Sistemas Automotivos - Suspensões II

Amortecedores

A não ser que haja um dispositivo de amortecimento, a mola de um carro aumentará e dissipará a energia absorvida em um impacto de maneira descontrolada. A mola continuará oscilando na sua freqüência natural até que toda a energia originalmente aplicada a ela seja dissipada. Uma suspensão constituída apenas de molas tornaria o rodar bem balançante e, dependendo do terreno, seria impossível controlar o carro.

Para isso existe o amortecedor, um dispositivo que controla o deslocamento indesejado da mola através de um processo conhecido como amortecimento. Os amortecedores reduzem a magnitude dos deslocamentos oscilatórios. Isso ocorre quando o equipamento transforma a energia cinética do movimento da suspensão em calor, energia essa que é dissipada através do fluido hidráulico. Para entender como isso funciona, é melhor olharmos o amortecedor por dentro e conhecermos sua estrutura e função.

Um amortecedor é basicamente uma bomba de óleo localizada entre o chassi do carro e as rodas. A parte superior do amortecedor se fixa ao chassi (por exemplo, o peso suspenso), enquanto a parte inferior se fixa ao eixo, próximo à roda (por exemplo, peso não-suspenso). Em um tipo de dois tubos, um dos mais comuns, a parte de cima é fixa à uma haste, que, por sua vez, está ligada a um pistão. Ele está inserido em um tubo cheio de fluido hidráulico. O tubo interno é conhecido como tubo de pressão. Já o externo é conhecido como tubo de reserva. Este último armazena o excesso do fluido hidráulico.

Quando a roda do carro encontra um obstáculo na via, a mola se comprime e se distende. A energia dela é transferida para o amortecedor através da parte de cima e vai seguindo através da haste para dentro do pistão. Os orifícios no pistão permitem que o fluido passe através dele e ele se mova para cima e para baixo no tubo de pressão. Como os orifícios são relativamente pequenos, somente uma pequena quantidade de fluido passa sob grande pressão. Isso faz com que o pistão desacelere, o que por sua vez desacelera a mola.

Os amortecedores trabalham em dois ciclos - o de compressão e o de distensão. O ciclo da compressão ocorre quando o pistão se move para baixo, comprimindo o fluido hidráulico na câmara abaixo. Já o ciclo da extensão ocorre quando o pistão se move na direção do topo do tubo de pressão, comprimindo o fluido na câmara acima. Um carro comum ou uma picape terão maior resistência durante o ciclo da extensão do que no ciclo da compressão. Considerando isso, o ciclo da compressão controla o deslocamento do peso não-suspenso do veículo, enquanto o de distensão controla o mais pesado, o suspenso.

Todos os amortecedores modernos são sensíveis à velocidade: quanto mais rápido a suspensão se movimenta, mais resistência o amortecedor fornece. Isso permite aos amortecedores que se ajustem às condições da estrada e que controlem todos os movimentos indesejados que possam ocorrer em um veículo em marcha, incluindo balanço, oscilação, mergulho na frenagem e agachamento na aceleração.

Colunas de suspensão e barras estabilizadoras

Uma outra estrutura de amortecimento bastante comum é a coluna de suspensão, mais conhecida por suspensão MacPherson. Trata-se de um amortecedor montado dentro da coluna e geralmente de uma mola helicoidal externa a ela. As colunas de suspensão têm duas funções: elas fornecem uma função de amortecimento como os amortecedores e, também, apoio estrutural para a suspensão do veículo. Isso significa que a coluna de suspensão faz mais do que os amortecedores, que não suportam o peso do veículo - eles somente controlam a velocidade na qual o peso é transferido em um carro, mas não o peso em si.

Projeto de uma coluna de suspensão

Uma vez que os amortecedores e as colunas de suspensão têm muito a ver com a estabilidade do carro, ambos podem ser considerados os pontos críticos de segurança. Amortecedores e colunas gastas podem permitir uma excessiva transferência veículo-peso de um lado para outro e de frente para trás. Isso reduz a capacidade do pneu em aderir ao solo, bem como a estabilidade e o desempenho na frenagem .

As barras anti-oscilação (também conhecidas como barras estabilizadoras) são usadas junto com as colunas de suspensão ou braços triangulares para fornecer estabilidade adicional ao veículo em movimento. Essa barra é uma haste metálica, que se estende sobre todo o eixo e se conecta a cada um dos lados da suspensão.

Barras estabilizadoras

Quando a suspensão em uma roda se move para cima e para baixo, a barra estabilizadora transfere o movimento para a outra roda. Isso faz com que o carro ande mais nivelado lateralmente e com menos inclinação nas curvas, isto é, evita que o carro role sobre a sua suspensão nas curvas. Por esse motivo, quase todos os carros possuem as barras estabilizadoras instaladas como item de série. No entanto, caso não estejam colocadas, os kits tornam fácil a instalação a qualquer momento.

Outra utilidade das barras estabilizadoras é permitir que o carro tenha molas mais macias, para maior conforto de rodagem, sem que sofra os efeitos da inclinação nas curvas.

Tipos de suspensão Até agora, as nossas discussões se concentraram no modo como as molas e amortecedores atuam sobre a roda. Só que as quatro rodas de um carro funcionam juntas em dois sistemas independentes - as duas rodas fixadas pelo eixo dianteiro e as duas rodas fixadas pelo eixo traseiro o que significa que o carro pode ter tipos diferentes de suspensão na frente e atrás. Isso significa que um único eixo rígido pode conter as duas rodas ou elas podem se mover independentemente. O primeiro arranjo é conhecido como sistema de eixo rígido, enquanto o segundo é conhecido como sistema independente.

As suspensões dianteiras de eixo rígido, como o nome diz, possuem um rígido eixo ao qual se montam as rodas da frente. Basicamente, ele se parece com uma barra sólida sob a parte dianteira do carro, mantida no lugar pelo feixe de molas e amortecedores. Comuns em picapes, as suspensões dianteiras por eixo rígido não são usadas em carros há muitos anos.

Em um sistema independente de suspensão dianteira, as rodas podem se mover independentemente. A coluna MacPherson, desenvolvida em 1947 por Earle S. McPherson, da General Motors, é o sistema de suspensão dianteira mais utilizado, especialmente em carros originados na Europa.

A coluna MacPherson combina um amortecedor e uma mola helicoidal numa mesma peça. Isso faz com que o sistema de suspensão seja mais compacto e leve, podendo ser usado em veículos com tração nas rodas dianteiras.

A suspensão do tipo braços triangulares superpostos é um outro tipo comum de suspensão dianteira independente.

Foto cortesia de Honda Motor Co, Ltd. Suspensão do tipo braços triangulares superpostos no Honda Accord Coupe 2005

Uma vez que há várias configurações diferentes possíveis, esse projeto usa dois braços triangulares para localizar a roda. Cada braço triangular, que possui dois pontos de articulação no chassi e um ponto de articulação na roda, possui um amortecedor e uma mola helicoidal para absorver vibrações. As suspensões desse tipo permitem maior controle sobre o ângulo de cambagem da roda, que mostra o grau no qual as rodas se inclinam para dentro ou para fora. Elas também ajudam a minimizar a rolagem ou o balanço e proporcionam uma direção mais firme. Por causa dessas características, a suspensão por braços triangulares superpostos é comum na dianteira dos carros grandes.

Vamos observar as suspensões traseiras mais comuns.

Feixe de molas

Se um eixo rígido interliga as rodas traseiras de um carro, então a suspensão geralmente é bem simples - baseada tanto no feixe de molas como na mola helicoidal. Naquele, o feixe se prende diretamente no eixo. As pontas se fixam no chassi e o amortecedor fica preso ao grampo que firma a mola no eixo. Por muitos anos, os fabricantes americanos de carros preferiam esse projeto devido à sua simplicidade.

O mesmo projeto básico pode ser obtido com as molas helicoidais substituindo as lâminas. Neste caso, a mola e o amortecedor podem ser fixados como uma peça única ou componentes separados. Quando eles estão separados, as molas podem ser bem pequenas, o que reduz o espaço que a suspensão ocupa.

Se ambas as suspensões dianteira e traseira são independentes, todas as rodas são fixadas e suspensas individualmente. Isso resulta naquilo que os anúncios de carros informam como "suspensão independente nas quatro rodas". Qualquer suspensão que possa ser usada na dianteira do carro pode ser usada também na traseira. As versões dos sistemas dianteiros independentes descritos na seção anterior podem ser encontrados nos eixos traseiros. É claro que, na parte traseira do carro, a caixa de direção - o conjunto que inclui o pinhão e permite que as rodas sejam viradas de um lado para o outro - é inexistente. Isso significa que as suspensões traseiras independentes podem ser versões simplificadas das dianteiras, apesar de os princípios básicos serem os mesmos.