Tópicos:
- Funcionamento geral do sistema de suspensão
- McPherson
- Suspensão de bobina
- Primavera constante
- Suspensão de folhas
- Suspensão a ar
- Mola de torção
- Suspensão hidropneumática
Funcionamento geral do sistema de suspensão:
O objetivo do sistema de suspensão é absorver da melhor forma possível os movimentos de condução sobre irregularidades na superfície da estrada, para que seja mantido o máximo conforto de condução. A aderência à estrada também influencia a suspensão. Se a suspensão for muito flexível (pense nos carros americanos antigos), o comportamento na estrada será muito pior do que um carro com suspensão rígida. Isso ocorre porque um carro muito flexível perde a aderência quando ricocheteia (por exemplo, ao frear bruscamente ou fazer curvas fechadas). A pressão dos pneus na superfície da estrada com uma roda suspensa é muito menor do que uma roda comprimida e, portanto, deslizará muito mais rápido. Ao fazer curvas fechadas em alta velocidade, a chance de estourar também será muito alta, pois a aderência dos pneus na parte interna da curva é mínima.
Quando um carro com suspensão muito suave passa por uma superfície de estrada pavimentada e acidentada, o carro balança muito ao ricochetear. Quando o carro é acionado, a pressão nos pneus é menor e há pouca ou nenhuma frenagem ou direção possível naquele momento.
Com um carro com molas rígidas, especialmente carros esportivos ou carros rebaixados, a aderência nas 4 rodas será a máxima possível ao fazer curvas fechadas. A barra estabilizadora e o tamanho do pneu também têm grande influência nisso. Quando um carro rebaixado dirige sobre uma superfície de estrada pavimentada e acidentada, o carro permanecerá firmemente na estrada e, portanto, não terá problemas com frenagens bruscas e bruscas na posição estendida.
A suspensão flexível e rígida (em carros com molas helicoidais) está relacionada a uma taxa de mola. Para otimizar a suspensão de um carro (dependendo da construção), podem ser instaladas molas flexíveis para conforto (molas lineares) ou molas mais rígidas para esportividade (molas progressivas). Mais sobre isso no capítulo Constante do Spring, mais abaixo na página.
MacPherson:
A grande vantagem da suspensão McPherson é que a mola e o amortecedor são combinados. Isso economiza muito espaço e também é fácil de construir ao projetar o carro. Como resultado, os custos de produção também são baixos.
A suspensão McPherson é um desenvolvimento adicional da suspensão com dois braços transversais (também chamada de construção de braço duplo). O braço superior é substituído pela haste do amortecedor, que agora também absorve as forças laterais. Portanto, em caso de colisão com a roda (por outro veículo ou ao bater em um meio-fio), geralmente ocorre dano imediato à haste do pistão. Isso se deforma muito rapidamente e, portanto, fica torto. O amortecedor completo deve então ser substituído.
A suspensão McPherson é sempre usada na frente do carro. Às vezes, os suportes também são usados no eixo traseiro, mas não são do tipo McPerson. Na suspensão traseira, as molas helicoidais e os amortecedores são frequentemente projetados separadamente.
O rolamento superior está localizado no topo do suporte. O rolamento superior possibilita movimentos de direção. O suporte é frequentemente preso à carroceria sob o capô por meio de conexões aparafusadas. Então este é um ponto fixo. O rolamento superior, localizado embaixo, garante que todo o suporte possa girar suavemente em relação ao ponto fixo superior. Este sistema com função de suporte de carga e um ponto de articulação com suporte superior é denominado sistema McPherson.
Suspensão da bobina:
O funcionamento de uma mola helicoidal não se baseia na flexão como se poderia pensar à primeira vista, mas na torção (torção). Quando a mola é pressionada, a haste helicoidal será torcida. Todo o peso do veículo é suportado pelas molas helicoidais. A mola helicoidal é travada entre o rolamento superior e o assento inferior da mola. Quando o veículo é comprimido, o rolamento superior empurra a mola helicoidal para baixo. Porque torce, uma força contrária é gerada. Essa força contrária é, em última análise, o efeito emergente. Quanto maior a força contrária exercida pela mola, mais poderosa ela será.
Primavera constante:
A flexibilidade de uma mola é indicada pela constante da mola. A taxa de mola de uma mola helicoidal linear é diferente daquela de uma mola helicoidal progressiva. Com uma mola linear, a distância entre todas as voltas é a mesma. Com uma mola progressiva estas distâncias não são iguais; na parte superior ou inferior da mola, os enrolamentos serão colocados mais próximos uns dos outros do que em qualquer outro lugar. A diferença entre esses dois tipos de molas pode ser vista na imagem:
Com uma mola linear, a mola sempre colapsa a uma certa distância com um determinado peso. Abaixo está um exemplo do deslocamento de uma mola linear:
- +100 kg de carga extra, o carro afunda 2cm.
- +200 kg de carga extra, o carro afunda 4cm.
- +300 kg de carga extra, o carro afunda 6cm.
Existe agora uma relação entre peso e distância com esta mola linear. A compressão de uma mola linear é mostrada abaixo; quanto maior for a força na mola, maior será o curso da suspensão. As linhas são retas porque a distância entre todas as voltas da mola é igual.
Com uma mola progressiva não existe relação entre peso e distância. Esta mola torna-se cada vez mais rígida à medida que se comprime ainda mais. A primeira parte é fácil, mas à medida que a carga aumenta, ela salta cada vez menos. Isso ocorre porque os enrolamentos estão mais próximos na parte superior. Abaixo está um exemplo do deslocamento de uma mola progressiva:
- +100kg de carga extra, o carro afunda 2cm.
- +200kg de carga extra, o carro afunda 3cm.
- +300kg de carga extra, o carro afunda 3,5cm.
Abaixo está o gráfico de uma mola progressiva. Inicialmente, o curso da mola aumentará à medida que a força da mola aumenta. A linha não é reta, mas inclina-se para cima. Isto significa que à medida que a força na mola aumenta ainda mais, o curso da mola torna-se cada vez menor. O carro irá, portanto, desviar cada vez menos à medida que a força na mola aumenta.
Os fabricantes de automóveis procuram sempre a melhor relação entre o conforto e as características de condução do veículo. O curso da mola pode ser ajustado ajustando a progressividade da mola (colocando mais ou menos enrolamentos próximos uns dos outros). O diâmetro do próprio enrolamento também tem uma grande influência na quantidade de torção possível. Isso será diferente para cada carro. Existem também diferentes tipos de molas para o mesmo tipo de carros com diferentes cilindradas, tipo de motor (gasolina ou diesel), pacote desportivo, etc.
As molas de descida muitas vezes colapsam bastante na primeira parte, de modo que o carro já fica mais baixo acima da superfície da estrada, na posição neutra. Isso deve dificultar a compressão do carro, de modo que as molas sejam mais progressivas. Caso contrário, o veículo atingiria a superfície da estrada muito rapidamente. Como as molas se comprimem com menos facilidade, o veículo fica mais rígido; Isso é considerado desagradável por algumas pessoas.
Suspensão de folhas:
As molas de lâmina consistem em múltiplas folhas montadas umas sobre as outras. A folha superior é chamada de folha principal. Quanto mais folhas uma mola tiver, mais forte e rígida ela se tornará. No passado, às vezes eram montados sob automóveis de passageiros. A mola de folhas consistia então apenas em algumas folhas, às vezes até apenas na folha principal. Eles ainda são usados em veículos comerciais, embora sejam muito mais grossos. O meio das molas de lâmina é fixado ao eixo e as extremidades à carroceria ou chassi. O movimento elástico é obtido dobrando as múltiplas folhas no meio do comprimento total.
Existem 2 tipos diferentes de molas de lâmina:
- Mola trapezoidal: As folhas da primavera têm comprimentos diferentes e têm a mesma espessura em todos os lugares.
- Mola parabólica: As folhas da primavera têm todas o mesmo comprimento e são mais grossas no meio do que nas pontas. Também há espaço entre as folhas da primavera. As molas parabólicas são mais flexíveis que as molas trapezoidais e têm massa menor.
Suspensão a ar:
A suspensão a ar é usada com menos frequência do que as molas helicoidais em automóveis de passageiros. A suspensão pneumática pode, por exemplo, ser encontrada em um Audi A8, BMW série 7 ou X5. Esses carros geralmente têm suspensão a ar nas quatro rodas. Alguns carros possuem amortecedores com molas helicoidais na frente e suspensão pneumática na traseira.
A figura mostra uma suspensão traseira com molas pneumáticas. No interior do carro (geralmente na parte inferior do porta-malas) há uma bomba que bombeia ar para as molas pneumáticas. As molas pneumáticas se expandem longitudinalmente, para que o peso do carro possa repousar sobre elas. Freqüentemente, há um sensor em um braço triangular que registra a distância que o carro está suspenso pela carga (pessoas sentadas no banco de trás ou um trailer pesado). Com base nesses dados de medição, a bomba de ar pode inflar o fole de ar com um pouco mais de força, para que o carro não se incline para trás.
Suspensão de torção:
Torção é outra palavra para “torção”. As molas de torção costumavam ser usadas (principalmente) em carros americanos. O braço inferior desta construção está ligado à carroçaria por meio de uma barra de torção. Quando o veículo se comprime, os pontos de articulação superior e inferior se moverão. O braço de suporte no qual a barra de torção está inserida deverá girar em torno da barra de torção. Porém, isso não é possível, pois a barra de torção possui uma ligação fixa no braço de suporte. O outro lado da barra de torção (na imagem abaixo) está firmemente conectado à carroceria.
Isto significa que quando a roda é comprimida, a haste fica sujeita a uma carga de torção. Esta torção cria resistência (quanto mais a roda se comprime, mais a barra de torção é torcida). A compressão, portanto, torna-se cada vez mais pesada à medida que a torção aumenta. Toda a suspensão do eixo dianteiro do carro funciona segundo este princípio. Essa também é uma das razões pelas quais os carros americanos antigos se comprimem e ricocheteiam com tanta facilidade e suavidade.
Suspensão hidropneumática:
Hidropneumática é uma combinação de hidráulica e pneumática. Este sistema é utilizado pela Citroën desde a década de 50 e ainda hoje pode ser encontrado nos modelos.
A bola de mola contém gás comprimido (azul na imagem) que é compressível. O fluido hidráulico (amarelo) não está. Durante a compressão, o pistão vermelho será empurrado para cima pelo braço de suporte e o espaço do gás será comprimido. Como resultado, o espaço azul fica menor. Quando a roda salta e o pistão desce, o sistema retorna à situação anterior. O efeito elástico e de amortecimento é obtido pela compressão deste gás comprimido.
O sistema pode ser controlado ajustando a quantidade de óleo (amarelo). Ao adicionar óleo extra ao sistema quando estiver muito carregado, o que acontece automaticamente graças à bomba hidráulica, a altura do percurso aumentará. O veículo ficará então mais alto sobre as molas. Quando a carga for retirada novamente (ou os passageiros saírem), o óleo do sistema retornará ao reservatório de armazenamento por meio de uma válvula de pressão. A altura do percurso diminuirá novamente.
