Esta dissertação de mestrado apresenta uma proposta de critério para a construção de faixas adicionais em rodovias com longos declives. A proposta contempla três aspectos: 1-) Elaboração de um programa de computador que permita calcular a temperatura do sistema de freios de qualquer veículo que esteja operando em qualquer ponto de uma rampa descendente, conhecidas as características do veículo, da massa transportada, da velocidade desenvolvida pelo veículo e da rampa em questão (comprimento e declividade). Em outras palavras: o programa permite gerar as curvas de desempenho para qualquer veículo de carga, em qualquer trecho de descida de uma rodovia; 2-) Determinação da redução de velocidade para caminhões nos trechos estudados; e 3-) Cálculo da porcentagem de veículos de carga no fluxo total de veículos que utilizam a rodovia, valor esse que viabilize economicamente a construção de faixas auxiliares. Esta dissertação aborda mais profundamente o primeiro aspecto da proposta. Os outros dois, devido à sua complexidade, são sugeridos como tema para trabalhos futuros. De posse do programa computacional, o mesmo foi utilizado para simular o comportamento da frota de veículos de carga brasileiros, em greides com comprimento variável de 1.000 a 12.000 metros e inclinações que variam de 1 a 12%. Também foi verificado o impacto da aplicação da resolução 777/93 do CONTRAN - que regulamenta o desempenho e o sistema de freios dos veículos de carga - na frota brasileira de veículos de carga. Os resultados obtidos indicam, além da importância de uma legislação adequada para o tema, uma urgente renovação ou adequação da frota brasileira de veículos de carga, haja visto que grande parte da mesma, por possuir uma elevada idade média, não atinge os requisitos mínimos para circular pelas rodovias brasileiras sem comprometimento das condições de segurança, dirigibilidade, estabilidade e desempenho. / This master thesis presents a criteria\'s proposal to construction of auxiliary lanes in roads with long and steep downgrades. The proposal contemplates three aspects: 1-) Elaboration of a computer\'s program that allows to obtain the brake system\'s temperature of any heavy truck performing at any point of a long and steep downgrade. It\'s necessary to know the truck\'s brake characteristics, the brake-motor power, the total mass transported, the vehicles\'speed and the downhill characteristics (length and percent). With this data, the program calculates the performance curves of brazilian trucks, regarding brakes\'system\'s termical aspects; 2-) Determination of the maximum speed reduction of slow trucks on downhill; and, 3-) Estimation of minimum downgrade traffic flow rates and truck percents that would warrant the construction of declivity help lanes, from costs-effectiveness approach. This master thesis broaches more profundity the first proposal\'s aspects. The aspects two and three, due to its complexity, are suggested to be future studies\'object. The computational program developed in this work was used to simulate the performance of brazilian\'s fleet heavy truck in declivities with lengths from 1.000 till 12.000 meters and declivity that vary from 1 till 12%. It was used, too, to show the impact of the resolution number 777/93 - edited by CONTRAN - applicated in the same fleet. This resolution rules ship vehicles\'brakes\'system and their performance. The obtain results denote, farther importance of a adequate legislation for the theme, a urgent renovation or adequation of brazilian\'s fleet heavy truck due to, a large part of it, with more than ten year of age, is unable to reach the minimum requisites to moving on brazilian roads and highways without implication of security, conductibility, stability and performance\'s conditions.

Os sistemas de freio a disco, quando comparados aos sistemas de freio a tambor atualmente utilizado em veículos comerciais, apresentam significativas vantagens como por exemplo: maior desempenho em função de temperatura e velocidade e melhor conforto de frenagem. Em contrapartida, a utilização destes, acaba por submeter os discos de freio a solicitações mecânicas e térmicas muito superiores às apresentadas em sistemas de disco de freio de veículos de passeio. Estas solicitações acabam por provocar o aparecimento de trincas térmicas nos discos de freio, as quais podem limitar a segurança do veículo, a durabilidade das pastilhas de freio e também do próprio disco de freio. A busca de soluções visando desenvolver pastilhas de freio menos propícias à geração de trincas térmicas vem sendo uma busca constante dos fabricantes de materiais de atrito. Contudo, os métodos de análise do potencial de geração de trincas térmicas costumam se caracterizar pelo grande tempo de execução e pela utilização de equipamentos de elevado custo operacional. Através da otimização de parâmetros de ensaio e o desenvolvimento de um procedimento em escala para avaliação de materiais de atrito quanto ao seu potencial de geração de trincas térmicas, este trabalho visa reduzir o tempo e os custos de desenvolvimento de materiais de atrito. Foram caracterizados diversos discos e sistemas de freio encontrados no mercado, assim como os procedimentos de ensaio existentes. Após isto, parâmetros de ensaio foram escolhidos para serem utilizados em forma de um procedimento de ensaio em escala, o qual utilizou um disco de freio com características físicas e químicas similares ao disco tomado com padrão de estudo. Foram ensaiados três materiais de atrito com características de geração de trincas conhecidas, a fim de validar o procedimento de ensaio em escala desenvolvido. Os parâmetros para a validação do procedimento de ensaio em escala levaram em conta: a freqüência de manchas térmicas na pista do disco de freio medidas com câmera de infravermelho; taxa de crescimento das trincas; e o tempo de ensaio e de vida útil do disco de freio. Além disto, foram estabelecidas relações entre a ocorrência de trincas térmicas em relação a características físicas dos materiais de atrito como compressibilidade, dureza e resistência mecânica. Como resultado deste trabalho, demonstramos que é possível utilizar, para o desenvolvimento de materiais de atrito, um procedimento em escala que utiliza parâmetros físicos similares aos do ensaio padrão, com a vantagem de apresentar um tempo de ensaio reduzido quando comparado com o ensaio padrão. Além disto, foi demonstrado que a geração de trincas térmicas está associada diretamente à característica de rigidez estrutural dos materiais de atrito que, somada a deformações e fluxos de calor não uniformes dos discos de freio, acabam por gerar o aparecimento de trincas térmicas na superfície de atrito dos discos de freio de veículos comerciais. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-05-14T19:14:13Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Andre Brezolin.pdf: 4831563 bytes, checksum: 9384b7f182866c1691197f6c2655b49e (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-14T19:14:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Andre Brezolin.pdf: 4831563 bytes, checksum: 9384b7f182866c1691197f6c2655b49e (MD5) / The disc brake systems, when compared with the drum brake systems currently used in heavy-duty vehicles, resent significant advantages, such as: better performance in relation to temperature and speed and better braking comfort. On the other hand, the use of those systems submits the brake discs to much higher mechanical and thermal stress than that in brake disc systems used in light vehicles. Such stress frequently causes thermal cracks in the brake discs, which can limit the safety of the vehicle, the durability of the brake pads and also of the brake disc itself. The search for solutions to develop brake pads less likely to generate thermal cracks has been carried out constantly by manufacturers of friction materials. However, the methods of analyzing materials for their potential to generate hermal cracks usually take a long time and involve the use of equipment with a high operational cost. Through the optimization of test parameters and the development of a procedure for small scale evaluation of friction materials in regard to their potential for generating thermal cracks, this study aims to reduce the time and cost of development of friction materials. Various discs and brake systems found in the market, as well as the existing test procedures, were characterized. After this, test parameters were chosen to be used in a small-scale test procedure, which used a brake disc with physical characteristics and a chemical composition similar to the disc used in the full-scale test. Three friction materials whose capability of generating cracks is well-known were tested in order to validate the small-scale test procedure. The parameters for the validation of the small-scale test procedure took into account: the frequency of thermal spots on the brake disc friction surface measured with an infrared camera; the rate of growth of the cracks; the test time and the life of the brake disc. In addition, relations between the occurrence of thermal cracks and the physical characteristics of the friction materials, such as compressibility, hardness and mechanical resistance, were established. As a result of this research, we have demonstrated that it is possible to use, for the development of friction materials, a small-scale test procedure with physical parameters similar to those of the full-scale test, but with reduced time when compared with the standard testing method. Besides, we have shown that the generation of thermal cracks is associated directly with the characteristic of structural rigidity of the friction materials, which, along with the deformations and non-uniform heat flows encountered in the brake disc, cause thermal cracks on the friction surface of the brake discs of commercial vehicles.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-01-05T18:13:16Z No. of bitstreams: 1 RicardoFerreiraPinheiroFilho_TESE.pdf: 10171654 bytes, checksum: 375fb95a4229d582dab006527b06694d (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-01-11T20:32:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 RicardoFerreiraPinheiroFilho_TESE.pdf: 10171654 bytes, checksum: 375fb95a4229d582dab006527b06694d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-11T20:32:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RicardoFerreiraPinheiroFilho_TESE.pdf: 10171654 bytes, checksum: 375fb95a4229d582dab006527b06694d (MD5) Previous issue date: 2014-11-28 / O presente trabalho trata do estudo anal?tico, computacional e experimental dos fen?menos relacionados ? indu??o de correntes parasitas em meios met?licos de baixa permeabilidade para aplica??es em sistemas de frenagem eletromagn?tica embarcadas. S?o enfocados os fen?menos de gera??o de for?as que se op?em ? varia??o de fluxos magn?ticos estacion?rios, produzidos por alimenta??o em corrente cont?nua, postos em movimento pela aplica??o de uma for?a propulsora externa. O estudo ? motivado pela busca por solucionar o problema do controle de velocidade dos PIG?s empregados na verifica??o e manuten??o de tubula??es, e ? conduzido com base na sintetiza??o de modelos anal?ticos, os quais s?o validados por interm?dio de simula??es computacionais no ambiente dos Elementos Finitos, providas por softwares de apoio ? engenharia; e por meio de ensaios experimentais conduzidos em laborat?rio sob condi??es controladas. Por fim, ? apresentada uma metodologia para o projeto de sistemas de frenagem dessa natureza com base nos resultados obtidos das an?lises desenvolvidas ao longo do estudo / This work deals with the analytical, computational and experimental study of phenomena related to the Eddy current induction in low permeability means for embedded electromagnetic braking systems applications. The phenomena of forces generation in opposing to the variation of stationary magnetic flux produced by DC power supplies, set in motion by the application of an external propulsive force are addressed. The study is motivated by search for solving the problem of speed control of PIGs used to verifying and maintaining pipelines, and is led based on the analytical models synthesis, validated by means of computer simulations in Finite Elements environment, provided by engineering support software; and with experimental tests conducted under controlled laboratory conditions. Finally, a damping systems design methodology based on analyzes results conducted throughout the study is presented

Considerando o nível de competitividade do mercado automobilístico atual, a satisfação do cliente tem se tornado uma vantagem competitiva a ser considerada, devido ao aumento da expectativa dos clientes em relação à percepção da qualidade. Neste aspecto, uma das maiores dificuldades existentes no projeto de sistemas de freio reside no fato de transformar informações e/ou opiniões subjetivas em informações e/ou dados objetivos, tais como parâmetros de projeto. O presente trabalho investiga a análise objetiva do conforto de frenagem de automóveis de passeio, estabelecendo indicadores que auxiliem e/ou complementem as análises subjetivas normalmente utilizadas pela empresa, para um estudo de caso envolvendo a mudança de material de atrito da pastilha do freio a disco de um automóvel de passeio. Foram utilizados para a análise objetiva, programas de simulação computacional para analisar o desempenho do sistema de freio com relação aos indicadores estabelecidos. Os dados obtidos através desta simulação foram comparados, tanto com os resultados da avaliação subjetiva, quanto aos resultados de medições experimentais do veículo analisado, buscando analisar a correlação dos resultados. Ao final do trabalho, da comparação realizada entre a avaliação subjetiva e a avaliação objetiva observou-se uma melhoria no conforto de frenagem aos usuários, apesar de ser imperceptível na avaliação subjetiva. Esta ferramenta será muito importante no estabelecimento da curva de conforto de frenagem ótima para os novos desenvolvimentos de sistemas de freio eletrohidráulicos, denominados “brake-by-wire” (BBW). / Considering today’s competitive automotive market, the customer satisfaction has become a competitive advantage to be considered, due to the customer expectation increasing regarding the quality perception. In this aspect, one of biggest existing difficulties in the brake system design is to transform subjective information and/or opinions into objective information and/or data, such as design parameters. The present study investigates the objective analysis of the brake pedal feeling for passenger cars, establishing index that can support and/or complement the subjective analysis, usually used by our company, for a study case involving the friction material change of passenger car’s caliper brake pad. The computational simulation program has been used for the objective analysis, to analyze the brake system performance based on established index. The obtained data through this simulation was compared with the subjective evaluation results as much as with experimental measurements results of the analyzed vehicle, analyzing the correlation of results. To the end of this study, based on the comparison between subjective evaluation and objective evaluation, it observed a brake comfort improvement for drivers, instead of this characteristic would be imperceptive in subjective evaluation. This tool will be very important in the optimum comfort curve establishment for the new developments of electro-hydraulic brake systems, called "brake-by-wire" (BBW).

Os sistemas de freio a disco, quando comparados aos sistemas de freio a tambor atualmente utilizado em veículos comerciais, apresentam significativas vantagens como por exemplo: maior desempenho em função de temperatura e velocidade e melhor conforto de frenagem. Em contrapartida, a utilização destes, acaba por submeter os discos de freio a solicitações mecânicas e térmicas muito superiores às apresentadas em sistemas de disco de freio de veículos de passeio. Estas solicitações acabam por provocar o aparecimento de trincas térmicas nos discos de freio, as quais podem limitar a segurança do veículo, a durabilidade das pastilhas de freio e também do próprio disco de freio. A busca de soluções visando desenvolver pastilhas de freio menos propícias à geração de trincas térmicas vem sendo uma busca constante dos fabricantes de materiais de atrito. Contudo, os métodos de análise do potencial de geração de trincas térmicas costumam se caracterizar pelo grande tempo de execução e pela utilização de equipamentos de elevado custo operacional. Através da otimização de parâmetros de ensaio e o desenvolvimento de um procedimento em escala para avaliação de materiais de atrito quanto ao seu potencial de geração de trincas térmicas, este trabalho visa reduzir o tempo e os custos de desenvolvimento de materiais de atrito. Foram caracterizados diversos discos e sistemas de freio encontrados no mercado, assim como os procedimentos de ensaio existentes. Após isto, parâmetros de ensaio foram escolhidos para serem utilizados em forma de um procedimento de ensaio em escala, o qual utilizou um disco de freio com características físicas e químicas similares ao disco tomado com padrão de estudo. Foram ensaiados três materiais de atrito com características de geração de trincas conhecidas, a fim de validar o procedimento de ensaio em escala desenvolvido. Os parâmetros para a validação do procedimento de ensaio em escala levaram em conta: a freqüência de manchas térmicas na pista do disco de freio medidas com câmera de infravermelho; taxa de crescimento das trincas; e o tempo de ensaio e de vida útil do disco de freio. Além disto, foram estabelecidas relações entre a ocorrência de trincas térmicas em relação a características físicas dos materiais de atrito como compressibilidade, dureza e resistência mecânica. Como resultado deste trabalho, demonstramos que é possível utilizar, para o desenvolvimento de materiais de atrito, um procedimento em escala que utiliza parâmetros físicos similares aos do ensaio padrão, com a vantagem de apresentar um tempo de ensaio reduzido quando comparado com o ensaio padrão. Além disto, foi demonstrado que a geração de trincas térmicas está associada diretamente à característica de rigidez estrutural dos materiais de atrito que, somada a deformações e fluxos de calor não uniformes dos discos de freio, acabam por gerar o aparecimento de trincas térmicas na superfície de atrito dos discos de freio de veículos comerciais. / The disc brake systems, when compared with the drum brake systems currently used in heavy-duty vehicles, resent significant advantages, such as: better performance in relation to temperature and speed and better braking comfort. On the other hand, the use of those systems submits the brake discs to much higher mechanical and thermal stress than that in brake disc systems used in light vehicles. Such stress frequently causes thermal cracks in the brake discs, which can limit the safety of the vehicle, the durability of the brake pads and also of the brake disc itself. The search for solutions to develop brake pads less likely to generate thermal cracks has been carried out constantly by manufacturers of friction materials. However, the methods of analyzing materials for their potential to generate hermal cracks usually take a long time and involve the use of equipment with a high operational cost. Through the optimization of test parameters and the development of a procedure for small scale evaluation of friction materials in regard to their potential for generating thermal cracks, this study aims to reduce the time and cost of development of friction materials. Various discs and brake systems found in the market, as well as the existing test procedures, were characterized. After this, test parameters were chosen to be used in a small-scale test procedure, which used a brake disc with physical characteristics and a chemical composition similar to the disc used in the full-scale test. Three friction materials whose capability of generating cracks is well-known were tested in order to validate the small-scale test procedure. The parameters for the validation of the small-scale test procedure took into account: the frequency of thermal spots on the brake disc friction surface measured with an infrared camera; the rate of growth of the cracks; the test time and the life of the brake disc. In addition, relations between the occurrence of thermal cracks and the physical characteristics of the friction materials, such as compressibility, hardness and mechanical resistance, were established. As a result of this research, we have demonstrated that it is possible to use, for the development of friction materials, a small-scale test procedure with physical parameters similar to those of the full-scale test, but with reduced time when compared with the standard testing method. Besides, we have shown that the generation of thermal cracks is associated directly with the characteristic of structural rigidity of the friction materials, which, along with the deformations and non-uniform heat flows encountered in the brake disc, cause thermal cracks on the friction surface of the brake discs of commercial vehicles.

Os sistemas de ar condicionado automotivos sempre se utilizaram do conceito de operação do ciclo termodinâmico por compressão de vapor, sendo necessário para isso componentes básicos tais como fluído refrigerante, trocadores de calor e compressor. Apesar de diversas décadas de pesquisa e desenvolvimento desse sistema, algumas dificuldades ainda permanecem nos dias de hoje. Dessa forma, a investigação de outros mecanismos de refrigeração, que possam ser aplicados em sistemas automotivos de ar condicionado, é bem vinda. Uma dessas possibilidades é a aplicação dos tubos de vórtices, utilizados atualmente para fins industriais. Os tubos de vórtices são dispositivos que operam através da introdução de um fluxo de ar comprimido, sendo que ele possibilita a divisão deste fluxo em duas parcelas: um fluxo de alta temperatura e um fluxo de baixa temperatura. Tal dispositivo apresenta vantagens tais como a não necessidade da utilização de trocadores de calor e de fluídos refrigerantes. Desta forma, ele possibilita uma maior flexibilidade de posicionamento de saídas de ar em pontos do habitáculo do veículo os quais não são permitidos atualmente. A alimentação do tubo de vórtices se dá exclusivamente com fluxo de ar comprimido, que pode ser armazenado para consumo conforme necessidade. Adicionalmente, devido a esta característica, surge a possibilidade de executar o reaproveitamento de energia cinética, que no processo de frenagem é dissipada ao ambiente. O reaproveitamento energético pode ser efetuado através do redirecionamento dessa energia cinética para o compressor de ar. Baseado nessa possibilidade, foram inicialmente obtidos os dados de operação de um sistema de ar condicionado convencional, além do potencial de regeneração energética, sendo estes dados obtidos através de publicações técnicas e cálculos teóricos. Estabeleceu-se uma proposta de configuração dos componentes, assim como modos de operação do sistema. Posteriormente seguiu-se com uma pré-seleção dos componentes que influem diretamente na viabilidade do sistema. Os resultados mostraram a dificuldade de implementação dessa filosofia de sistema para veículos leves (automóveis de passeio), mostrando maior viabilidade para veículos comerciais de grande porte (tais como caminhões), principalmente aqueles dotados de sistema pneumático para a operação dos freios a ar e suspensão pneumática. / Automotive air conditioning systems have always utilized the thermodynamic vapor-compression cycle concept, with the necessity of some basic components as refrigerant fluid, heat exchangers and compressor. Although research and development of these systems have been made along many decades, some difficulties still remain nowadays. Then, the investigation of other mechanisms of refrigeration that could be applied to automotive air conditioning systems are welcome. One of these possibilities is the application of the Vortex Tubes, utilized nowadays for industrial applications. Vortex Tubes are devices that work with the introduction of an air compressed flow. These devices enable the division of the inlet flow in two flow fractions: one high and one low temperature flow. The application of these devices brings advantages, as an example no necessity of heat exchangers and refrigerant fluids. Then it enables a higher flexibility in the positioning of air outlets in some cabin position, that are not possible nowadays. The feeding of vortex tubes occurs only with compressed air flow, which can be stored for consumption when necessary. In addition, because of this characteristic, there is the possibility of the kinetic energy reutilizing, that is dissiped to the environment in the braking process currently. This possibility of energetic reutilizing can be made through the transfer of this kinetic energy to the air compressor. Based on this possibility, it was obtained data about the operation of a conventional air conditioning system, besides the energetic regeneration potential data. These data were obtained through technical publications and theoretical calculations. It was established a configuration proposal for the components, as well as the system operation modes. Later, it was made a first selection of the components that have direct influence in the system viability. The results showed the difficulties in the application of this philosophy for light vehicles (passenger cars) with more viability for commercial vehicles use (for example trucks), mainly those vehicles that are equiped with a pneumatic system to the air brakes and air suspension.

Os sistemas que elevam os eixos dos veículos comerciais foram inicialmente desenvolvidos com o objetivo de economizar pneus. Até o final da década de 90, o uso destes sistemas era restrito, não causando um efeito estatístico sensível na segurança veicular. Devido a um acordo entre concessionárias rodoviárias e o governo, os veículos comerciais pagam nas praças de pedágio o valor correspondente ao número de eixos em contato com o solo naquele momento, minimizando as tarifas dos veículos que fazem uso deste sistema. Esta prática se difundiu rapidamente e poucos estudos técnicos foram realizados focando sua influência na segurança veicular. A elevação dos eixos altera de forma significativa a margem de estabilidade do veículo e a distribuição ideal das forças de frenagem, podendo elevar os riscos de acidentes. Este trabalho consiste num estudo aprofundado do desempenho dos veículos comerciais com estes sistemas de elevação de eixos, sob o ponto de vista técnico e operacional, focando a segurança veicular. Para tanto, são utilizados como metodologia modelos matemáticos já desenvolvidos na literatura científica em veículos exemplos. Parâmetros como a margem de estabilidade, gradiente de esterçamento, eficiência da frenagem dentre outros são analisados; também os efeitos na resposta direcional durante o período transitório em manobras e nos instantes iniciais da frenagem. As influências da elevação dos eixos são analisadas conforme normas e requisitos estabelecidos pela ABNT e ECE R13, inclusive anexo 10, pois a prática da elevação dos eixos pode estar infringindo requisitos impostos por estas normas. Como conclusão é visto que o levantamento dos eixos é prejudicial ao desempenho dinâmico do veículo. Em virtude disto, o seu uso deveria ser fundamentado tanto nas fases conceitual e de desenvolvimento quanto na legislação vigente no país. / The systems that elevate the axles of the commercial vehicles were initially developed with the objective of saving tires. The use of these systems was restricted, not causing a notable statistical effect in the vehicle safety. Due to an agreement between road concessionaires and the government, the commercial vehicles pay toll value according to the number of axles in contact with the soil on that moment, minimizing the taxes of the vehicles using this system. This practice was diffused quickly and few technical studies were accomplished focusing its influence in the vehicle safety. The elevated axles alters in a significant way the vehicle static margin of stability and the ideal distribution of the braking forces, increasing the accident risks. This work consist in deepened studies of the commercial vehicles with these systems of elevation of axles, of the technical and operational point of view, focusing the vehicle safety. For this is used as methodology mathematical models developed already in the scientific literature in vehicles examples. Parameters as the margin of stability, steer gradient, braking efficiency and others are analyzed. Likewise, the effects in the directional response during the transient maneuvers and in the initial instants of the braking. The influences of the elevation of the axes are analyzed according to norms and established requirements for ABNT and ECE R13, including annex 10, because the practice of the elevation of the axes can be infringing requirements imposed by these norms. As main conclusion these systems are prejudicial to vehicle dynamics and handling and its use could be anticipated in conceptual and design phase and in brazilian transport laws.

Os sistemas que elevam os eixos dos veículos comerciais foram inicialmente desenvolvidos com o objetivo de economizar pneus. Até o final da década de 90, o uso destes sistemas era restrito, não causando um efeito estatístico sensível na segurança veicular. Devido a um acordo entre concessionárias rodoviárias e o governo, os veículos comerciais pagam nas praças de pedágio o valor correspondente ao número de eixos em contato com o solo naquele momento, minimizando as tarifas dos veículos que fazem uso deste sistema. Esta prática se difundiu rapidamente e poucos estudos técnicos foram realizados focando sua influência na segurança veicular. A elevação dos eixos altera de forma significativa a margem de estabilidade do veículo e a distribuição ideal das forças de frenagem, podendo elevar os riscos de acidentes. Este trabalho consiste num estudo aprofundado do desempenho dos veículos comerciais com estes sistemas de elevação de eixos, sob o ponto de vista técnico e operacional, focando a segurança veicular. Para tanto, são utilizados como metodologia modelos matemáticos já desenvolvidos na literatura científica em veículos exemplos. Parâmetros como a margem de estabilidade, gradiente de esterçamento, eficiência da frenagem dentre outros são analisados; também os efeitos na resposta direcional durante o período transitório em manobras e nos instantes iniciais da frenagem. As influências da elevação dos eixos são analisadas conforme normas e requisitos estabelecidos pela ABNT e ECE R13, inclusive anexo 10, pois a prática da elevação dos eixos pode estar infringindo requisitos impostos por estas normas. Como conclusão é visto que o levantamento dos eixos é prejudicial ao desempenho dinâmico do veículo. Em virtude disto, o seu uso deveria ser fundamentado tanto nas fases conceitual e de desenvolvimento quanto na legislação vigente no país. / The systems that elevate the axles of the commercial vehicles were initially developed with the objective of saving tires. The use of these systems was restricted, not causing a notable statistical effect in the vehicle safety. Due to an agreement between road concessionaires and the government, the commercial vehicles pay toll value according to the number of axles in contact with the soil on that moment, minimizing the taxes of the vehicles using this system. This practice was diffused quickly and few technical studies were accomplished focusing its influence in the vehicle safety. The elevated axles alters in a significant way the vehicle static margin of stability and the ideal distribution of the braking forces, increasing the accident risks. This work consist in deepened studies of the commercial vehicles with these systems of elevation of axles, of the technical and operational point of view, focusing the vehicle safety. For this is used as methodology mathematical models developed already in the scientific literature in vehicles examples. Parameters as the margin of stability, steer gradient, braking efficiency and others are analyzed. Likewise, the effects in the directional response during the transient maneuvers and in the initial instants of the braking. The influences of the elevation of the axes are analyzed according to norms and established requirements for ABNT and ECE R13, including annex 10, because the practice of the elevation of the axes can be infringing requirements imposed by these norms. As main conclusion these systems are prejudicial to vehicle dynamics and handling and its use could be anticipated in conceptual and design phase and in brazilian transport laws.

Os sistemas de ar condicionado automotivos sempre se utilizaram do conceito de operação do ciclo termodinâmico por compressão de vapor, sendo necessário para isso componentes básicos tais como fluído refrigerante, trocadores de calor e compressor. Apesar de diversas décadas de pesquisa e desenvolvimento desse sistema, algumas dificuldades ainda permanecem nos dias de hoje. Dessa forma, a investigação de outros mecanismos de refrigeração, que possam ser aplicados em sistemas automotivos de ar condicionado, é bem vinda. Uma dessas possibilidades é a aplicação dos tubos de vórtices, utilizados atualmente para fins industriais. Os tubos de vórtices são dispositivos que operam através da introdução de um fluxo de ar comprimido, sendo que ele possibilita a divisão deste fluxo em duas parcelas: um fluxo de alta temperatura e um fluxo de baixa temperatura. Tal dispositivo apresenta vantagens tais como a não necessidade da utilização de trocadores de calor e de fluídos refrigerantes. Desta forma, ele possibilita uma maior flexibilidade de posicionamento de saídas de ar em pontos do habitáculo do veículo os quais não são permitidos atualmente. A alimentação do tubo de vórtices se dá exclusivamente com fluxo de ar comprimido, que pode ser armazenado para consumo conforme necessidade. Adicionalmente, devido a esta característica, surge a possibilidade de executar o reaproveitamento de energia cinética, que no processo de frenagem é dissipada ao ambiente. O reaproveitamento energético pode ser efetuado através do redirecionamento dessa energia cinética para o compressor de ar. Baseado nessa possibilidade, foram inicialmente obtidos os dados de operação de um sistema de ar condicionado convencional, além do potencial de regeneração energética, sendo estes dados obtidos através de publicações técnicas e cálculos teóricos. Estabeleceu-se uma proposta de configuração dos componentes, assim como modos de operação do sistema. Posteriormente seguiu-se com uma pré-seleção dos componentes que influem diretamente na viabilidade do sistema. Os resultados mostraram a dificuldade de implementação dessa filosofia de sistema para veículos leves (automóveis de passeio), mostrando maior viabilidade para veículos comerciais de grande porte (tais como caminhões), principalmente aqueles dotados de sistema pneumático para a operação dos freios a ar e suspensão pneumática. / Automotive air conditioning systems have always utilized the thermodynamic vapor-compression cycle concept, with the necessity of some basic components as refrigerant fluid, heat exchangers and compressor. Although research and development of these systems have been made along many decades, some difficulties still remain nowadays. Then, the investigation of other mechanisms of refrigeration that could be applied to automotive air conditioning systems are welcome. One of these possibilities is the application of the Vortex Tubes, utilized nowadays for industrial applications. Vortex Tubes are devices that work with the introduction of an air compressed flow. These devices enable the division of the inlet flow in two flow fractions: one high and one low temperature flow. The application of these devices brings advantages, as an example no necessity of heat exchangers and refrigerant fluids. Then it enables a higher flexibility in the positioning of air outlets in some cabin position, that are not possible nowadays. The feeding of vortex tubes occurs only with compressed air flow, which can be stored for consumption when necessary. In addition, because of this characteristic, there is the possibility of the kinetic energy reutilizing, that is dissiped to the environment in the braking process currently. This possibility of energetic reutilizing can be made through the transfer of this kinetic energy to the air compressor. Based on this possibility, it was obtained data about the operation of a conventional air conditioning system, besides the energetic regeneration potential data. These data were obtained through technical publications and theoretical calculations. It was established a configuration proposal for the components, as well as the system operation modes. Later, it was made a first selection of the components that have direct influence in the system viability. The results showed the difficulties in the application of this philosophy for light vehicles (passenger cars) with more viability for commercial vehicles use (for example trucks), mainly those vehicles that are equiped with a pneumatic system to the air brakes and air suspension.

[pt] Esta dissertação apresenta o estudo para o desenvolvimento de um powertrain elétrico com motorização independente na massa não suspensa do veículo, acoplado diretamente nas rodas In Wheel ou Hub-Motor . O desenvolvimento do sistema proposto visa à maximização da eficiência dos veículos elétricos pela minimização das perdas relacionadas a sistemas mecânicos, como na transmissão convencional utilizada em veículos com motorização única. Outro fator motivador para o desenvolvimento do powertrain com motorização independente é a aplicação de controles independentes para cada roda, possibilitando desenvolver e aplicar uma gama de controles no veículo, os quais com a motorização única não são possíveis ou possuem desempenho não satisfatório. O trabalho apresenta uma visão geral sobre os veículos elétricos, o estudo do comportamento dinâmico vertical com o aumento da massa não suspensa do veículo, desenvolvimento de um controle de velocidade para o powertrain proposto, desenvolvimento de um controle de frenagem ABS elétrico, simulação do sistema em ciclos de direção com o cálculo da eficiência energética do powertrain, e um experimento em um dinamômetro de bancada para validação da eficiência energética dos ciclos simulados. / [en] This paper presents a study for the development of an electric powertrain with independent engines in the vehicle mass not suspended, directly coupled to the wheels In Wheel or Hub-Motor . The development of the proposed system aims at maximizing the efficiency of electric vehicles by minimizing losses related to mechanical systems, as in conventional transmission used in vehicles with single engine. Another motivating factor for the development of powertrain with independent engines is the application of independent controls for each wheel, allowing for the development and application of a range of controls in the vehicle, which would not be possible or would have unsatisfactory performance if a single engine was used. This work presents an overview of electric vehicles, the study of the dynamic vertical behavior with increasing mass of the suspended vehicle, development of a speed control for the proposed powertrain, development of an electric ABS braking control, system simulation toward cycles to calculate the energy efficiency of the powertrain, and an experiment on a bench dynamometer to validate the energy efficiency of simulated cycles.