TÍTULO: Otimização de uma Suspensão Double Wishbone para um Protótipo de Formula SAE

TITLE: Optimization of a Double Wishbone Suspension for a Formula SAE Prototype

autor/author(s): PAIM, C.H.C. & TREML, A.E.

RESUMO: A competição Formula SAE (FSAE) é um desafio proposto aos acadêmicos de engenharia em todo o mundo, no qual estes são submetidos ao trabalho de desenvolver um protótipo de competição, desde sua concepção até a construção. Sendo a dinâmica veicular uma das áreas críticas no desempenho de um veículo, o Formula SAE Tire Test Consortium (FSAE TTC) surgiu para disponibilizar às equipes uma série de dados característicos de pneus, visando avançar os estudos relacionados à dinâmica veicular. Buscando otimizar o desempenho do protótipo da equipe Cataratas Formula SAE na prova de skid pad, o presente trabalho aborda uma análise detalhada de dados experimentais do pneu, aplicados em uma condição de regime permanente, sendo a velocidade e o raio de curva constantes, tratados em MATLAB®, onde buscou-se identificar a melhor faixa de operação do pneu, que corresponde à maximização de sua área de contato com a pista. A partir daí foi desenvolvida a cinemática de uma suspensão double wishbone, de modo que possibilite ao pneu operar em sua faixa ótima de geração de força lateral, melhorando a manobrabilidade do protótipo e reduzindo assim o tempo necessário para se completar o percurso da prova. Adicionalmente, com a definição da faixa ótima de operação do pneu, foi desenvolvida uma geometria de suspensão com braços convergentes e de comprimento desigual, o qual possibilita ao pneu alcançar um melhor ganho de cambagem quando submetido à um aumento da carga vertical atuante devido à rolagem da massa suspensa do veículo, maximizando sua área de contato e atingindo maiores valores de ângulo de deriva. Com isso, foi definido a geometria da suspensão sendo do tipo double wishbone, pois esta possui mais versatilidade quanto aos seus parâmetros de ajuste visando alterar suas características cinemáticas e também por ser um conjunto de baixo peso.

ABSTRACT: The Formula SAE (FSAE) competition is a challenge proposed to engineering academics around the world, in which they are submitted to the work of developing a competition prototype, from its design to construction. Since vehicle dynamics is one of the critical areas of vehicle performance, the Formula SAE Tire Test Consortium (FSAE TTC) was created to make available to the teams a series of characteristic tire data, aiming to advance the studies related to vehicle dynamics. Seeking to optimize the performance of the Cataratas Formula SAE team prototype in the skid pad test, the present work addresses a detailed analysis of experimental data of the tire, applied under a permanent regime condition, with constant speed and curve radius, treated in MATLAB®, where we sought to identify the best range of tire operation, which corresponds to the maximization of its contact area with the track. From there, the kinematics of a double wishbone suspension was developed, in order to allow the tire to operate in its optimal range of lateral force generation, improving the maneuverability of the prototype and thus reducing the time required to complete the race course. Additionally, with the definition of the tire's optimal operating range, a suspension geometry with converging arms of unequal length was developed, which enables the tire to achieve a better camber gain when subjected to an increase in the vertical load acting due to the rolling of the vehicle's sprung mass, maximizing its contact area and achieving higher values of drift angle. With this, the suspension geometry was defined as the double wishbone type, because it has more versatility regarding its adjustment parameters in order to change its kinematic characteristics and also for being a set of low weight.

PALAVRAS-CHAVE: Dinâmica Veicular, Cinemática, Suspensão, Pneu, Formula SAE.

KEYWORDS: Vehicle Dynamics, Kinematics, Suspension, Tire, Formula SAE.

CITAÇÃO / CITATION: Paim, C. H. C. & Treml A. E. Otimização de uma Suspensão Double Wishbone para um Protótipo de Formula SAE. The Academic Society Journal, 3(2) 135-145, 2019. DOI: doi.org/10.32640/tasj.2019.2.135.