O objetivo deste trabalho é estudar sistemas de coxinização, também conhecidos como sistemas de isolamento, desenvolvidos para motores automotivos juntamente com os modelos analíticos para calcular o comportamento dinâmico do motor suspenso, complementados por análises numéricas com o emprego do método dos elementos finitos e estudos experimentais. Estudos para verificar o efeito dos parâmetros de projeto do sistema de coxinização na resposta modal do motor isolado foram realizados utilizando os modelos analíticos desenvolvidos. Foi possível identificar como a variação de tais parâmetros interfere na resposta modal do motor suspenso. Os resultados fornecidos por tais modelos analíticos auxiliaram na compreensão do comportamento modal do sistema, mostrando que são ferramentas úteis para auxiliar o projeto de sistemas de isolamento de motores, especialmente em estágios iniciais do projeto, onde os parâmetros do veículo ainda estão por ser determinados e protótipos ainda não estão disponíveis. / The aim of this work is to study engine mount systems (isolation systems) developed for automotive engines along with the analytical models to calculate the dynamic behavior of the isolated engine, complemented by numerical analysis using the finite element method and experimental analysis. Studies to verify the effect that the isolation system design parameters have on the modal response of the isolated engine were performed using the analytical models developed. It was possible to identify how the variation of such parameters affects the modal response of the isolated engine. The results provided by such analytical models aided in understanding the modal behavior of the system, showing that they are useful tools to assist in the design of engine isolation systems, especially in the early stages of design, where vehicle parameters are still to be determined and prototypes are not yet available.

Devido a forte concorrência dentro do mercado automobilístico, aspectos como qualidade e custo tornam-se prioritários na busca de competitividade. Diversas empresas trabalham em propostas visando a redução de custo sem perda de qualidade. Diversos veículos dentro do mercado brasileiro usam o coxim hidráulico no sistema de apoio do motor. A proposta inicial visa substituição deste coxim por um coxim elastomérico. Seguindo esta proposta, tem-se esta pesquisa que visa apresentar comparativamente o comportamento entre o coxim hidráulico e o coxim elastomérico. Além da revisão bibliográfica, realizamos o estudo comparativo experimental com peças físicas avaliadas conforme especificações utilizadas pela indústria automobilística. Observamos que o coxim elastomérico apresentou substancial melhoria desde os anos 70, oferecendo bom compromisso entre rigidez estática e isolação de vibração. O coxim hidráulico, por sua vez, apresenta alto amortecimento na faixa de baixa freqüência e sua rigidez dinâmica ainda é maior na faixa de alta freqüência, porém seu desempenho quanto a isolação de vibração irá depender da rigidez dinâmica, da constante de amortecimento e da faixa de freqüência em estará submetido. Devido ao custo do coxim elastomérico ser cerca de três vezes menor que o custo do coxim hidráulico, o mesmo torna-se grande atrativo para compor o sistema de apoio do motor. Ainda acrescentamos que se deve avaliar o veículo como um todo em laboratórios especializados para avaliação do desempenho quanto ao conforto do usuário. / Due to strong competition inside of the automotive market, aspects as quality and cost become priority in the search of competitiveness. Several companies work in proposals seeking the cost reduction without quality loss. Several vehicles inside of Brazilian market use the hydraulic mount at their engine mount system. The initial proposal seeks the substitution of this type of mount by an elastomeric mount. Based on this proposal, we have this research that intends to present comparatively the behavior between the hydraulic mount and the elastomeric mount. Besides the researched bibliography, we accomplished the practical comparative study with physical parts evaluating as specifications used by automotive industries. We observed that the elastomeric mount presented substantial improvements since the seventies, offering good compromising between static stiffness and isolation vibration performance. The hydraulic mount presents high damping at low frequency range but its dynamic stiffness at high frequency is larger than elastomeric mount, but its performance at vibration isolation will depend of dynamic stiffness, damping coefficient and of the frequency range that it will be submitted. Due to the cost of the elastomeric mount to be about three times smaller than hydraulic mount cost, the elastomeric mount becomes great attraction to compose the engine mount system. Besides the cost, is evident that should be also evaluate the performance for the users comfort and new studies in specialized laboratories shall be accomplished.

O objetivo deste trabalho é estudar sistemas de coxinização, também conhecidos como sistemas de isolamento, desenvolvidos para motores automotivos juntamente com os modelos analíticos para calcular o comportamento dinâmico do motor suspenso, complementados por análises numéricas com o emprego do método dos elementos finitos e estudos experimentais. Estudos para verificar o efeito dos parâmetros de projeto do sistema de coxinização na resposta modal do motor isolado foram realizados utilizando os modelos analíticos desenvolvidos. Foi possível identificar como a variação de tais parâmetros interfere na resposta modal do motor suspenso. Os resultados fornecidos por tais modelos analíticos auxiliaram na compreensão do comportamento modal do sistema, mostrando que são ferramentas úteis para auxiliar o projeto de sistemas de isolamento de motores, especialmente em estágios iniciais do projeto, onde os parâmetros do veículo ainda estão por ser determinados e protótipos ainda não estão disponíveis. / The aim of this work is to study engine mount systems (isolation systems) developed for automotive engines along with the analytical models to calculate the dynamic behavior of the isolated engine, complemented by numerical analysis using the finite element method and experimental analysis. Studies to verify the effect that the isolation system design parameters have on the modal response of the isolated engine were performed using the analytical models developed. It was possible to identify how the variation of such parameters affects the modal response of the isolated engine. The results provided by such analytical models aided in understanding the modal behavior of the system, showing that they are useful tools to assist in the design of engine isolation systems, especially in the early stages of design, where vehicle parameters are still to be determined and prototypes are not yet available.

Devido a forte concorrência dentro do mercado automobilístico, aspectos como qualidade e custo tornam-se prioritários na busca de competitividade. Diversas empresas trabalham em propostas visando a redução de custo sem perda de qualidade. Diversos veículos dentro do mercado brasileiro usam o coxim hidráulico no sistema de apoio do motor. A proposta inicial visa substituição deste coxim por um coxim elastomérico. Seguindo esta proposta, tem-se esta pesquisa que visa apresentar comparativamente o comportamento entre o coxim hidráulico e o coxim elastomérico. Além da revisão bibliográfica, realizamos o estudo comparativo experimental com peças físicas avaliadas conforme especificações utilizadas pela indústria automobilística. Observamos que o coxim elastomérico apresentou substancial melhoria desde os anos 70, oferecendo bom compromisso entre rigidez estática e isolação de vibração. O coxim hidráulico, por sua vez, apresenta alto amortecimento na faixa de baixa freqüência e sua rigidez dinâmica ainda é maior na faixa de alta freqüência, porém seu desempenho quanto a isolação de vibração irá depender da rigidez dinâmica, da constante de amortecimento e da faixa de freqüência em estará submetido. Devido ao custo do coxim elastomérico ser cerca de três vezes menor que o custo do coxim hidráulico, o mesmo torna-se grande atrativo para compor o sistema de apoio do motor. Ainda acrescentamos que se deve avaliar o veículo como um todo em laboratórios especializados para avaliação do desempenho quanto ao conforto do usuário. / Due to strong competition inside of the automotive market, aspects as quality and cost become priority in the search of competitiveness. Several companies work in proposals seeking the cost reduction without quality loss. Several vehicles inside of Brazilian market use the hydraulic mount at their engine mount system. The initial proposal seeks the substitution of this type of mount by an elastomeric mount. Based on this proposal, we have this research that intends to present comparatively the behavior between the hydraulic mount and the elastomeric mount. Besides the researched bibliography, we accomplished the practical comparative study with physical parts evaluating as specifications used by automotive industries. We observed that the elastomeric mount presented substantial improvements since the seventies, offering good compromising between static stiffness and isolation vibration performance. The hydraulic mount presents high damping at low frequency range but its dynamic stiffness at high frequency is larger than elastomeric mount, but its performance at vibration isolation will depend of dynamic stiffness, damping coefficient and of the frequency range that it will be submitted. Due to the cost of the elastomeric mount to be about three times smaller than hydraulic mount cost, the elastomeric mount becomes great attraction to compose the engine mount system. Besides the cost, is evident that should be also evaluate the performance for the users comfort and new studies in specialized laboratories shall be accomplished.

A utilização de sistemas semi-ativos no controle de movimento e vibração vem crescendo muito nos últimos anos, e está se firmando como a opção mais econômica em muitas aplicações. Os sistemas de controle semi-ativos baseados em fluidos magneto-reológicos (MR) já são empregados no controle de vibrações desde máquinas de lavar a grandes pontes suspensas, e até mesmo no controle de vibração de edifícios sujeitos a abalos sísmicos. No controle de movimento, eles têm sido aplicados em aparelhos de fisioterapia, próteses de joelho humano e embreagens. No setor automobilístico, os sistemas semi-ativos são empregados em sistemas de controle da suspensão e sistemas anti-rolagem, e também no controle de sistemas de torque e tração. Visto a crescente importância dos sistemas de controle semi-ativo, este trabalho aborda este assunto dividindo-o em duas partes: a primeira, apresentada no volume 1, trata do projeto de atuadores magneto-reológicos e do seu modelamento dinâmico voltado para projetos de controle; e a segunda parte, apresentada no volume 2, trata de projeto de controladores para sistemas semi-ativos, mais especificamente voltados para o controle de suspensão veicular semi-ativa, buscando a melhoria do desempenho em conforto, segurança e dirigibilidade do veículo. Na primeira parte, a maior contribuição deste trabalho está em preencher uma lacuna na literatura no que diz respeito a uma técnica sistemática de projeto de atuadores magneto-reológicos e da forma mais adequada de sua representação dinâmica para projetos de controle, que é feita a partir de dados experimentais. Na segunda parte deste trabalho buscou-se desenvolver um sistema de controle economicamente viável para veículos utilitários (caminhonetes principalmente). Estes são os veículos que mais carecem de sistemas de suspensão capazes de atender a uma grande variedade de situações (variação de pista, variação de carga), e cujo mercado exige uma relação custo/benefício melhor que aquela dos mercados de carros de luxo, onde estes sistemas são empregados atualmente. Como resultados mais importantes deste trabalho têmse: uma proposição para o uso da lei de controle LQG/LTR em sistemas não estritamente próprios; um modelo de um veículo utilitário completo com sete graus de liberdade e capaz de representar as situações mais importantes do comportamento dinâmico deste tipo de veículo; o desenvolvimento de uma estratégia de controle robusto baseado na técnica LQG/LTR, adequada para trabalhar com atuadores semi-ativos, e que utiliza sensores de custo compatível com a aplicação. O sistema de controle proposto foi capaz de melhorar o desempenho em conforto e segurança, evitando situações de perda de aderência dos pneus e comportamentos dinâmicos indesejáveis destes veículos, que foi verificado experimentalmente e através de simulações em computador. / The application of semi-active systems to motion and vibration control has significantly grown during the last years, and it is becoming an economically viable option for several applications. Semi-active systems based on magneto-rheological (MR) fluids were applied to vibration control ranging from washing machines to suspended bridges, and also in vibration control of buildings under seismic tremors. Regarding the movement control, they have been used in gym apparati, human knee prosthesis and clutches. More specifically in the automotive industry, semi-active systems have been applied in suspension and anti-roll systems, and also in torque and traction control systems. This work treats this subject dividing it into two parts: the first one, presented in volume 1, deals with the design of semi-active actuators based on magneto-rheological fluids and dynamic modeling; and the second one, presented in volume 2, deals with the design of semi-active control for vehicular suspension systems. The control main objective is the performance improvement in comfort, safety and handling features of a vehicle. In the first part, the main contribution of this work is to fulfill a literature gap regarding a systematic procedure for design of magneto-rheological actuators and to find a better representation for the dynamic behavior regarding the control system development, which is done based on experimental data analysis. The second part of this work leaded with the development of a vehicular suspension system for utility vehicles (for SUVs, and mainly for light trucks), which need suspension systems able to face a great number of situations (road variation, load variation, etc.), and which present stability problems due to its high gravity center height. Important results of this work are: the development of a robust control strategy based on LQG/LTR techniques for non-strictly proper systems, the development of a dynamic model for light trucks and SUVs with seven degrees of freedom; the development of a robust control strategy based on the LQG/LTR synthesis, suit to work with semi-active actuators, and using sensors with costs compatible to the application. The proposed control system was able to improve the performance of comfort and safety, avoiding the loss of adherence between tires and the ground and other undesirable dynamic behaviors of these vehicles, that was verified experimentally and through computer simulations.

A utilização de sistemas semi-ativos no controle de movimento e vibração vem crescendo muito nos últimos anos, e está se firmando como a opção mais econômica em muitas aplicações. Os sistemas de controle semi-ativos baseados em fluidos magneto-reológicos (MR) já são empregados no controle de vibrações desde máquinas de lavar a grandes pontes suspensas, e até mesmo no controle de vibração de edifícios sujeitos a abalos sísmicos. No controle de movimento, eles têm sido aplicados em aparelhos de fisioterapia, próteses de joelho humano e embreagens. No setor automobilístico, os sistemas semi-ativos são empregados em sistemas de controle da suspensão e sistemas anti-rolagem, e também no controle de sistemas de torque e tração. Visto a crescente importância dos sistemas de controle semi-ativo, este trabalho aborda este assunto dividindo-o em duas partes: a primeira, apresentada no volume 1, trata do projeto de atuadores magneto-reológicos e do seu modelamento dinâmico voltado para projetos de controle; e a segunda parte, apresentada no volume 2, trata de projeto de controladores para sistemas semi-ativos, mais especificamente voltados para o controle de suspensão veicular semi-ativa, buscando a melhoria do desempenho em conforto, segurança e dirigibilidade do veículo. Na primeira parte, a maior contribuição deste trabalho está em preencher uma lacuna na literatura no que diz respeito a uma técnica sistemática de projeto de atuadores magneto-reológicos e da forma mais adequada de sua representação dinâmica para projetos de controle, que é feita a partir de dados experimentais. Na segunda parte deste trabalho buscou-se desenvolver um sistema de controle economicamente viável para veículos utilitários (caminhonetes principalmente). Estes são os veículos que mais carecem de sistemas de suspensão capazes de atender a uma grande variedade de situações (variação de pista, variação de carga), e cujo mercado exige uma relação custo/benefício melhor que aquela dos mercados de carros de luxo, onde estes sistemas são empregados atualmente. Como resultados mais importantes deste trabalho têmse: uma proposição para o uso da lei de controle LQG/LTR em sistemas não estritamente próprios; um modelo de um veículo utilitário completo com sete graus de liberdade e capaz de representar as situações mais importantes do comportamento dinâmico deste tipo de veículo; o desenvolvimento de uma estratégia de controle robusto baseado na técnica LQG/LTR, adequada para trabalhar com atuadores semi-ativos, e que utiliza sensores de custo compatível com a aplicação. O sistema de controle proposto foi capaz de melhorar o desempenho em conforto e segurança, evitando situações de perda de aderência dos pneus e comportamentos dinâmicos indesejáveis destes veículos, que foi verificado experimentalmente e através de simulações em computador. / The application of semi-active systems to motion and vibration control has significantly grown during the last years, and it is becoming an economically viable option for several applications. Semi-active systems based on magneto-rheological (MR) fluids were applied to vibration control ranging from washing machines to suspended bridges, and also in vibration control of buildings under seismic tremors. Regarding the movement control, they have been used in gym apparati, human knee prosthesis and clutches. More specifically in the automotive industry, semi-active systems have been applied in suspension and anti-roll systems, and also in torque and traction control systems. This work treats this subject dividing it into two parts: the first one, presented in volume 1, deals with the design of semi-active actuators based on magneto-rheological fluids and dynamic modeling; and the second one, presented in volume 2, deals with the design of semi-active control for vehicular suspension systems. The control main objective is the performance improvement in comfort, safety and handling features of a vehicle. In the first part, the main contribution of this work is to fulfill a literature gap regarding a systematic procedure for design of magneto-rheological actuators and to find a better representation for the dynamic behavior regarding the control system development, which is done based on experimental data analysis. The second part of this work leaded with the development of a vehicular suspension system for utility vehicles (for SUVs, and mainly for light trucks), which need suspension systems able to face a great number of situations (road variation, load variation, etc.), and which present stability problems due to its high gravity center height. Important results of this work are: the development of a robust control strategy based on LQG/LTR techniques for non-strictly proper systems, the development of a dynamic model for light trucks and SUVs with seven degrees of freedom; the development of a robust control strategy based on the LQG/LTR synthesis, suit to work with semi-active actuators, and using sensors with costs compatible to the application. The proposed control system was able to improve the performance of comfort and safety, avoiding the loss of adherence between tires and the ground and other undesirable dynamic behaviors of these vehicles, that was verified experimentally and through computer simulations.