Direção: por que a assistência elétrica ganha adeptos

A maioria dos modelos está adotando a direção elétrica em detrimento da hidráulica. É verdade que a elétrica torna o veículo mais econômico e com melhor rendimento? E a hidráulica, deixa o carro mais beberrão e prejudica seu desempenho?

José Luís Silva – Natal, RN

 

Antes de mais nada, convém esclarecer que elétrica, hidráulica ou eletro-hidráulica é a assistência de direção, não o sistema de direção em si, que permanece mecânico. Trata-se apenas de auxílio para tornar o acionamento do volante mais leve para o motorista. Na hipótese de falha da assistência, o sistema de direção continuaria funcional, só que bem mais pesado, como se nota ao mover o volante com o motor desligado.

Sim, a assistência por meio hidráulico — que usa pressão e vazão de óleo para o alívio de carga para o motorista — “rouba” torque e potência do motor. Afinal, há uma bomba hidráulica conectada ao motor (em geral por meio de correia) o tempo todo, responsável por manter de prontidão o auxílio ao motorista. Mesmo sem movimentar a direção, a bomba consome energia do virabrequim. A bomba tem um sistema de válvulas que controlam a pressão quando não solicitada, mas esse sistema faz com que o excesso de pressão e de vazão de óleo fique “recirculando”, desperdiçando energia. Além disso, se não houvesse tal controle por válvulas, pressão e vazão aumentariam ainda mais com a elevação da rotação do motor, à qual a bomba está atrelada.

 

Direção com assistência elétrica no Audi Q2: mais simples e com menor consumo de energia

 

Como agravante, deve-se dimensionar a bomba da direção para a pior situação, em que o motor está em marcha-lenta, produzindo baixa vazão na bomba. Pode ocorrer que o motorista tente esterçar bem rápido o volante com o motor em marcha-lenta, caso de uma manobra de estacionamento na qual se queira esterçar o mais rápido possível. O aumento na carga da direção, ao se atingir certa velocidade de esterçamento, requer a vazão máxima de óleo que a bomba consegue produzir naquela condição. Se tal limite é atingido, o volante torna-se pesado de repente.

A causa dessa limitação, muitas vezes, é que durante o projeto se limitou a capacidade da bomba, tanto para economia de combustível no uso normal quanto para não prejudicar o torque que o motor consegue produzir em marcha-lenta. Afinal, a soma das perdas parasíticas do motor (como alternador, bomba de direção e ar-condicionado) tem de ser menor que o máximo torque em marcha-lenta: em caso contrário, o motor não sustentaria a demanda e apagaria. Como a “reserva” de torque nos motores pequenos não é tão grande, o fabricante muitas vezes é forçado a elevar a rotação de marcha-lenta quando se aciona o ar-condicionado, por exemplo.

A assistência hidráulica precisa atender a outras necessidades, como ser progressiva em carga conforme aumenta o ângulo de esterçamento com o veículo em movimento. Quem já dirigiu carro sem assistência de direção sabe que, em velocidade constante, quanto mais se esterça a direção mais pesada ela fica, devido à geometria do conjunto de suspensão e direção. Isso é importante para que o motorista consiga dosar o ângulo de esterçamento, em movimento, de forma intuitiva.

 

 

É preciso também permitir que o volante volte à posição central quando se elimina qualquer carga aplicada a ele. Há casos em que as forças geradas pela geometria de suspensão e direção não são suficientes para “vencer” as forças da assistência hidráulica. Nessa hipótese, mesmo a 120 km/h, nota-se que o motorista impõe pequeno ângulo ao volante (como ao mudar de faixa da rodovia) e a direção não volta para a posição central caso ele solte as mãos. Isso é o que chamamos de “falta de centro” do sistema de direção.

A assistência deve também diminuir sua atuação com o aumento da velocidade do veículo, para que o volante não fique leve demais em rodovia — o que acontecia com frequência nos primeiros modelos nacionais com direção assistida, entre as décadas de 1960 e 1980, a ponto de muitos motoristas da época considerarem o sistema menos seguro. Para isso o sistema conta com uma estratégia em função da rotação da bomba (e do motor), de modo que fica muito mais difícil manobrar o carro parado se o motorista acelerar até 5.000 rpm, por exemplo. No fim, a bomba acaba consumindo constantemente entre 1,5 e 4 cv para ter toda essa operação, valor que depende muito do veículo, da geometria de suspensão e se está em linha reta ou esterçando.

Para tentar reduzir esse consumo de potência migrou-se para a assistência eletro-hidráulica, aplicado a alguns carros nacionais por volta do ano 2000. A assistência hidráulica continua, mas a bomba hidráulica é acionada por um motor elétrico desconectado do motor do veículo: com isso, evita-se a variação de rotação da bomba e elimina-se o consumo de energia quando a assistência não é necessária. As desvantagens são maior complexidade e menor eficiência, pois a assistência hidráulica tem menor rendimento que a elétrica. Por isso, tal opção tem caído em desuso.

Para maior eficiência, menor complexidade e aumento do controle de estratégias de atuação, migrou-se para a assistência elétrica, hoje em grande expansão. Nesse sistema, alternador e bateria suportam a demanda extra de energia, mas tal demanda é requisitada só quando necessária a assistência. É um arranjo bem mais simples, que torna o sistema parecido com a direção sem assistência, mas com um motor elétrico (em geral acoplado à própria barra de direção) que possui sensores integrados para “conversar” com as centrais eletrônicas do carro e determinar o grau de atuação.

 

Audi Q5

A assistência elétrica tornou viáveis sistemas como assistente de estacionamento e auxílio para manter o carro na faixa de rolamento (acima o do Audi Q5)

 

Assim, fica mais fácil determinar uma estratégia para obter grande auxilio em manobra de estacionamento e assistência inoperante em alta velocidade. Também se podem criar assistentes ao estacionamento e sistemas que, ao perceber que o carro sai da faixa de rolamento, acionem levemente o volante para retomar a trajetória. Aumenta a sensação de conectividade com o solo, já que não há amortecimentos ou resistências como na assistência hidráulica.

Nada impede o fabricante de filtrar, por meio da programação eletrônica, inconvenientes como um solavanco ao passar por buraco, vibrações oriundas de desbalanceamento de roda, a tendência a “puxar” para fora da via por sua inclinação (para drenagem de água, por exemplo) ou mesmo o esterçamento por torque. Esse efeito é tão acentuado em alguns automóveis que seria possível fazer uma rotatória apenas acelerando forte em segunda marcha. O problema está relacionado a transmissão e direção, mas pode ser reduzido se o sistema elétrico atuar com força igual e contrária no volante durante a aceleração.

Pela segurança, pode-se manter a assistência elétrica atuando mesmo com motor desligado, para casos como a parada do motor com veículo em movimento — situação em que o sistema hidráulico torna a direção muito pesada. Há veículos em que o sistema atua em conjunto com o controle eletrônico de estabilidade para auxiliar o motorista a controlar o carro. Digamos que durante uma curva o motorista comece a perder o controle e o sistema eletrônico passe a atuar nos freios. Por instinto ou imperícia, o motorista tenta virar o volante de forma que o veículo perca a aderência do eixo traseiro, rodopiando. Nessa situação a eletrônica percebe o perigo e aumenta a carga do volante para aquele sentido de giro, o que dificulta ao motorista aplicar força suficiente para agravar a situação.

Quanto ao consumo, a assistência elétrica é a mais eficiente das três. Contudo, fica difícil estimar o impacto no dia a dia: os testes de consumo padronizados são feitos em dinamômetros, em linha reta, sem usar a direção. Nesse caso, o veículo pode passar o teste inteiro sem qualquer consumo de assistência à direção, enquanto o sistema hidráulico ficaria com suas perdas parasíticas o tempo todo. Pode-se assegurar que no uso em cidade, onde se esterça o volante com frequência, o sistema elétrico leva vantagem, mas para determinar em quanto seria necessário testar na mesma condição um único carro com cada um dos sistemas.

Texto: Felipe Hoffmann – Fotos: divulgação