Foto cortesia de Honda Motor Co., Ltd. Sistema de suspensão de braços triangulares superpostos no Honda Accord Coupe 2005

Transcrição

1 Introdução Quando as pessoas pensam sobre o desempenho de um automóvel, geralmente vem à cabeça potência, torque e aceleração de 0 a 100 km/h. No entanto, toda a força gerada pelo motor é inútil se o motorista não puder controlar o carro. Por isso, os engenheiros automobilísticos voltaram sua atenção para o sistema de suspensão quase ao mesmo tempo em que dominaram a fundo o motor de combustão interna a 4 tempos. Foto cortesia de Honda Motor Co., Ltd. Sistema de suspensão de braços triangulares superpostos no Honda Accord Coupe 2005 A função da suspensão de carro é maximizar o atrito entre os pneus e o solo, de modo a fornecer estabilidade na direção com bom controle e assegurar o conforto dos passageiros. Neste artigo veremos como as suspensões evoluíram ao longo dos anos e qual deve ser o futuro das mesmas. Se as estradas fossem perfeitamente planas, sem irregularidades, as suspensões não seriam necessárias. Entretanto, elas estão longe de serem perfeitas. Até mesmo as recém-pavimentadas possuem desníveis tênues, que podem interagir com as rodas do carro. São essas imperfeições que transmitem força às rodas. De acordo com as leis de deslocamento de Newton, todas as forças possuem tanto magnitude como direção. Uma ondulação no solo faz com que a roda se mova para cima e para baixo, perpendicularmente à superfície. A magnitude, é claro, vai depender de a roda atingir uma grande ondulação ou uma partícula minúscula. Em ambos os casos, ela sofre uma aceleração vertical quando passa sobre a imperfeição. Sem uma estrutura que intervenha, toda a energia vertical das rodas é transferida para o chassi, que se move na mesma direção. Numa situação dessas, as rodas podem perder completamente o contato com o solo. Então, sob a força da gravidade, elas podem bater no chão. Você precisa de um sistema que irá absorver a energia da roda acelerada verticalmente, permitindo que o chassi e o corpo permaneçam inalterados enquanto as rodas seguem as ondulações do solo.

2 O estudo das forças que agem sobre um carro em movimento é chamado de dinâmica veicular. Você precisa conhecer alguns desses conceitos para entender porque a suspensão é necessária. Muitos engenheiros de automóveis consideram a dinâmica de um carro em movimento sob duas perspectivas: rodagem - capacidade do carro em passar sobre todas as ondulações com suavidade comportamento - capacidade do carro em acelerar, frear e fazer curvas com segurança Essas duas características podem ser descritas em três importantes princípios - isolamento do solo, adesão ao solo e capacidade de curva. O quadro abaixo descreve esses princípios e como os engenheiros tentam solucionar os desafios de cada um. Princípio Definição Objetivo Solução Isolamento do solo Adesão ao solo Capacidade de curva A capacidade do veículo em absorver ou isolar o impacto com o solo do compartimento dos passageiros. A proporção em que o carro está em contato com a superfície do solo em várias mudanças de direção e em linha reta. Por exemplo: o peso do carro irá se deslocar dos pneus traseiros para os pneus dianteiros durante a frenagem. Como a parte frontal do carro se inclina na direção do solo, este tipo de deslocamento é conhecido como "mergulho". O efeito oposto - "agachamento" - ocorre durante a aceleração que desloca o peso do carro dos pneus dianteiros para trás. A capacidade do veículo em trafegar em uma trajetória curva. Permitir que o veículo trafegue sem perturbação enquanto estiver percorrendo solos ásperos. Manter os pneus em contato com o solo, porque é o atrito entre os pneus e o solo que afeta a capacidade do veículo de andar, frear e acelerar. Minimizar a inclinação da carroceria que ocorre quando a força centrífuga na curva o veículo para fora pelo seu centro de gravidade, elevando um lado do carro e abaixando o lado oposto. Absorver energia dos obstáculos do solo e dissipá-la sem causar oscilação indevida no veículo. Minimizar a transferência do peso do veículo de um lado para outro e de frente para trás, pois essa transferência reduz a adesão dos pneus ao solo. Transferir o peso do carro durante as curvas do lado mais baixo do carro para o mais alto. A suspensão do carro, com todos os seus componentes, fornece todas as soluções descritas. Vamos observar as partes de uma suspensão a partir da foto maior do chassi, até os componentes individuais, embaixo, que tornam a suspensão apropriada.

3 O chassi A suspensão do carro é, na verdade, parte do chassi. Ele abrange todos os importantes sistemas localizados na parte inferior do carro. Esses sistemas incluem: Chassi o chassi - componente estrutural destinado a carregar o peso que sustenta o motor e a carroceria. Estes, por sua vez, são sustentados pela suspensão; o sistema de suspensão - arranjo que sustenta o peso, absorve e amortece impactos e ajuda a manter o contato dos pneus; o sistema de direção - mecanismo que possibilita que o motorista guie e direcione o veículo; os pneus e as rodas - componentes que tornam possível o deslocamento do veículo através da aderência e/ou atrito com o solo. Logo, a suspensão é nada mais que um dos sistemas mais importantes do veículo. Tendo memorizado a foto maior, vamos aos três componentes fundamentais de qualquer suspensão: molas, amortecedores e barras estabilizadoras. Molas Os sistemas atuais de molas são baseados em um dos quatro projetos básicos: molas helicoidais - esse é o tipo mais comum de mola e é, em essência, uma barra de torção de alta capacidade, enrolada em volta do seu eixo. As molas helicoidais se comprimem e expandem, para absorver o deslocamento das rodas;

4 Foto cortesia de Car Domain Molas helicoidais feixe de molas - este tipo de mola consiste em várias camadas de metal (chamadas "lâminas") colocadas juntas para atuarem como uma única peça. Os feixes de molas foram usados inicialmente em carruagens puxadas por cavalos e eram encontradas na maioria dos carros Feixe de molas americanos até Até hoje, eles são usados em muitas picapes e veículos pesados; barras de torção - as barras de torção utilizam as propriedades de torção de uma barra de aço para obter o desempenho parecido com o de uma mola helicoidal. O seu funcionamento ocorre do seguinte modo: uma extremidade da barra é fixada no chassi do veículo e a outra é fixada ao braço traingular, que atua como uma alavanca que se movimenta perpendicularmente à barra de torção. Quando a roda atinge um obstáculo, o deslocamento vertical é transferido ao braço triangular e, depois, através da ação de alavanca, à barra de torção. Esta então se torce ao longo do seu eixo para prover a força de mola. Os fabricantes de carros europeus usaram amplamente este sistema nas décadas de 1950 e 1960, assim como a Packard e a Chrysler nos Estados Unidos (e no Brasil, nos Dodge Dart e Charger); são usadas também em outras partes do carro, como manter as tampas de porta-malas abertas, visto na foto abaixo; Barra de torção molas pneumáticas - consistem em uma câmara cilíndrica de ar e são posicionadas entre a roda e o carro, usando as compressivas qualidades do ar para absorver as vibrações da roda. Esse conceito tem mais de um século e podia ser encontrado em bigas puxadas por cavalos. Nessa época, as molas pneumáticas eram feitas de diafragmas de couro cheios de ar, muito parecidos com foles. Elas foram substituídas por molas pneumáticas de borracha moldada nos anos 30;

5 Molas pneumáticas Dependendo do lugar onde estão localizadas as molas em um carro - por exemplo, entre as rodas e o chassi - os engenheiros muitas vezes acham conveniente falar em massa suspensa e a massa não-suspensa. Molas: massa suspensa e massa não suspensa A massa suspensa é a massa do veículo sustentada pelas molas, enquanto que a massa não-suspensa é definida como a que fica entre o solo e as molas de suspensão. A dureza das molas afeta o modo como a massa suspensa reage enquanto o carro está sendo dirigido. Os carros suspensos de uma forma mais solta, tais como os de luxo, podem absorver bastante os obstáculos e oferecer um rodar muito suave. No entanto, um carro desses é propenso a "mergulhar" e "agachar" durante a frenagem e aceleração. Tende, ainda, a rolar ou se inclinar nas curvas. Os carros de suspenão mais firme, como os esportivos, são menos agradáveis em estradas de piso mais irregular, mas eles minimizam bastante os movimentos da carroceria. Isso significa que eles podem ser dirigidos vigorosamente até mesmo nas curvas. Então, enquanto as molas parecem dispositivos simples, projetá-las e implementá-las em um carro para conciliar conforto com a estabilidade é uma tarefa complexa. Para tornar as coisas ainda mais difíceis, as molas não oferecem sozinhas um rodar perfeitamente suave. Por quê? Porque as molas são ótimas para absorver energia, mas não tão boas para dissipá-la. Outras estruturas, conhecidas como amortecedores, são necessárias para fazer isso.