A Geometria de Ackerman

• Geometria de Ackerman

À  medida  que  as  rodas  dianteiras  de  um  veículo  são  esterçadas,  o  projeto  do sistema de direção determinará se as rodas permanecerão paralelas ou se uma das rodas esterçará mais do que a outra. Para não existir arrastamento de nenhuma das rodas, quando o veículo se encontra em curva, todas devem de partilhar o mesmo centro de volta, conforme a Figura 1. A isto chama-se geometria de Ackerman.

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Figure 1 - Geometria de Ackerman.

A figura acima mostra o tipo de geometria Ackerman onde a roda externa à curva esterça menos que a roda interna de forma com que a reta perpendicular ao plano médio das rodas se interceptem no centro da curva. Este tipo de geometria   possui  pouca  influência para veículos que desenvolvem   altas velocidades, mas possui grande importância em manobras de baixa velocidade, quando normalmente os ângulos de esterçamento são maiores. Atualmente,  é  a  geometria  mais  utilizada  em  veículos  de  passeio  e  veículos  de  baixa potência.

Para veículos que necessitam fazer muitas manobras ou que  precisam  de  um  pequeno  raio  de  giro,  o  atendimento  ou  a  maior proximidade possível da geometria de Ackerman é fundamental para tais aplicações. A  geometria  das  barras  de  direção,  para  um  melhor atendimento da geometria de Ackerman, não formam retângulo, mas sim um trapézio quando vistas  de  cima.  Este  fato  ocorre  pois,  se  as  barras  seguissem  o  padrão  de  um  retângulo,  a orientação  da  roda  direita  e  esquerda  seria  a  mesma,  fazendo  com  que a  geometria  de Ackerman não fosse atendida. Desta forma, adota-se a forma de um trapézio, uma geometria simples que aproxima-se ao fator de Ackerman ideal. A diferença de ângulos formada entre a roda direita e esquerda é obtida através da assimetria que surge quando a roda começa o seu movimento de  esterçamento e  segue aumentando  com  ângulo.  Tal  fenômeno  é  ilustrado  na Figura 2.

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Figure 2 - Diferença de ângulos formada pela geometria trapezoidal.

Como  pode  ser observado na Figura 3,  as  rodas  dianteiras  devem  formar  ângulos distintos (e ) em  relação  ao  centro  de  giro (). O ângulo de Langensperger (λ), quando analisado para um veículo com quatro rodas, é representando pelo ângulo formado entre a linha que une o centro de giro do veículo ao centro da roda esquerda, com a linha que une o centro de giro do veículo ao centro da roda direita. [pic 3][pic 4][pic 5]

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Figure 3 - Posição ideal do centro de giro de um veículo e Ângulo de Langensperger.

Pode-se obter o fator da geometria de Ackerman (), que representa a razão entre  a  diferença  dos  ângulos  das  rodas  com  o  ângulo  de Langensperger.  Assim,  obtêm-se  o valor do fator através da equação:[pic 7]

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Os  valores do fator  de  Ackerman,  resultam em 0 (zero) quando as  rodas  não apresentam  esterçamento, 1 (um)  quando a geometria está 100% atendida e outros valores quando a  geometria  não está sendo atendida.

Uma perfeita geometria de Ackerman é muito difícil de ser obtida  em qualquer  tipo  de veículo, devido à complexidade do sistema necessário, espaço físico para alocação dos  componentes e  número  de  barras  que  seriam  necessárias  para  que  a geometria  fosse totalmente atendida.  Desta  forma, o uso das barras em forma trapezoidal é uma ótima alternativa, pois  apresentam um reduzido número de componentes, o que a torna possível de ser adaptada a  veículos e, além disso, este arranjo é estreitamente aproximado à geometria necessária.