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Técnica

Four-wheel steering: como o sistema de esterçamento das rodas traseiras ajuda a melhorar a dinâmica de um carro?

Você sabe o que o Honda Prelude, o BMW 850 CSi e o Porsche 991 GT3 têm em comum? Ah, claro, eles são cupês e esportivos. Mas há ainda uma outra característica comum aos três que raramente é lembrada. Não faz ideia? Tudo bem. Não é todo mundo que lembra (ou conhece) o sistema de esterçamento das rodas traseiras, ou rear-wheel steering, como é mais conhecido mundo afora.

Isso por que ele foi uma inovação técnica bastante celebrada quando surgiu nos carros entre o fim dos anos 1980 e o começo dos anos 1990 — justamente a época do Prelude e do BMW Série 8 —, mas acabou passando os últimos 20 anos como uma tecnologia excêntrica do que um trunfo para um desempenho verdadeiramente matador. Até que, em 2013, a Porsche decidiu adotar o sistema nos novos 991 GT3 e Turbo, e levou o comportamento dinâmico do velho 911 a um patamar de qualidade e desempenho totalmente novo. O modelo foi aclamado quase que por unanimidade pela imprensa internacional por sua nova capacidade de fazer curvas de uma forma inimaginável há duas décadas para um carro com o motor pendurado na traseira.

O conceito de esterçamento das rodas traseiras não é nada novo. No início do século 20 alguns tratores agrícolas e até um certo Mercedes obscuro já tinham um sistema semelhante aos modernos. O problema é que um veículo esterçado pelas rodas traseiras tem algumas características incomuns de dirigibilidade. Para mudar de direção, a traseira do veículo vira para um lado, forçando as rodas dianteiras fixas ao redor de uma curva. O veículo fica surpreendentemente ágil — basta notar quando você encaixa o carro de ré em uma vaga apertada — mas perde estabilidade em linha reta ou durante curvas com raio constante devido à ameaça permanente da mudança de trajetória da traseira. Se você já andou com amortecedores traseiros ruins ou pneus carecas, tem uma pequena noção dessa falta de estabilidade.

É por isso que somente veículos de baixa velocidade operacional usam esse tipo de sistema de direção. Pode notar: você só viu esterçamento das rodas traseiras em empilhadeiras, rolos compressores e outros tipos de máquina industrial que não rodam muito mais rápido que uma pessoa correndo. Contudo, os engenheiros automotivos descobriram que poderiam se beneficiar das vantagens do esterçamento das rodas traseiras se elas tivessem seus movimentos de direção limitados e se o sistema pudesse ser desativado em altas velocidades.

Essa combinação do esterçamento das rodas traseiras como um sistema complementar e auxiliar da direção tradicional dos carros resultou nos sistemas de esterçamento nas quatro rodas, ou four-wheel steering, em inglês. Com o esterçamento nas quatro rodas, o veículo ganha maior agilidade em baixa velocidade e mudanças de direção mais rápidas — o que pode ser traduzido como “maior velocidade em curvas”.

Mas por que raios os carros ainda não usam isso? A resposta é simples e a mesma para vários sistemas incríveis que caíram em desuso: custo de produção. O sistema de esterçamento das quatro rodas é relativamente complexo mesmo hoje em dia, com ECUs capazes de processar mais tarefas que seu computador de dez anos atrás, e envolve suistemas elétricos ou hidráulicos (ou eletro-hidráulicos) para controlar as rodas traseiras. Essa complexidade se traduz em custos de produção elevados e manutenção igualmente complexa. Por isso até hoje os sistemas de esterçamento das quatro rodas só foi aplicado em modelos utilitários ou uns poucos esportivos, a fim de garantir agilidade de manobras ou melhor desempenho dinâmico em alta velocidade.

 

Como funciona?

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Para reduzir o raio de giro de um carro, os sistemas de esterçamento das quatro rodas apontam as rodas traseiras na direção oposta das rodas dianteiras. Em alta velocidade isso causaria um aumento na transferência de peso para o lado de fora da curva, desestabilizando o carro. Mas em velocidades baixas, quando a aceleração lateral é menor, esse esterçamento contrário das rodas traseiras faz com que elas percorram a mesma trajetória que a dianteira em vez de serem “puxadas” para dentro da curva como acontece quando as rodas traseiras são fixas, resultando em um movimento circular de menor raio.

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Para ajudar a carregar maior velocidade dentro das curvas, o sistema faz o oposto: ele esterça as rodas traseiras no mesmo sentido das dianteiras. Isso “puxa” a traseira para dentro da curva, como se ela fosse uma dianteira apontando para a entrada da curva. Cada fabricante produziu seu próprio sistema de esterçamento das rodas traseiras e, por isso, falar sobre as particularidades de cada um exigiria uma série de posts. Por isso, vamos explicar o funcionamento do primeiro sistema “4WS” aplicado a um carro produzido em massa — o do Honda Prelude de terceira geração, lançado há distantes 26 anos — e o mais recente deles, o do Porsche 991, produzido pela ZF.

No Porsche, o sistema é eletro-mecânico e fabricado pela ZF. Batizado de Active Kinematic Control (Controle Cinemático Ativo, ou “AKC), ele usa informações de ângulo das rodas dianteiras, posição do volante, velocidade e até distribuição de torque, para definir a ação de dois atuadores eletro-mecânicos no eixo traseiro — um em cada lado — que são instalados em posição oposta aos braços de controle da suspensão. Esses atuadores conseguem variar o ângulo das rodas traseiras em até 1,5 grau, dependendo da velocidade.

Na Honda, o sistema usado no Prelude de terceira geração (1988-1991) é totalmente mecânico e foi o primeiro aplicado a um carro de produção em massa na história. Ele usava uma caixa de direção secundária na traseira do carro com engrenagens planetárias e eixos excêntricos para fazer o trabalho de alinhar as rodas de acordo com a posição das rodas dianteiras.

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Como resultado, o funcionamento era um pouco diferente dos modelos eletro-hidráulicos ou eletro-mecânicos. Repare no gráfico abaixo:

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com pouco mais de um quarto de volta, as rodas traseiras esterçavam 1,5 grau na direção das dianteiras — o sistema entende que a partir desta posição o carro está contornando uma curva mais fechada e as rodas esterçam para trazer a traseira para dentro. Perto de completar uma volta completa do volante (240 graus) o sistema alinha novamente as rodas traseiras pois é uma situação típica de manobras e as rodas traseiras já ficam na posição para iniciar o movimento contrário às rodas dianteiras, algo que acontece depois de uma volta completa (450 graus).

 

O futuro

Até agora os sistemas de esterçamento das rodas traseiras sempre foram caros e complexos para ser aplicados em massa — tanto que o Honda Prelude foi o último dos Honda a adotar o sistema. Isso por que cada sistema era desenvolvido por cada fabricante especificamente para determinada aplicação: a GM usava o Quadrasteer nos utilitários da GMC e Chevrolet para tornar os brutamontes full-size mais manobráveis nas cidades. A Mitsubishi tinha seu próprio sistema no 3000GT, a Mazda também adotou uma variação em seus MX-6 e RX-7, enquanto a Nissan desenvolveu outro para os Infiniti.

Isso tornava a aplicação dos sistemas muito restrita à plataforma do modelo para o qual eles foram desenvolvidos. Mas agora, com o desenvolvimento do sistema para o Porsche 991, a ZF desenvolveu um modelo modular que pode ser adaptado a qualquer plataforma, assim como os câmbios que a empresa produz, usados por BMW, Land Rover, Jaguar e várias outras. Esse sistema mantém polias, correias, sensores e eixos comuns, reduzindo o custo de aplicação e facilitando a adaptação. A marca, como boa vendedora, aposta que este será o próximo padrão dos esportivos daqui em diante.

[ Fotos: Porsche/Divulgação, Honda/Divulgação ]

 

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