulica (EPHS)
Um passo fundamental no desenvolvimento dos sistemas de direção foi a substituição revolucionária da bomba da direção assistida acionada por correia por uma acionada eletricamente. Conhecidos genericamente por sistemas de Direção Assistida Eletro-hidráulica (EPHS), certos tipos deste sistema utilizam apenas 25% da energia de um sistema convencional.
A EPHS é uma solução de direção assistida elétrica da ZF TRW que combina as vantagens da direção “on-demand” controlada eletronicamente com as do funcionamento hidráulico robusto. A EPHS da ZF TRW é uma Unidade de Bomba Motorizada (MPU) compacta, ligada a uma engrenagem convencional de cremalheira e pinhão.
Tal como as outras soluções de direção elétrica, a EPHS é independente do motor de combustão. O sistema requer custos de desenvolvimento da aplicação comparativamente baixos – uma solução ideal para plataformas de veículos elétricos híbridos.
Os sistemas EPHS oferecem, em comparação com sistemas tradicionais de direção assistida hidráulica, uma economia de combustível de até 0,3 l/100 km e uma redução de aproximadamente 7 g/km das emissões de dióxido de carbono.
A ZF TRW oferece EPHS com diversos níveis de características e força, que abrangem desde aplicações no segmento A/B (GenB) até aplicações com uma força máxima da cremalheira de 18 kN (GenC) – alargando as vantagens da direção elétrica a veículos maiores, incluindo SUVs e comerciais ligeiros. Em termos de ajuste por software, a EPHS oferece diversas vantagens no que se refere à sensação de condução, como a funcionalidade proporcional à velocidade e propriedades gerais da direção personalizáveis.
Direção Assistida Elétrica (EPS)
O próximo passo na evolução do desenvolvimento de sistemas de direção será os sistemas totalmente elétricos. Geralmente conhecidos como sistemas de Direção Assistida Elétrica (EPS), oferecem um potencial de economia de combustível ainda maior. Para além disso, têm um papel importante na proteção do ambiente devido à total ausência de líquido hidráulico.
Um dos produtos na gama EPS é o sistema de direção assistida elétrico com acionamento na coluna (Column Drive EPS).
Concebida originalmente para o segmento dos automóveis utilitários, a Column Drive EPS da ZF TRW evoluiu para uma família de soluções modulares e escalonáveis capazes de suportar cargas na caixa de direção entre 4,0 kN e 100 kN. Uma das principais vantagens do sistema de Acionamento na Coluna é a sua arquitetura inteligente que pode ser adaptada a um amplo leque de aplicações de veículos ao mesmo tempo que ainda reduz os custos do ciclo de vida.
A sua arquitetura modular e escalonável permite uma maior liberdade em termos de espaço e design adaptado para uma grande variedade de aplicações de veículos ao mesmo tempo que reduz os custos do ciclo de vida. A localização no compartimento do passageiro permite reduzir os requisitos de temperatura e isolamento em comparação com sistemas localizados no compartimento do motor. Utilizada em mais de 26 milhões veículos ligeiros em todas as regiões do mundo, a tecnologia Column Drive EPS da ZF TRW fornece uma solução de direção rentável e energeticamente eficiente ao mesmo tempo que cumpre totalmente os requisitos de resistência à colisão de 5 estrelas do NCAP. O sistema fornece dinâmica de direção líder na sua classe e funcionamento inteligente na área de rápido crescimento dos Sistemas de Assistência ao Condutor (DAS, sigla em inglês) e da condução automatizada.
EPS com Acionamento por Correia
Para veículos maiores e do segmento premium, a EPS com Acionamento por Correia da ZF TRW (também designado por Acionamento por Cremalheira) é uma solução que integra um motor sem escovas, uma correia dentada e um conjunto de porca de esferas com polia e rolamento numa única unidade. Esta configuração resulta numa inércia mais baixa para aplicações de grande potência, bem como uma sensação de direção muito direta e resposta superior. Tal como na tecnologia de Acionamento na Coluna, o sistema EPS de Acionamento por Correia da ZF TRW foi concebido como uma arquitetura modular e escalonável para oferecer maior liberdade em termos de espaço e design adaptado para uma grande variedade de aplicações de veículos. A Unidade de Alimentação Elétrica (EPP, sigla em inglês), constituída por motor integrado e UCE, está disponível tanto como opções de montagem axial como radial. Por sua vez, cada uma delas pode ser montada de forma flexível à volta da caixa de direção tanto em configurações interiores como exteriores.
A tecnologia de acionamento por correia é particularmente adequada a veículos do segmento D europeu (designado por “midsize” nos EUA) e superior. Os sistemas de Acionamento por Correia da ZF TRW são alimentados diretamente pelo sistema elétrico de 12 V do veículo para cargas na cremalheira até 18 kN. O sistema partilha um grupo mecatrônico (arquitetura do sistema, segurança, sensor, motor, UCE e software) com o seu “primo” – o sistema de Acionamento na Coluna. Sem qualquer carga energética sobre o motor, os sistemas EPS oferecem uma economia de combustível de até 0,33 l/100 km, com uma redução correspondente das emissões de dióxido de carbono de aproximadamente 8 g/km.
A ZF TRW continua a fazer avanços importantes nesta área. Um novo protótipo que combina tecnologias da ZF e da TRW poderá ajudar a melhorar a segurança bem como o desempenho em veículos parcial e totalmente automatizados.
O veículo de ensaio utiliza a nova EPS de duplo pinhão da TRW no eixo dianteiro e o Controlo Ativo da Cinemática (AKC, sigla em inglês) da ZF no eixo traseiro para melhorar o controlo do veículo. Este serve para demonstrar como segurança e conforto de condução podem ser aumentados de forma significativa, quando sistemas bem implementados e comprovados são ajustados de forma perfeita para funcionarem em conjunto.
A baixa velocidade, o AKC vira as rodas traseiras na direção oposta à do ângulo de viragem das rodas dianteiras. Isto reduz o raio de viragem do veículo, o que ajuda a melhorar o conforto do condutor.
A velocidade mais alta, as rodas traseiras e dianteiras viram para a mesma direção, melhorando a estabilidade do veículo. Quando as rodas viram todas para a mesma direção, a rotação do veículo em torno do eixo vertical é reduzida, possibilitando uma condução mais segura.
O veículo mantém a sua trajetória, mesmo durante manobras para mudar de faixa em pisos com baixo coeficiente de atrito (μ). A ligação dos dois sistemas de direção também poderá ser aproveitada para funções automatizadas do veículo. O protótipo demonstra um conceito de comando de “steer-by-wire” eficaz. Este poderá ser utilizado para comandar com maior precisão manobras autônomas de ultrapassagem e mudança de faixa.
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As exigências colocadas aos fabricantes globais de veículos (VMs) no sentido de reduzirem o peso, o custo e as emissões dos veículos, são onipresentes. Por outro lado, isto aumenta cada vez mais a pressão sobre os fabricantes de peças e sistemas no sentido de desenvolverem novas tecnologias de economia de combustível ou de aperfeiçoarem as já existentes.
Um líder neste domínio é o Grupo ZF, proprietário da marca TRW. A empresa investe, aproximadamente, cinco por cento do seu volume de vendas em Pesquisa e Desenvolvimento (recentemente, 1,4 mil milhões de euros). Isto assegura que os clientes do grupo obtêm as tecnologias mais recentes, contribuindo fortemente para uma maior segurança nas estradas a nível mundial.
Nesta área, uma maneira simples de reduzir o consumo de combustível consiste em desligar do motor o apoio convencional da direção, quando esta não é necessária. No caso de um sistema hidráulico de direção assistida convencional, a bomba da direção assistida é acionada pelo motor por intermédio da correia trapezoidal ou dentada. Este método implica que a bomba esteja continuamente em funcionamento, mesmo quando o condutor não está manobrando o volante, gastando uma quantidade desnecessária de energia e de combustível.
Sistemas de Direção Assistida Eletro-hidráulica (EPHS)
Um passo fundamental no desenvolvimento dos sistemas de direção foi a substituição revolucionária da bomba da direção assistida acionada por correia por uma acionada eletricamente. Conhecidos genericamente por sistemas de Direção Assistida Eletro-hidráulica (EPHS), certos tipos deste sistema utilizam apenas 25% da energia de um sistema convencional.
A EPHS é uma solução de direção assistida elétrica da ZF TRW que combina as vantagens da direção “on-demand” controlada eletronicamente com as do funcionamento hidráulico robusto. A EPHS da ZF TRW é uma Unidade de Bomba Motorizada (MPU) compacta, ligada a uma engrenagem convencional de cremalheira e pinhão.
Tal como as outras soluções de direção elétrica, a EPHS é independente do motor de combustão. O sistema requer custos de desenvolvimento da aplicação comparativamente baixos – uma solução ideal para plataformas de veículos elétricos híbridos.
Os sistemas EPHS oferecem, em comparação com sistemas tradicionais de direção assistida hidráulica, uma economia de combustível de até 0,3 l/100 km e uma redução de aproximadamente 7 g/km das emissões de dióxido de carbono.
A ZF TRW oferece EPHS com diversos níveis de características e força, que abrangem desde aplicações no segmento A/B (GenB) até aplicações com uma força máxima da cremalheira de 18 kN (GenC) – alargando as vantagens da direção elétrica a veículos maiores, incluindo SUVs e comerciais ligeiros. Em termos de ajuste por software, a EPHS oferece diversas vantagens no que se refere à sensação de condução, como a funcionalidade proporcional à velocidade e propriedades gerais da direção personalizáveis.
Direção Assistida Elétrica (EPS)
O próximo passo na evolução do desenvolvimento de sistemas de direção será os sistemas totalmente elétricos. Geralmente conhecidos como sistemas de Direção Assistida Elétrica (EPS), oferecem um potencial de economia de combustível ainda maior. Para além disso, têm um papel importante na proteção do ambiente devido à total ausência de líquido hidráulico.
Um dos produtos na gama EPS é o sistema de direção assistida elétrico com acionamento na coluna (Column Drive EPS).
Concebida originalmente para o segmento dos automóveis utilitários, a Column Drive EPS da ZF TRW evoluiu para uma família de soluções modulares e escalonáveis capazes de suportar cargas na caixa de direção entre 4,0 kN e 100 kN. Uma das principais vantagens do sistema de Acionamento na Coluna é a sua arquitetura inteligente que pode ser adaptada a um amplo leque de aplicações de veículos ao mesmo tempo que ainda reduz os custos do ciclo de vida.
A sua arquitetura modular e escalonável permite uma maior liberdade em termos de espaço e design adaptado para uma grande variedade de aplicações de veículos ao mesmo tempo que reduz os custos do ciclo de vida. A localização no compartimento do passageiro permite reduzir os requisitos de temperatura e isolamento em comparação com sistemas localizados no compartimento do motor. Utilizada em mais de 26 milhões veículos ligeiros em todas as regiões do mundo, a tecnologia Column Drive EPS da ZF TRW fornece uma solução de direção rentável e energeticamente eficiente ao mesmo tempo que cumpre totalmente os requisitos de resistência à colisão de 5 estrelas do NCAP. O sistema fornece dinâmica de direção líder na sua classe e funcionamento inteligente na área de rápido crescimento dos Sistemas de Assistência ao Condutor (DAS, sigla em inglês) e da condução automatizada.
EPS com Acionamento por Correia
Para veículos maiores e do segmento premium, a EPS com Acionamento por Correia da ZF TRW (também designado por Acionamento por Cremalheira) é uma solução que integra um motor sem escovas, uma correia dentada e um conjunto de porca de esferas com polia e rolamento numa única unidade. Esta configuração resulta numa inércia mais baixa para aplicações de grande potência, bem como uma sensação de direção muito direta e resposta superior. Tal como na tecnologia de Acionamento na Coluna, o sistema EPS de Acionamento por Correia da ZF TRW foi concebido como uma arquitetura modular e escalonável para oferecer maior liberdade em termos de espaço e design adaptado para uma grande variedade de aplicações de veículos. A Unidade de Alimentação Elétrica (EPP, sigla em inglês), constituída por motor integrado e UCE, está disponível tanto como opções de montagem axial como radial. Por sua vez, cada uma delas pode ser montada de forma flexível à volta da caixa de direção tanto em configurações interiores como exteriores.
A tecnologia de acionamento por correia é particularmente adequada a veículos do segmento D europeu (designado por “midsize” nos EUA) e superior. Os sistemas de Acionamento por Correia da ZF TRW são alimentados diretamente pelo sistema elétrico de 12 V do veículo para cargas na cremalheira até 18 kN. O sistema partilha um grupo mecatrônico (arquitetura do sistema, segurança, sensor, motor, UCE e software) com o seu “primo” – o sistema de Acionamento na Coluna. Sem qualquer carga energética sobre o motor, os sistemas EPS oferecem uma economia de combustível de até 0,33 l/100 km, com uma redução correspondente das emissões de dióxido de carbono de aproximadamente 8 g/km.
A ZF TRW continua a fazer avanços importantes nesta área. Um novo protótipo que combina tecnologias da ZF e da TRW poderá ajudar a melhorar a segurança bem como o desempenho em veículos parcial e totalmente automatizados.
O veículo de ensaio utiliza a nova EPS de duplo pinhão da TRW no eixo dianteiro e o Controlo Ativo da Cinemática (AKC, sigla em inglês) da ZF no eixo traseiro para melhorar o controlo do veículo. Este serve para demonstrar como segurança e conforto de condução podem ser aumentados de forma significativa, quando sistemas bem implementados e comprovados são ajustados de forma perfeita para funcionarem em conjunto.
A baixa velocidade, o AKC vira as rodas traseiras na direção oposta à do ângulo de viragem das rodas dianteiras. Isto reduz o raio de viragem do veículo, o que ajuda a melhorar o conforto do condutor.
A velocidade mais alta, as rodas traseiras e dianteiras viram para a mesma direção, melhorando a estabilidade do veículo. Quando as rodas viram todas para a mesma direção, a rotação do veículo em torno do eixo vertical é reduzida, possibilitando uma condução mais segura.
O veículo mantém a sua trajetória, mesmo durante manobras para mudar de faixa em pisos com baixo coeficiente de atrito (μ). A ligação dos dois sistemas de direção também poderá ser aproveitada para funções automatizadas do veículo. O protótipo demonstra um conceito de comando de “steer-by-wire” eficaz. Este poderá ser utilizado para comandar com maior precisão manobras autônomas de ultrapassagem e mudança de faixa.
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