Sistema de freio hidropneumático para plataforma urbana de 7 toneladas

O projeto foi desenvolvido para uma fabricante de veículos comerciais com atuação em caminhões leves, médios e pesados e ônibus urbanos e rodoviários, com forte presença industrial em Minas Gerais e na América Latina. O contexto era a evolução de uma plataforma de veículos comerciais de 7 toneladas voltada a aplicações urbanas e mistas, com exigência crescente de segurança veicular, conforto do motorista e eficiência operacional. A montadora possui centros de desenvolvimento com foco em inovação, segurança e robustez para uso severo, o que elevou o nível de exigência técnica sobre o sistema de freios. A LUZA foi contratada a partir de 2021 para apoiar especificamente o desenvolvimento do sistema de freio hidropneumático desta plataforma, integrando-se às equipes internas de Engenharia de Produto, Sistemas Veiculares e Integração Veicular. O escopo incluía desde a definição da arquitetura do sistema até o detalhamento técnico para fabricação e suporte aos ensaios de validação. As restrições principais eram: atender requisitos normativos e de homologação, garantir desempenho consistente em diferentes condições de carga, e viabilizar um layout compatível com o chassi 7T e com a arquitetura de powertrain e suspensão já definidas. A operação industrial demandava ainda soluções com boa manutenibilidade e facilidade de montagem em linha.

O desafio de negócio e técnico estava em viabilizar um sistema de freio hidropneumático para um veículo comercial de 7 toneladas que atendesse simultaneamente segurança, conforto de condução e robustez para aplicação urbana severa. A montadora buscava garantir desempenho de frenagem consistente em diferentes condições de carga (parcial e nominal), mantendo esforço no pedal em níveis aceitáveis para reduzir fadiga do motorista e aumentar a dirigibilidade em tráfego intenso. A ausência de um sistema bem balanceado poderia resultar em riscos de segurança, dificuldades de homologação e maior desgaste de componentes, com impacto direto em custos de garantia, imagem de marca e competitividade frente a outras fabricantes de caminhões e ônibus. Tecnicamente, o sistema precisava ser integrado a um conjunto complexo de subsistemas: ABS existente, freio de estacionamento, arquitetura de chassi 7T, powertrain e suspensão. As principais travas incluíam: equilíbrio fino entre servoassistência pneumática e atuação hidráulica, controle de variações de desempenho em carga máxima, compatibilização de layout com o espaço disponível no chassi e garantia de estanqueidade em circuitos hidráulico e pneumático. Além disso, era necessário assegurar atendimento aos requisitos de segurança funcional e de homologação, sem comprometer o cronograma de desenvolvimento do veículo.

Nossa abordagem combinou engenharia de sistemas veiculares, detalhamento 3D/2D e visão prática de integração em veículo comercial. Iniciamos com um diagnóstico das premissas de projeto: massa do veículo de 7 toneladas, faixa de carga útil, requisitos de frenagem e limites de esforço no pedal definidos pela montadora. A partir daí, estruturamos a arquitetura do sistema hidropneumático, adotando servoassistência pneumática para reduzir o esforço do motorista sem perder sensibilidade de pedal. Dimensionamos o servo-freio e o cilindro mestre considerando balanço entre curso de pedal, pressão hidráulica e capacidade dos circuitos, assegurando atendimento às metas de desempenho e conforto. Em seguida, detalhamos as interfaces com o sistema ABS, incorporando requisitos de segurança funcional e garantindo que as estratégias de controle do ABS pudessem atuar de forma eficaz com o novo conjunto hidropneumático. Desenvolvemos a modelagem 3D do conjunto de freio e o layout no chassi 7T, utilizando o estudo de interferências com powertrain e suspensão para definir o melhor posicionamento de componentes, evitando conflitos em montagem e operação. A roteirização das linhas hidráulicas e pneumáticas foi pensada para minimizar comprimentos críticos, reduzir pontos de potencial vazamento e facilitar inspeção e manutenção. A partir do modelo 3D consolidado, geramos os desenhos 2D de fabricação e montagem e a lista técnica de componentes (BOM), consolidando o pacote de engenharia. Na fase de validação, apoiamos a definição e análise de ensaios de eficiência de frenagem em diferentes cargas, estabilidade direcional sob frenagem, estanqueidade de ambos os circuitos, resposta dinâmica do servoassistido e durabilidade térmica, refinando pontos de projeto conforme evidências de teste.

Os resultados do projeto se materializaram em um sistema de freio hidropneumático estável, robusto e alinhado às premissas de segurança e operação da montadora. A plataforma de 7 toneladas passou a contar com um conjunto de freio com desempenho consistente em diferentes condições de carga, tanto parcial quanto nominal, o que contribui para previsibilidade de resposta e maior controle do veículo em manobras de frenagem urbana e rodoviária. A adoção e o correto dimensionamento da servoassistência pneumática proporcionaram redução do esforço no pedal, melhorando o conforto do motorista em uso contínuo e ajudando a manter a dirigibilidade mesmo em aplicações severas. O sistema foi desenvolvido em conformidade com os requisitos de segurança e homologação exigidos para o segmento, apoiando a estratégia da empresa de caminhões leves e pesados de manter seus padrões de segurança veicular. O layout definido pela LUZA, baseado em modelagem 3D, estudos de interferência e roteirização criteriosa das linhas, resultou em uma arquitetura mais limpa e organizada, facilitando processos de montagem em linha e acesso para manutenção. A entrega integrada de arquitetura, detalhamento 3D/2D, BOM e suporte à validação deixa a montadora com uma base de engenharia sólida para evoluções futuras da plataforma e para replicação de conceitos em outras aplicações de veículos comerciais.

A LUZA atuou com um especialista dedicado, integrado às equipes de engenharia do cliente, cobrindo desde o conceito até o suporte à validação do sistema de freio hidropneumático na plataforma de 7 toneladas. As principais frentes de entrega foram: Arquitetura e concepção do sistema: Definição do conceito hidropneumático com servoassistência pneumática, estabelecendo a lógica de atuação combinada entre circuito hidráulico e pneumático. Dimensionamento do servo-freio e do cilindro mestre, considerando massa do veículo, capacidade de carga e metas de esforço no pedal. Integração funcional com o sistema ABS existente, definindo interfaces e requisitos de compatibilidade. Estratégia de redundância e segurança funcional aplicada ao sistema de freio de serviço. Compatibilização com o freio de estacionamento para garantir coerência de arquitetura e operação segura.

Desenvolvimento técnico e integração veicular: Modelagem 3D completa do conjunto de freio. Definição de layout no chassi 7T, posicionando componentes principais e conexões. Roteirização das linhas hidráulicas e pneumáticas, com atenção a caminhos, fixação e proteção. Estudo de interferências com powertrain e suspensão para evitar conflitos de montagem e operação. Geração de desenhos 2D de fabricação e montagem, preparados para uso em chão de fábrica. Elaboração da lista técnica de componentes (BOM) do sistema de freio.

Suporte à validação e testes: Apoio aos planos e análises de testes de eficiência de frenagem, estabilidade direcional, estanqueidade, resposta dinâmica do servoassistido e durabilidade térmica.

Todo o trabalho foi conduzido em alinhamento com as áreas de Engenharia de Produto, Sistemas Veiculares, Integração Veicular, Desenvolvimento de Layout e Detalhamento Técnico 3D/2D do cliente.