Do avião ao carro: como funciona o sistema de direção eletrônica?

A direção do futuro dispensará muitos componentes mecânicos e será controlada eletronicamente. Isso reduz os custos de produção. Os motoristas também se beneficiam.

A tecnologia "by-wire" é padrão em aeronaves há décadas. O piloto controla a direção por meio de um joystick, e todos os comandos são transmitidos eletronicamente. Com o advento da mobilidade elétrica, a direção "by-wire" também está chegando aos carros. Componentes mecânicos pesados são eliminados e um sistema de controle eletrônico substitui a conexão entre o volante e o volante.

Um sistema de direção by-wire não transmite mais os movimentos de direção do motorista por meio de engrenagens e eixos, mas sim por meio de sensores, unidades de controle e atuadores. O volante se torna um dispositivo de entrada que envia sinais digitais para um minicomputador. Este calcula o quanto as rodas devem girar e transmite os comandos para motores elétricos que as movimentam.

A tecnologia oferece inúmeras vantagens para os fabricantes de automóveis. Não importa mais se o volante é quadrado ou redondo, ou se simplesmente se projeta do painel como um joystick. Componentes de direção eletrônica podem ser usados para integrar funções de direção autônoma, como a direção automatizada em caso de frenagem de emergência.

Os sistemas também são mais leves, o que é especialmente importante para carros elétricos e aumenta a autonomia. E em altas velocidades ou durante manobras evasivas repentinas, a direção eletrônica reage com rapidez, corrigindo erros de direção e estabilizando o veículo.

Características de direção ajustáveis individualmente

Como não há uma relação de transmissão rígida, as características da direção também podem ser ajustadas individualmente - esportiva e direta ou confortável e suave, dependendo dos desejos do fabricante, do motorista e da velocidade.

No dia a dia, isso certamente tem vantagens: um sistema de direção muito direto torna o carro muito ágil nas curvas. No entanto, em altas velocidades, isso pode ser problemático, especialmente para motoristas inexperientes. Um sistema "by-wire" pode ser ajustado para que a direção não reaja ao menor movimento das mãos a 180 km/h. Estacionar também é mais fácil. Um quarto de volta no volante é suficiente para travar o carro na posição.

Nenhum feedback sobre as condições da estrada

No entanto, sem uma conexão mecânica direta entre o volante e as rodas dianteiras, o feedback sobre as condições da estrada também se perde. O motorista, portanto, não percebe que os pneus estão perdendo aderência em piso molhado ou que o carro corre o risco de derrapar em uma curva muito rápido. Essa falta de feedback e a sensação "sintética" da direção têm sido um problema em muitos sistemas semieletrônicos com assistência eletrônica de direção.

A ZF, pioneira em direção eletrônica, resolve esse problema com a chamada unidade de feedback de torque. Em termos simples, trata-se de um pequeno acionamento eletrônico no volante. Por um lado, ele regula o quanto o volante pode ser girado em diferentes situações. Por outro, utiliza dados obtidos de diversos sensores para reproduzir a sensação natural da direção e o feedback da estrada.

Ainda mais caro, mas o preço vai cair

Os sistemas de direção eletrônica ainda são mais caros do que os sistemas de direção convencionais produzidos em massa devido à sua complexidade de controle. No entanto, com o aumento da produção, os preços cairão. Isso também se deve ao fato de que os sistemas de direção modular podem ser integrados a praticamente qualquer carro novo, praticamente sem alterações. Apenas o software precisa ser adaptado.

Essa tecnologia que economiza espaço também abre possibilidades de design totalmente novas. O cockpit e o interior podem ser projetados com mais liberdade, proporcionando mais espaço para os passageiros. Novas geometrias de volante, aros dobráveis ou saias que podem ser totalmente recolhidas no painel também são possíveis. Sem um eixo de direção intermediário, todos os componentes entre o interior e o compartimento do motor são eliminados. Teoricamente, o volante pode ser posicionado em qualquer lugar.

"Os menores movimentos de direção são suficientes para manobrar nos espaços mais apertados"

O espaço livre criado na caixa da roda também pode ser usado para girar a roda ainda mais. Com o sistema de eixo dianteiro Easy Turn, a ZF conseguiu aumentar significativamente o ângulo de direção, mesmo com sistemas de direção convencionais. "Mas, enquanto dependemos de conexões mecânicas, eventualmente atingimos limites físicos."

Com o sistema de direção eletrônica, os menores movimentos de direção são suficientes para manobrar nos espaços mais apertados", afirma o gerente de projeto Peter Kontermann. Em um sedã de médio porte, o raio de giro cai de bons dez metros para menos de sete metros.

E se acabar a energia?

Mas o que acontece se houver uma queda de energia? Em sistemas mecânicos, o volante ainda pode ser girado mesmo que a assistência hidráulica falhe. É difícil, mas suficiente para uma frenagem de emergência.

Em um carro elétrico, todos os sistemas são projetados de forma redundante. Isso significa que, se a bateria falhar ou o fluxo de energia for interrompido, um segundo sistema elétrico com uma bateria de 12 volts entra em ação instantaneamente. Para a direção, a ZF instala dois acionamentos helicoidais, cada um controlado separadamente pelo software, na unidade de feedback de torque. Se um falhar, o outro assume imediatamente.