BRPI0805051A2 - estabilizador veicular dinámico - Google Patents

Abstract

Sistema composto de unidades básicas que constam de engrenagens, cabos, polias, molas, discos, anéis, cilindros, eixos, com a função de capturar, amplificar e modular a energia cinética da giração dos eixos das rodas de um veículo, e transmiti-Ia a um disco inclinado, imprimindo-lhe movimento de giração, que por conseqúência do movimento giroscópico, gera momento de inércia, produzindo força que pode ser decomposta em componentes horizontais (para as laterais, em retas, e centrípetos e centrífugos, em curva) e verticais (para cima e para baixo), que criam forças verticais para baixo e para cima, e horizontal, sendo parcialmente ou totalmente anuladas e<sym>ou redirecionadas conforme desejado, aumentando a estabilidade do veículo em movimento, melhorando o desempenho, independentemente e sem os inconvenientes do processo aerodinâmico. Também pode ser aplicado a objetos estáticos e acionado por sistema de motores com a função de acionar todos os mecanismos dinâmicos, imprimindo força com módulo, direção e sentido desejados com o intuito de estabilizar ou mobilizar estruturas fixas.

Description

"ESTABILIZADOR VEICULAR DINÂMICO".

A presente invenção refere-se a um conjunto de quatro unidadesbásicas, sendo cada unidade básica um conjunto de engrenagens, eixos,discos, anéis e cilindros, polias, cabos, molas, hastes, mancais, articulaçõesflutuantes e fixas. Cada unidade inicia com a primeira engrenagem coaxial como eixo da roda, que com o contato, gira uma segunda engrenagem de menorraio que é coaxial a uma terceira engrenagem de maior raio através de um eixocomum, que gira outro par de engrenagens com um eixo comum, similares àssegunda e terceira engrenagens assim como o respectivo eixo comum, esucessivamente repetem-se os grupos de engrenagens pareadas com eixoscomuns, tantos quantos forem necessários, até o contato da últimaengrenagem dentada na face plana com um cone dentado que é coaxial comum eixo que gira, e faz girar por contato um anel, que se move por movimentogiratório, (e também por movimento de translaçao por um eixo paralelo ao eixodo cone dentado), que, por sua vez, gira um disco por sua face plana, que équase paralela ao eixo do cone dentado. Cada unidade básica é colocadapróxima a uma roda do veículo, cuja face plana do disco voltada para a roda dolado oposto, está parcialmente olhando para baixo.

Considerando um veículo automotor de quatro rodas (tambémpodemos incluir três e duas rodas), o desempenho, sobretudo carros, e maisespecificamente, os de corridas, buscam estabilidade em retas e curvas sob asmais variadas condições de piso, metereológicas, velocidade, entre outras.Quanto maior a estabilidade, maior a segurança e desempenho. Parte de talestabilidade se deve à aderência dos pneus ao piso, incrementada com a umaforça vertical para baixo, a chamada "down force", que é obtida pela ação ereação da carroceria do veículo (em movimento) em contato com o ar, etambém, pelo chamado "perfil extrator" e aerofólios, que fazem com que o arpasse por sobre o carro numa velocidade menor que sob ele. Estas diferençasde velocidades fazem com que o ar fique mais rarefeito sob o veículo emcomparação por sobre ele. Daí, por gradiente de pressão, surge a força verticalpara baixo, o chamado "down force". Esta força "empurra" o veículo para baixo,gerando mais pressão dos pneus no piso, que aumenta a aderência do pneuao piso e permite maior controle do motorista em retas e manobras. Casoespecial são os carros de corrida tipo mono posto, utilizados em competiçõesde fórmula um.

Mas há o inconveniente do atrito do veículo com o ar, que geraresistência da passagem do veículo pela massa de ar, o chamado arrasto quevaria na razão do quadrado da velocidade de deslocamento do veículo. Quantomaior o arrasto, maiores o consumo de combustível, desgaste de motor,menores velocidades de deslocamento. Este fenômeno também ocorre emveículos utilizados pela população em geral, de forma menos intensa que emveículos esportivos, que são projetados aerodinamicamente, individualmente,de forma a achar o melhor ponto de equilíbrio entre potência do motor, torque,velocidade de cruzeiro, velocidade máxima, consumo e tipo de combustível,"down force", arrasto, desgaste de peças e pneus, custo, custo/benefício, entreoutras. Todos estes fenômenos são amplamente estudados em cursos deengenharia. Também, baixo centro de gravidade do veículo, distribuição demassa, e etc, influenciam na estabilidade do veículo.

Considerarei os seguintes planos em relação ao veículo espacialmentesituado sobre uma superfície plana e horizontal, tornando-os como referência,assim, a denominação de uma peça ou parte dela será, também em função desua localização em relação aos planos correlatos. Também, a forma e/oufunção poderá denominar uma peça ou conjunto de peças. Tomemos os planosque passem próximos externamente ao veículo por cada uma de suas faces, eque levem o seu nome: frontal: vertical que passa à frente do veículo; traseiro:vertical que passa pela traseira do veículo; lateral direito, (ou direito): verticalque passa pela lateral direita do veículo; lateral esquerdo, (ou esquerdo):vertical que passa pelo lado esquerdo do veículo; superior: horizontal quepassa superiormente em relação ao veículo; inferior: horizontal que passainferiormente em relação ao veículo; longitudinal: vertical ântero-posterior quedivide o veículo em duas metades: a direita e a esquerda. As inclinações terãocomo referência a linha vertical.A presente invenção tem por finalidade a criação de "down force"com o veículo em movimento nos trajetos retos e curvos, e de uma forçacentrípeta em curvas, exclusiva resultante da mudança de direção das rodaspor giro de volante pelo condutor, e com o veículo em movimentoindependentemente de ação aerodinâmica, que melhora o desempenho doveículo sem criar o arrasto e todos os seus inconvenientes, aplicável emveículos comuns e esportivos. Também pode ser aplicado em aeronaves,embarcações marítimas de superfície e submersas, astronaves e outrosveículos terrestres.

A presente invenção tem como objeto um sistema composto dequatro unidades básicas, cada unidade básica composta de:

a) engrenagens dentadas e eixos: a primeira engrenagem é coaxial efixada no eixo da roda, e toca através de sua borda dentada a bordadentada da segunda engrenagem que é pareada e fixada a um eixocomum com a terceira engrenagem dentada, que é fixada a este eixo, etambém é dentada em sua borda. Estas duas últimas engrenagensdentadas serão denominadas como par de engrenagens. A primeiraengrenagem do par tem o diâmetro menor que a segunda do par, ecomo são fixadas ao mesmo eixo, têm velocidades angulares iguais. Emcontato com a segunda engrenagem do par, há a primeira engrenagemdo segundo par, que segue as mesmas descrições do par anterior. Esão seguidos um par de outro par tantos quantos forem necessários, atéque o último par apresenta a sua segunda engrenagem dentada não nasua borda, mas sim, na face plana. Estes últimos dentes tocam osdentes do cone dentado (em sua parte curva), que se apresentainclinado em relação à vertical no seu eixo. Projeta-se um eixo coaxialao eixo do cone dentado, que se apresenta, também, com a mesmainclinação do cone em relação à vertical. Este eixo pode ser liso, rugoso,dentado na sua face curva. Figura 1 (vista anterior das engrenagens): a)engrenagem fixada no eixo da roda; b) primeira engrenagem do par; c)segunda engrenagem do par; d) eixo da roda; e) primeiro eixo; f)segundo eixo; g) cone dentado. Figura 2 (vista lateral das engrenagens):os eixos foram omitidos e os dentes de algumas engrenagens, também:a) engrenagem do eixo das rodas; b) primeira engrenagem do par; c)segunda engrenagem do par. Figura 3 (vista contra-lateral dasengrenagens) os eixos foram omitidos e os dentes de algumasengrenagens, também: a) engrenagem do eixo das rodas; b) segundaengrenagem do par; c) cone dentado,

b) disco: com uma face plana voltada para o eixo principal, cujo diâmetro éalinhado ao eixo principal e quase paralelo a ele, em ângulo deinclinação vertical muito semelhante ao eixo principal. Este discoacomoda em seu centro um eixo que permite o disco girar através derolamentos, e cada extremidade externa do eixo é fixada a umaestrutura horizontal de cada lado deste eixo através de rolamentos. Osapoios horizontais do eixo do disco têm extremidades nos mancais A eB, sendo o mancai A mais próximo do plano lateral da rodacorrespondente, e B mais próximo do plano lateral do outro lado doveículo, e o eixo do disco fixado entre A e B. Na extremidade A, há umaarticulação flutuante presa a uma haste diagonal para cima e para aborda lateral mais próxima, e na outra extremidade desta haste, hápresa uma mola horizontalizada que se dirige no sentido para o planolateral oposto, que por sua vez está fixada a uma outra hastedescendente orientada para o plano lateral mais próximo do veículo,que na outra extremidade com uma articulação flutuante que se fixa auma barra diagonal para cima e para o lado externo mais próximo doveículo através de uma mola, fixando-se a um ponto fixo do veículo comoutra articulação. Finalmente, este ponto fixo do veículo é ligado aochassi do veículo. As duas hastes diagonais descrevem um "X", e sãofixas ao veículo por um eixo comum que garante rotação angular parcialdestas hastes por rolamentos ao redor do eixo. A extremidade B é fixapor articulação angulada a um ponto fixo no chassi do veículo maispróximo do plano lateral oposto;c) entre o disco e o eixo principal existe um conjunto chamado cilindro.Este conjunto apresenta os diâmetros das faces planas perpendicularesao eixo principal, e quase perpendicular à face plana do disco. Emrelação ao eixo longitudinal do veículo (eixo ântero-posterior) oselementos eixo principal (do cone dentado), eixo primário do cilindro,centro do disco estão coplanares. Este cilindro será descrito na posiçãohorizontal, considerando as faces planas paralelas circulares, parafacilidade de descrição, embora ele esteja inclinado quando inserido naunidade básica. É um cilindro chato vazado circularmente ao redor doeixo formado ligando os centros das duas superfícies circulares planasdo cilindro. Apresenta duas câmaras concêntricas ao eixo do cilindro esucessivas do centro para a periferia em seu interior separadas por umaparede vertical de superfície circular concêntrica ao eixo do cilindro: umainterna cilíndrica, com teto e assoalho (horizontais) coplanares ao teto eassoalho do cilindro, respectivamente, que são vazados circularmenteao redor do centro do teto e assoalho, e parede externa (vertical), queacomoda rolamentos a serem contidos por teto, assoalho e parede, epor um eixo fixo perpendicular (não tocado pelo cilindro) e central aambas as faces planas; e uma câmara mais externa, cujos assoalho eteto são contínuos e coplanares aos da câmara interna, e com umaparede externa vertical concêntrica com a parede interna e eixo primário,em faixa e vazada em faixa em sua meia altura ao longo de todo o seucomprimento. Há ressaltos onde teto e assoalho encontram-se comparede interna, preenchidos por rolamentos que ultrapassam os valesformados pelos ressaltos, em sentido ao interior do cilindro e noencontro da parede externa com teto e assoalho. Na câmara externa háum anel vazado, sólido, chato, de limites superior e inferior planos, einterno vertical e circular concêntrico ao eixo primário, e em contato comos rolamentos, e que transpassa a parede externa pela sua faixa vazadapara fora dos limites do cilindro, o que permite que o anel toque o eixoprincipal e o disco pela sua borda externa ao mesmo tempo, que podeser arredondada, dentada ou rugosa, e transmite a rotação do eixoprincipal ao disco pelo seu giro, girando o disco.

Também se apresentam anéis externos que representam osângulos de um retângulo quando vistos de cima ou de baixo, quatro naparede superior, quatro na parede inferior, perpendiculares ao teto ouassoalho, onde se fixam correntes, cabos e molas, que por sua vez,passam por polias, e fixam-se em estruturas fixas do carro (no caso dasmolas), e em um disco (ou oval) coaxial ao eixo do volante do condutor.

Existe um eixo secundário que atravessa perpendicularmente tetoe assoalho através da parede interna da câmara externa do cilindro, eque não entra em contato com o anel vazado, e segue o mesmo padrãodescrito aqui para o eixo primário do cilindro, através de uma câmarasituada dentro da parede interna da câmara externa, de forma cilíndrica,com teto e assoalho horizontais e planos e paralelos aos do cilindro, eparede vertical circular, e que acomoda rolamentos entre esta pequenacâmara e o eixo secundário, que é fixo da mesma forma ao veículo queo eixo primário, de forma a garantir que o disco não gire conjuntamentecom o anel vazado e evite movimentos erráticos, o que confere precisãoe rapidez a todos os movimentos. Existem, também, pinos rígidos decontenção de forma a limitar o movimento de translaçao do conjuntocilindro entre as posições inicial (próximo da borda do disco), e final(próximo do centro do disco), impedindo que ele ultrapasse um limitepara além do raio do disco. Estes pinos são em número de três paracada face plana do cilindro, correspondem a vértices de um triânguloequilátero, e estão fixados na estrutura do veículo, efetuando o toquenas superfícies planas quando o cilindro atinge o limite de seu curso.Também existe parafuso de travamento de segurança das partesrosqueadas, a serem descritos posteriormente. Figura 4: cortetransversal: a) cone dentado; b) eixo principal; c) eixo primário doconjunto cilindro; e) disco; conjunto cilindro: f) anel ; g) rolamentos; h)molas; i) cabos; j) polias. Figura 5: vista superior: a) cone dentado;conjunto cilindro: b) teto; c) anel; d) molas; e) disco. Figura 6: vistainferior: a) cone dentado; b) disco; conjunto cilindro: c) assoalho; d)cabos; e) polias. Figura 7: vista lateral: a) disco; b) eixo principal; c) conedentado; conjunto cilindro: d) anel; e) parede externa; f) molas; g) cabos;h) polias. Figuras 8 (vista lateral) e 9 (vista superior); a) volante; b) eixodo volante; c) discos do volante; d) cabos; e) polias.Esta invenção refere-se também ao conjunto cilindro de duas câmaras,seu anel, seus rolamentos, anéis externos, cabos e molas, seus eixos primáriose secundários, polias, assim como seu modo de construção por partes e peçasindividualmente montadas, e montagem e também, peças auxiliares para amontagem como similares de eixos, discos dos similares de eixos, materiais decontenção, ímãs circulares. Para a construção do conjunto, o cilindro pode serfeito em separadas partes principais: parte inferior e parte superior. A parteinferior compreende todo o assoalho, parte inferior da parede externa, maioriada parede interna (na altura e na espessura), e respectivos ressaltos. Naporção superior externa da parede interna há uma rosca. A parte superiorcompreende quase todo o teto, (exceto o teto da câmara interna e da câmarado eixo secundário), parte superior da parede externa, e a rosca complementarda porção superior da parede interna, voltada para o eixo primário.Separadamente há os rolamentos, os tetos circulares chatos vazados nos seuscentros com rosca a serem encaixados no teto do cilindro para vedar ascâmaras interna e do eixo secundário onde os tetos dos eixos primário esecundário se encaixam, há roscas complementares. O parafuso detravamento de segurança passa por rosca própria verticalmente de cima parabaixo por dentro da parede interna, e a sua cabeça encaixa-se parcialmente noteto e parcialmente nos discos parafusados que são os tetos da câmara internae do eixo secundário simultaneamente, pelos nichos destinados nos discosparafusados para esta finalidade após serem parafusados em suas roscas.Figura 10: corte transversal do conjunto cilindro: a) anel; b) rolamentos; c) eixoprimário; d) eixo secundário.

A montagem é realizada com os seguintes passos:1. colocação das partes inferior e superior horizontalmente em umabancada com ambas as faces internas voltadas para cima (figuras11: parte inferior; e 12: parte superior);

2. preenchimento da parte inferior da câmara externa entre o ressaltoinferior e a parede externa com rolamentos lubrificados (figura 13);

3. preenchimento da parte inferior da câmara externa sobre o ressaltojustaposto à parede interna com rolamentos lubrificados medianteposterior contenção com papel, fita adesiva, anteparo plástico,metálico ou balão inflável, ou ainda, um ímã que pode ser circular ecolocado na câmara interna alinhado horizontalmente a estesrolamentos (figura 14);

4. encaixe do anel vazado sobre a parte inferior e retirada do anteparodo item 3 ou do ímã (figura 15);

5. preenchimento dos vales entre os ressaltos da parte superior comrolamentos lubrificados (figura 16);

6. contenção dos rolamentos semelhante ao item 3. Ou mediante o usode ímã circular sob o teto (previamente colocado sobre a bancadaentre a bancada e o teto do cilindro);

7. rosqueamento total (se usado ímã), ou parcial (se usada contençãomecânica) das partes superior e inferior com a parte superior sobre ainferior (deixando a parte inferior apoiada sobre a bancada), (figura17);

8. retirada da contenção ou ímã da parte superior;

9. término do rosqueamento entre as partes superior e inferior no casode contenção mecânica;

10. em substituição aos itens 7, 8 e 9, pode a parte inferior ser pega peloanel e peça principal da parte inferior apoiada na palma da mão, deforma tal a conter os rolamentos em seus lugares e levá-la para serrosqueada à parte superior que está de cabeça para baixo de formaa não haver necessidade de contenção dos rolamentos da partesuperior, seguida da colocação do conjunto, novamente, com a parteinferior sobre a bancada com a posição normal do conjunto;

11. rosqueamento dos similares dos eixos primário e secundário docilindro (de diâmetros idênticos, aos eixos primário e secundário,respectivamente, de comprimento maior que a espessura do cilindro,e de extremidades com roscas nas faces curvas), aos discosinferiores dos respectivos similares de eixos;

12. preenchimento da câmara interna com similar do eixo primário (figura 18);

13. preenchimento da câmara do eixo secundário com um similar doeixo secundário (figura 18);

14. apoio do conjunto sobre a bancada;

15. preenchimento das câmaras interna e do eixo secundário comrolamentos lubrificados (figura 19);

16. rosqueamento dos tetos das câmaras interna e do eixo secundário(figura 20);

17. rosqueamento do parafuso de travamento de segurança (figura 21, odiagrama não representa um corte e ilustra a execução e figura 22:vista superior: a) teto da câmara interna; b) teto da câmara do eixosecundário; c) parafuso de travamento de segurança);

18. rosqueamento dos discos superiores dos similares dos eixos primárioe secundário acima do nível do teto do cilindro (figura 23);

19. acomodação do conjunto em embalagem pré-moldada;

20. transporte para próximo dos eixos primário e secundário ondeocorrerá a montagem do conjunto cilindro no veículo.

E para a montagem no veículo pela parte de baixo (supõe-se os eixosprimário e secundário fixos na parte superior, soltos na inferior):

1. retirada do conjunto cilindro da embalagem;

2. apoio do conjunto cilindro sobre a palma da mão;

3. retirada dos discos superiores dos similares dos eixos primário esecundário;4. alinhar e tocar os similares dos eixos primário e secundário pelassuas extremidades superiores soltas, com os eixos primário esecundário, respectivamente;

5. deslizar o conjunto cilindro para cima, no sentido dos eixos primário esecundário, fazendo-os ocupar as câmaras dos eixos primário esecundário, respectivamente, e deixando os similares totalmentedesencaixados do conjunto cilindro;

6. apoiar os eixos primário e secundário fixando-os no veículo de formaa impedir que o conjunto cilindro saia dos seus eixos;

7. colocação dos pinos de contenção superiores e inferiores;

8. colocação de correntes, cabos e molas;

9. colocação na posição inicial com ajustes necessários de correntes,cabos, molas, polias e sistema de direção.

E para montagem no veículo pela parte de cima (supõe-se os eixosprimário e secundário fixados pela parte inferior e soltos na parte superior):

1. colocação do conjunto cilindro de cabeça para baixo, ou seja, com oteto apoiado na palma da mão, e o assoalho voltado para cima;

2. retirada dos discos dos similares dos eixos primário e secundário queestão para cima;

3. contenção dos similares dos eixos primário e secundário do cilindrocom os dedos;

4. alinhamento e toque dos similares dos eixos primário e secundáriocom os eixos primário e secundário, respectivamente;

5. deslizamento do conjunto cilindro para os eixos primário esecundário;

6. fixação da parte superior dos eixos primário e secundário pela partesuperior;

7. colocação dos pinos de contenção superiores e inferiores;

8. colocação de correntes, cabos e molas;

9. colocação na posição inicial com ajustes necessários de correntes,cabos, molas, polias e sistemas de direção.Este modo de construção e montagem permite construção precisa,descomplicada, fácil, ágil e segura.

A posição "inicial" do conjunto cilindro é em toque com o discopróximo à sua borda, e a posição "final" é uma posição em toque mais próximado centro do disco. Tanto em posição inicial quanto final, e todas asintermediárias, o anel do cilindro está em contato simultâneo com o eixoprincipal e o disco, e este último só é girado quando o eixo das rodas é girado.Portanto, há dois movimentos do conjunto cilindro: um longitudinalmente aolongo do seu eixo primário (translação) e outro de giração. Estes movimentosestão desvinculados um do outro, pois envolvem acionamentos distintos um dooutro, e podem ocorrer separadamente ou simultaneamente.

Considerarei que o sentido de giração do disco seja sempre omesmo das rodas, quando vistos lateralmente. Tal sentido pode serconseguido com o toque na metade superior do disco pelo anel do conjuntocilindro quando o número de eixos (exceto o eixo das rodas) for par, o contatoentre engrenagem de dentes laterais e cone dentado for pela parte superior daengrenagem dentada lateralmente, o disco for lateral ao eixo principal. Casohaja necessidade de mudar este padrão, todo o projeto deverá serdevidamente adaptado para manter os princípios de funcionamento, seja pelaalteração do número de eixos e pares de engrenagens dentadas, seja pelotoque entre engrenagem dentada lateralmente e cone dentado superior ouinferior, seja pela posição mais lateralizada do disco ou eixo principal.

A regulagem é feita de forma a causar tensão nos cabos e molasresponsáveis pela translação do cilindro nos dois sentidos. A posição "inicial"do cilindro é aquela em que o anel toca o disco o mais próximo possível daborda do disco. A posição "final" do cilindro é aquela em que o anel toca odisco o mais próximo possível do centro do disco. A posição "em frente" dovolante é aquela em que as rodas dianteiras ficam paralelas ao eixolongitudinal do veículo. A posição "em curva" do volante é aquela em que asrodas dianteiras estão oblíquas em relação ao eixo longitudinal do veículo.Existe uma gama muito grande de posições entre "em frente" e "em curva" emsua deflexão máxima. A posição "inicial" do cilindro corresponde à posição "emfrente" do volante. A posição "em curva" do volante na sua máxima deflexãocorresponde à posição "final" do cilindro externo à curva, e "inicial" no cilindrointerno à curva. O deslocamento do cilindro é feito pela tração dos caboscorrespondentes ao lado externo da curva, que deslizam pelas polias,conectados ao cilindro, quando o disco do eixo do volante gira com o giro doeixo do volante, que gira com o giro do volante para a posição "em curva", etanto vai ser o deslocamento do cilindro quanto o grau do giro do volante. Entreo cilindro e a estrutura fixa do veículo, a mola é distendida. Quando o volantegira da posição "em curva" para uma posição mais próxima à posição "emfrente", mais o cilindro aproximar-se-á da sua posição "inicial" devido aorelaxamento da tensão do sistema de cabos entre o cilindro e o disco dovolante, e a mola entre o cilindro e a estrutura fixa do veículo puxa o cilindro.Como nos sistemas do lado interno da curva não há tensão extra gerada pelogiro do volante, os cilindros continuam na posição "inicial". Este mecanismofunciona tanto para as unidades básicas pareadas dianteiras e traseiras, esempre coordenadas. Por exemplo, na curva para a direita, os cilindros do ladodireito permanecem na posição "inicial", e os do lado esquerdo aproximam-seda posição "final".

Podem ocorrer variações no número das engrenagens e eixos,diferenciação dos diâmetros entre as engrenagens, assim como massa, raio,espessura, superfície (lisa, dentada, rugosa) do disco, curso do cilindro,distância do mancai A para o disco, distância do mancai B para o cilindro, o kdas molas.

Os materiais utilizados podem ser titânio, carbono, cerâmica queconferem rigidez, leveza, resistência ao calor.

E, também, considerarei todas as quatro unidades básicasequivalentes em massa, tamanho, dimensões, relações, e o movimento sobrepiso plano e horizontal, com atrito usual em situação urbana corriqueira, e acurva para a direita. Desconsiderarei o giro das rodas/pneus em falso, ofamoso "patinar".Para veículos automotores de quatro rodas (desconsiderando aroda de reserva), cada unidade básica é instalada próxima a uma roda em uso,portanto quatro unidades básicas, cada qual correspondente a uma roda.

Quando giram os eixos das rodas, estes são responsáveis pelo giro detodo o sistema de engrenagens em cadeia, uma vez que as engrenagens estãoem contato ou uma com a outra através do toque de suas bordas dentadas, ouestão fixadas a um mesmo eixo comum, até o cone dentado e seu eixoprincipal, que gira o anel do cilindro, e conseqüentemente o disco. Do eixo dasrodas até o eixo principal, faz-se a captura e transmissão da energia cinética. Aamplificação ocorre no sistema de engrenagens dentadas. O conjunto cilindro,eixos primário e secundário, correntes, cabos, molas, polias, disco, e disco doeixo do volante fazem a modulação. Esta modulação ocorre de formaproporcional ao giro do volante, e faz variar a energia capturada e amplificada apartir do conjunto cilindro. Portanto, ocorre aumento da velocidade angular degiro do disco, com a ocorrência de giro do volante, gerando maior energiacinética. O aumento de energia cinética por modulação ocorre apenas nosdiscos do lado do carro voltado para a parte externa da curva, enquanto noscorrespondentes ao lado interno mantêm a energia cinética sem modulação, e,portanto, em módulos menores.

Como resultante do efeito giroscópico do EVD, pode ser criado umsistema binário de forças ao redor de cada unidade básica do EVD. No braçoque gera a força vertical para cima e para fora da curva (centrífuga) pode haveratenuação deste componente, e até mesmo redirecionamento para baixo epara o lado interno (centrípeta) da curva. Entre o mancai A e a estrutura fixados veículos existem diversas estruturas com estas funções de atenuação eredirecionamento, e incluem hastes, molas, articulações e eixos de giro.Quando o volante é girado para o lado direito, o disco do lado esquerdo criaráas forças de forma que a força para cima no mancai A fará subir o mancai A,que fará a primeira haste diagonal rodar no sentido anti-horário, puxará a mola,que puxará a haste B no sentido anti-horário e tracionará articulação e barra emola fixadas às estruturas do lado esquerdo do veículo para baixo e para ointerior da curva. Assim, as resultantes desta unidade básica serão para baixoe para a direita, com módulos maiores que o lado contralateral. Ainda, do ladoesquerdo do veículo, do mancai B sai horizontalmente uma barra horizontalque termina mais próximo ao lado oposto do carro quanto possível em umaarticulação que é ligada a uma outra barra vertical orientada para baixo quefixar-se-á ou no chassi, e transmitirá os componentes vertical para baixo ecentrípeto diretamente para o chassi, que transmitirá estas forças para asuspensão e para as rodas e pneus. Do outro lado do veículo ocorrem asmesmas estruturas mas "em espelho" em relação ao eixo longitudinal doveículo. A figura 24 ilustra: a) disco; b) eixo do disco; c) apoio horizontal do eixodo disco com rolamentos; d) mancai A; e) articulação flutuante; f) hastediagonal para cima; g) mola; h) haste diagonal para baixo; i) articulaçãoflutuante; j) barras; k) mola; I) estrutura fixa do veículo; m) articulação; n)mancai B; o) barra vertical para baixo; p) chassi. Também, parte do efeitovertical para cima do lado externo do carro em curva pode ser atenuadanaturalmente com a inércia do veículo que naturalmente se apoia maisintensamente nos pneus externos da curva, em relação aos internos.

A soma vetorial das componentes de força vertical para baixo ecentrípeta dos quatro discos resultará em força vertical para baixo igual à somados quatro módulos, e a centrípeta será a diferença do maior módulo menos omenor módulo, sendo, portanto, positiva, "empurrando" o carro para dentro dacurva. Estes componentes são oriundos do momento de inércia da giração dosdiscos (efeito giroscópico). Cada disco, girando, gerará uma energia cinética,que por efeito do movimento giroscópico do disco gerará um impulso parabaixo, criando "down force". Na posição "em frente", do volante, todos os anéistocam os discos próximos de suas bordas, e geram uma força horizontal comsentido para dentro do carro, ou seja, os discos do lado direito geram forçahorizontal para o lado esquerdo do veículo, e os discos do lado esquerdo parao lado direito do veículo. Somando-se os vetores de força vertical para baixo detodos os quatro discos, a somatória será para baixo com módulo igual à somados módulos individuais. Quanto aos componentes horizontais, a soma vetorialserá nula, pois os dois discos dianteiros geram forças horizontais de mesmadireção, mesmo módulo e sentidos contrários, e o mesmo ocorrendo com o parde discos traseiros. "Em curva" para a direita, o volante gira seu eixo no sentidohorário, que gira o disco ou oval coaxial no mesmo sentido, e desloca correntese cabos por polias, que traciona os cilindros do lado esquerdo mais parapróximo do centro do disco, que aumenta a velocidade angular de rotação dosdiscos do lado esquerdo, que produz maior valor de impulso, que cria forçavertical mais intensa nos discos à esquerda, e também, componenteshorizontais mais intensas nos discos à esquerda. Como resultado, a somavetorial das forças verticais dos quatro discos será maior que "em frente" emmódulo e continuará sendo vertical orientada para baixo. Há aumento do "downforce". Também, a soma vetorial das componentes horizontais será horizontal,para a direita e será maior que nulo. Há criação de "centripetal force". Quantomaior a velocidade do veículo, maior as forças individuais de "down force" emaior as forças horizontais, em módulo. Quando em retas, implica emresultante horizontal zero, e se em curva, resulta em resultante horizontal deforça centrípeta para o interior da curva. Quanto menor o raio da curva, maior ogiro do volante e mais próximo do centro do disco o cilindro se desloca, e,portanto maior a velocidade angular do disco, e maiores as forças horizontais everticais. Sem o giro dos eixos das rodas, mesmo com giro do volante, não hácomponente algum, seja horizontal ou vertical.

Daí, cria-se "down force" diretamente proporcional a velocidades, einversamente proporcional ao raio da curva. E cria-se, também, "centripetalforce" na existência de curvas, diretamente proporcional à velocidade einversamente proporcional ao raio de curva. Todo este sistema pode é leve, econsome pouco do esforço do motor em impulsioná-lo, responde de formainstantânea com a mudança de condições de pilotagem como mudança dedireção e velocidade, de forma precisa, suave, constante sem saltos e segura,tudo independentemente de projeto aerodinâmico.

Pelo fato de ser todo este mecanismo acionado somente com omovimento do veículo, é dito dinâmico. Por gerar estabilidade quando emmovimento, é que é chamado de "Estabilizador veicular dinâmico".

Podem ocorrer, também, outras variações para cada unidade básicacomo a ocorrência de dois discos, um mais horizontal e outro mais vertical,cada qual responsável mais para criação de força vertical para baixo ou maisforça centrípeta, respectivamente, feitas todas as adaptações do sistema comojogo duplo de conjuntos cilindros, cones dentados com eixos principais, e todasas demais adaptações pertinentes de cabos, correntes, molas e polias.

Também pode ocorrer angulação estática do disco, que pode olhar um poucopara trás do veículo, ou para frente. Ou ainda, o disco pode olhar lateralmente,e também para trás por movimento angular dinâmico acionado com o giro dovolante para um lado. Os discos que angulariam olhando para trás são os dolado externo da curva, e voltariam a olhar exclusivamente para o lado quando ovolante voltasse para posição "em frente".

Este invento também tem por objeto o sistema dinâmico de angulaçãodo disco, que é um mecanismo composto de cabos, correntes, molas, polias,cápsulas, rolamentos. Podemos considerar que os discos estejam verticais ouinclinados, pois este mecanismo é duplo, tanto para angulação horizontal dodisco (deslocamento no plano horizontal), e para angulação vertical do disco(deslocamento no plano vertical). Dependendo do projeto, pode haver os doistipos dinâmicos de angulação do disco, ou apenas um, seja angulaçãodinâmica vertical ou horizontal. Para os discos dianteiros: o disco apoia o seueixo nos rolamentos, que apóiam-se em uma cápsula esférica, vazada em seumeridiano, onde passa o disco, e esta cápsula, por sua vez, apóia-se emrolamentos que apóiam-se em outra cápsula esférica, vazada no meridiano, poronde passa o disco, e que apóia-se fixamente na barra de apoio horizontal comextremidades nos mancais A e B. Da cápsula esférica mais interior, saem duasarmações horizontais tipo garfo, dois ramos ligados a cada hemisfério dacápsula interna, na altura do equador do disco, uma para frente e uma paratrás. Na extremidade do garfo anterior, fixa-se um cabo, que passa por umsistema de polias e se liga ao disco coaxial ao eixo do volante. Na extremidadedo garfo posterior, fixa-se uma mola que se fixa a uma estrutura fixa do veículo.Com o giro do volante, ele gira os discos coaxiais ao eixo do volante, e tracionacabos que passam por polias, que giram a armação tipo garfo anteriorhorizontalmente, rodando-o e realizando o movimento angular dinâmico dodisco. Com o retorno do volante na posição "em frente", o disco volta para aposição original com a ajuda das molas. Para os discos traseiros, o projeto éanálogo, e são invertidas as posições anterior por posterior, e vice-versa. Como giro do volante para a direita, o disco dianteiro da esquerda se anguladinamicamente para trás, e o disco traseiro da esquerda se anguladinamicamente para frente, modificando as direções dos vetores horizontais,alterando a resultante centrípeta. O disco traseiro pode permanecer semangulaçao dinâmica ou se angulando dinamicamente para frente, dependendoda adaptação do projeto para qual resultado se deseja chegar. Quando ovolante está em posição "em frente", os discos olham exclusivamente para oslados. A figura 25 mostra o esquema de uma unida, de angulaçao de disco: a)volante; b) eixo do volante; c) disco do eixo do volante; d) cabo; e) polias; f)garfo anterior; g) cápsula interna; h) rolamentos; i) disco; j) eixo do disco; k)cápsula externa; I) barra horizontal; m) mancai A; n) mancai B; o) garfoposterior; p) mola. Quando usado na angulaçao dinâmica do disco no sentidovertical, ou seja, mudando o ângulo de inclinação do disco em relação àvertical, o mecanismo é o mesmo que o utilizado na angulaçao horizontal. Oque é acrescentada, é a colocação do par de garfos na cápsula esférica internanas posições verticais. Inicialmente o disco está na vertical, e os garfos ficamna posição doze e seis horas (analogamente aos ponteiros de um relógio naeixo flsemelhante ao descrito para a angulaçao horizontal, mas adaptados pararealizar a angulaçao vertical, exclusivamente.

Outra adaptação se refere a possibilitar o toque simultâneo do anel aoeixo principal e ao disco. Quando há angulaçao dinâmica horizontal, taladaptação é desnecessária, pois durante a angulaçao horizontal, o toqueocorre durante todo o tempo. O mesmo não ocorre com a angulaçao vertical.Então, o eixo principal se fixa ao cone por intermédio de uma estrutura tipofresa, usada em furadeiras, que permite rotação de um eixo flexível,possibilitando mudança da direção entre as duas extremidades, no caso o conedentado e o eixo principal. Outras adaptações são os eixos primário esecundário do conjunto cilindro fixos a uma armação presa aos garfos verticais,garantindo a rotação sincronizada do disco, garfos, armação dos eixos primárioe secundário, cilindro e eixo principal.

Assim, os dois movimentos de angulação ocorrem simultaneamentequando usados os sistemas de angulação horizontal e vertical do disco, ambosdependentes do giro do volante. Podem ocorrer variações nas relações dosdiscos coaxiais do volante, entre os dois sistemas, acentuando mais umaangulação do que a outra. Até aqui, o sistema de controle é puramentemecânico. Outra possibilidade é o controle eletrônico das angulações horizontale vertical do disco do EVD por uma central que recebe informações desensores indicativos de velocidade, inclinação da pista, giro do volante, sensorde derrapagem, principalmente, através de software próprio. Esta centralaciona eletronicamente o quanto deve cada disco angular vertical ehorizontalmente. Podem ser conseguidas angulações dinâmicas que variam depara cima até para baixo em diversos graus, passando por horizontal, o mesmoocorrendo no plano horizontal que pode variar de para frente até para trás,passando por posição olhando perpendicularmente para o eixo longitudinal doveículo. Estes movimentos podem ser exclusivamente verticais,exclusivamente horizontais ou conjugados, e ser individualizados em cadadisco. Por exemplo, em arrancadas em trajeto retilíneo, os discos referentes àsrodas de tração do veículo podem se angular dinamicamente de forma a obtermaior força vertical para baixo, melhorando a tração e diminuindo a ocorrênciade "cantada de pneu" por patinação do pneu no piso, que melhora desempenhoe diminui desgaste de componentes do veículo, e que seria diminuída aangulação dinâmica com a diminuição da necessidade de aumento deaderência destes pneus. Outro exemplo é em lanchas de competição develocidade, que quando sobem acima do limite de segurança para fora daágua, aumentariam a força vertical para baixo para descer a lancha, evitandoacidentes. Outro exemplo, ainda, seria em uso de embarcações submarinas eastronaves, que na necessidade de mudança de trajetória "horizontal"angulariam os discos para mudar trajetória sem necessidade de consumo deenergia extra para a mudança de direção.

Para veículos tipo embarcações náuticas de superfície ou submersas,aeronaves ou astronaves, podem existir oito unidades básicas. Quatrounidades básicas na proa e quatro na popa, dois superiores, e dois inferiores,formando os pares superiores e inferiores, respectivamente, considerando alinha média horizontal da embarcação, cada qual dispondo de um discoinclinado quarenta e cinco graus para baixo e para cima, os discos superiores eos inferiores, respectivamente, formando imagem em espelho, de forma a gerara resultante tridimensional que se desejar, acionada ou por um motor central,ou por motores individuais, sejam elétricos, ou a combustão, ou secundários aogiro de um sistema de captura aerodinâmico, hidrodinâmico ou solar, nos casosde veículos inerciais.

Nos casos em que o EVD não está ligado ao eixo das rodas, e éacionado por motor, ele pode gerar o momento de inércia nos discos de formaindependente ao movimento do veículo, e pode gerar estabilização com oveículo parado, ou uma estrutura fixa ou móvel que se queira estabilizar. Aestabilização de objetos quaisquer parados pode ocorrer por criação de forçavertical para baixo, força horizontal para o sentido que se desejar, ou ainda,força vertical para cima. A força vertical para cima é conseguida com ainversão de giração do disco ou montando o sistema deatenuação/redirecionamento de forças no outro lado do disco, no mancai B, emespelho ao que seria normalmente posto junto ao mancai A. esta novadisposição atenuaria ou redirecionaria o braço que gera a força vertical parabaixo, deixando prevalecer o braço que gera a força vertical para cima dobinário de forças. Também há necessidade de adicionar um segundo motor aser ligado nos cabos, molas e correntes do conjunto cilindro, realizandodeslocamento do conjunto cilindro, e assim, modulando o sistema, quando osistema não for modulado manualmente.A criação da força vertical para baixo e a força centrípeta para o interiorda curva são devidas ao efeito giroscópico ao qual o disco está submetido. Oefeito giroscópico se inicia com a giração do disco (com sentido de giração dodisco o mesmo das rodas, no caso de veículos automotores), que geramomento de inércia orientado para baixo e para o lado externo mais próximodo carro. Tal efeito ocorre com as próprias rodas do veículo, mas de forma sutilnão ampliada e não modulada, de maneira desprezível, sobretudo em veículosesportivos.

Claims (14)

1.) "ESTABILIZADOR VEICULAR DINÂMICO" (EVD), composto por um sistemade engrenagens, eixos, cabos, molas, discos, anéis, rolamentos, caracterizado pelofato da captura, transmissão, amplificação e modulação da energia cinética do eixodas rodas de um veículo em movimento e a sua transmissão a um disco inclinado emrelação à vertical responsável pela criação de força vertical para baixo;

2.) "ESTABILIZADOR VEICULAR DINÂMICO" (EVD), composto por um sistemade engrenagens, eixos, cabos, molas, discos, anéis, rolamentos, caracterizado pelofato da captura, transmissão, amplificação e modulação da energia cinética do eixodas rodas de um veículo em movimento, e a sua transmissão a um disco inclinado emrelação à vertical responsável pela criação de força centrípeta quando o veículo realizacurvas;

3.) "ESTABILIZADOR VEICULAR DINÂMICO" (EVD), de acordo com asreivindicações 1 e 2, caracterizada pelo fato do uso de titânio, cerâmico e/oucompostos de carbono para sua fabricação;

4.) "CONJUNTO CILINDRO", de acordo com as reivindicações 1 e 2, compostopor um cilindro vazado em seu eixo central por onde passa um eixo primário, umpertuito paralelo e diferente ao seu eixo central por onde passa um eixo secundário,um anel que gira livremente em uma câmara aberta lateralmente, cabos e correntesfixados em ambas as faces planas fixados a estruturas fixas e ao eixo do volante,caracterizado pelo fato de que os movimentos do anel que gira e do conjunto inteiro detranslação ao longo de seus eixos ocorrem de forma independente e complementaresna função de transmissão e modulação da energia cinética capturada do eixo dasrodas e transmitida ao disco inclinado do estabilizador veicular dinâmico;

5.) "CONJUNTO CILINDRO", de acordo com as reivindicações 1, 2 e 4,caracterizado pelo fato de ser constituído por peças que encaixam-seseqüencialmente para a formação do conjunto de forma rápida, fácil e segura;

6.) processo de montagem do conjunto cilindro de acordo com a reivindicação 5caracterizado pelo fato de que o encaixe das peças seqüencialmente resulta noconjunto cilindro montado;

7.) processo de montagem do conjunto cilindro no veículo via superiorcaracterizado pelo fato de que ele seja instalado no veículo de forma rápida, segura,eficaz e funcional;7.) processo de montagem do conjunto cilindro no veículo via inferiorcaracterizado pelo fato de que ele seja instalado no veículo de forma rápida, segura,eficaz e funcional;

8.) sistema de atenuação de forcas por dissipação de energia, de acordo comas reivindicações 1, 2, constituído por molas, hastes e articulações flutuantes e fixascaracterizado pelo fato de que absorvam energia indesejável que gera força verticalpara cima e centrífuga do binárío de forças no eixo do disco, anulando-as parcial outotalmente;

9.) sistema de reorientação de energia, de acordo com as reivindicações 1, 2,constituído por molas, hastes e articulações flutuantes e fixas caracterizado pelo fatodeque reorientam a energia indesejável que gera força vertical para cima e centrífugado binárío de forças no eixo do disco, reorientando-as para vertical para baixo ecentrípeta, respectivamente;

10.) utilização de "ESTABILIZADOR VEICULAR DINÂMICO", de acordo com asreivindicações 1, a 9, em veículos automotores terrestres de duas, três, quatro ou maisrodas, em embarcações marítimas de superfície e submersas, aeronaves, astronaves,ou em veículos inerciais não automotores, caracterizada pelo fato de gerar forçaresultante tridimensional dependendo de forças verticais para cima e para baixoconforme se desejar, e também horizontais centrípeta ou centrífuga conforme sedesejar, para influenciar a trajetória tridimensionalmente conforme desejo;

11.) utilização de "ESTABILIZADOR VEICULAR DINÂMICO", de acordo com asreivindicações 1 a 9, em estruturas estáticas que se queira estabilizar, com o uso deum motor a produzir a energia cinética primeira a movimentar das engrenagens aodisco do EVD, e uso de segundo motor conectado ao conjunto cilindro por seus cabose molas, de forma a modular o sistema;

12.) sistema dinâmico de angulação horizontal do disco do estabilizador veiculardinâmico, de acordo com as reivindicações de 1 a 9, consistente por um sistema deduas cápsulas esféricas concêntricas e seus rolamentos, que acomodam no interior dacápsula interna o eixo do disco, e é conectada à cápsula esférica interna em umsistema de dois garfos horizontais, cabos e molas que giram-na, e com a cápsulaexterna fixada na barra horizontal entre os mancais A e B, caracterizada pelo fato deque permite o disco realizar giro adicional vertical, de forma a olhar em diversos grausentre para trás e para frente (a sua face mais interna), modificando a direção do vetor

13.) sistema dinâmico de angulação vertical do disco do estabilizador veiculardinâmico, de acordo com as reivindicações de 1 a 9, consistente por um sistema deduas cápsulas esféricas concêntricas e seus rolamentos, que acomodam no interior dacápsula interna o eixo do disco, e é conectada à cápsula esférica interna em umsistema de dois garfos, cabos e molas que giram-na, e com a cápsula externa fixadana barra horizontal entre os mancais A e B, caracterizada pelo fato de que permite odisco realizar giro adicional vertical, mudando a inclinação vertical do disco, de forma afazê-lo olhar em diversos graus entre horizontal para baixo e para cima(a sua facemais interna), modificando o vetor força vertical em módulo de acordo com o giro dovolante;

14.) armação do sistema dinâmico de angulação vertical do disco doestabilizador veicular dinâmico, de acordo com as reivindicações de 1 a 9 e 13,consistente pela fresa entre o cone dentado e o eixo principal, e por um conjunto rígidofixado nos garfos verticais, que suporta os eixos primário, secundário do conjuntocilindro, extremo superior do eixo principal, caracterizado pelo fato de que ele mantémo anel do conjunto cilindro em contato simultâneo com o eixo principal e o disco com aocorrência de angulação dinâmica horizontal do disco.