Suspensão do carro. Dispositivo e finalidade
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A suspensão do carro conecta a parte do rolamento do carro com as rodas. Na verdade, este é um sistema de suspensão, que inclui várias peças e conjuntos. Sua essência é absorver o impacto de várias forças que surgem no processo de deslocamento ao longo da estrada e tornar elástica a conexão entre a carroceria e as rodas.
As suspensões - dianteiras e traseiras - juntamente com o quadro, vigas de eixo e rodas compõem o chassi do carro.
Várias características do veículo são diretamente determinadas pelo tipo e design específico da suspensão. Entre os principais parâmetros estão o manuseio, a estabilidade e até a suavidade.
A massa não suspensa é um conjunto de componentes que afetam diretamente a estrada com seu peso. Em primeiro lugar, são rodas e peças de suspensão e mecanismos de freio diretamente conectados a eles.
Todos os outros componentes e peças, cujo peso é transferido para a estrada através da suspensão, constituem a massa suspensa.
A proporção de massa suspensa e não suspensa tem um efeito muito forte no desempenho de condução do carro. Quanto menor a massa dos componentes não suspensos em relação aos suspensos, melhor o manuseio e a suavidade do passeio. Até certo ponto, isso também melhora a dinâmica do carro.
Muita massa não suspensa pode aumentar a inércia da suspensão. Nesse caso, dirigir em uma estrada ondulada pode danificar o eixo traseiro e causar um acidente grave.
Quase todos os componentes da suspensão estão relacionados ao peso não suspenso do veículo. É compreensível, portanto, o desejo dos engenheiros de reduzir o peso da suspensão de uma forma ou de outra. Para isso, os projetistas estão tentando reduzir as dimensões das peças ou usar ligas mais leves em vez de aço. Cada quilo ganho melhora gradualmente as características de funcionamento do carro. O mesmo efeito pode ser alcançado aumentando a massa suspensa, mas para isso você terá que adicionar um peso muito significativo. Para carros de passeio, a proporção é de aproximadamente 15:1. Além disso, um aumento na massa total piora a dinâmica de aceleração.
Em termos de conforto
Um veículo em movimento vibra constantemente. Neste caso, oscilações de frequência relativamente baixa e de alta frequência podem ser distinguidas.
Do ponto de vista do conforto, o número de vibrações do corpo por minuto deve estar na faixa de 60 a 120.
Além disso, devido ao uso de pneus e outros componentes elásticos, as massas não suspensas sofrem vibrações de frequência mais alta - cerca de 600 por minuto. O design da suspensão deve manter essas vibrações no mínimo para que não sejam sentidas na cabine.
E, claro, solavancos e choques são inevitáveis durante a condução, cuja intensidade depende da condição da superfície da estrada. Combater eficazmente o impacto do tremor devido a solavancos na estrada é uma das tarefas importantes da suspensão.
Em termos de gerenciabilidade
O veículo deve manter uma determinada direção de movimento e, ao mesmo tempo, alterá-la facilmente à vontade do motorista. Uma das funções da suspensão é fornecer estabilização suficiente das rodas direcionais para que o carro continue se movendo em linha reta, independentemente de solavancos aleatórios que ocorrem devido a defeitos na superfície da estrada.
Com boa estabilização, as rodas direcionais retornam à posição neutra com pouca ou nenhuma intervenção do motorista, e o carro se move em linha reta, mesmo que o volante não seja segurado.
A forma como as rodas se movem em relação à estrada e à carroceria é amplamente determinada pela cinemática da suspensão.
Em termos de segurança
A suspensão deve proporcionar ótima aderência dos pneus à pista, de modo que a área de contato permaneça constante durante o movimento. Mudanças dinâmicas nas configurações (alinhamento, etc.), bem como na geometria da suspensão, devem ser mínimas. Isto é especialmente verdadeiro ao dirigir sobre solavancos na estrada e curvas. O projeto deve incluir elementos que reduzam o rolamento e minimizem a probabilidade de derrapagem e capotamento da máquina, ou seja, proporcionar estabilidade suficiente.
Uma suspensão de automóvel geralmente consiste em mecanismos de guia, componentes elásticos, amortecedor de vibração, barra estabilizadora, além de fixadores, dispositivos de regulagem e controle.
Mecanismos de guia
Em primeiro lugar, são várias alavancas, sobre as quais você pode aprender mais, além de todos os tipos de tração, racks, extensões. Depende deles como e dentro de quais limites é possível mover as rodas ao longo de diferentes eixos e em diferentes planos. Além disso, transmitem forças de tração e frenagem, bem como influências laterais, por exemplo, durante uma curva.
Dependendo do tipo de mecanismo de guia usado, todas as suspensões podem ser divididas em duas grandes classes - dependentes e independentes.
No dependente, ambas as rodas de um eixo são rigidamente conectadas uma à outra por meio de uma ponte (viga transversal). Nesse caso, o deslocamento de uma das rodas, por exemplo, ao passar por um fosso, causará um deslocamento semelhante da outra.
Em uma suspensão independente, não existe uma conexão tão rígida, então os deslocamentos verticais ou inclinações de uma roda praticamente não afetam as outras.
Ambas as classes têm suas vantagens e desvantagens, que determinam o escopo de sua aplicação. Quanto aos carros de passeio, aqui uma clara vantagem acabou sendo do lado das suspensões independentes. Embora o eixo traseiro em muitos casos ainda seja instalado dependente, ocasionalmente você também pode encontrar um sistema de alavanca de torção semi-independente.
No eixo dianteiro, a suspensão dependente, devido à sua alta resistência e simplicidade de design, ainda é relevante em caminhões, ônibus e alguns SUVs.
A comparação de sistemas dependentes e independentes é dedicada.
O projeto pode incluir um número diferente de alavancas e elas podem estar localizadas de maneiras diferentes. De acordo com essas características, pode-se distinguir suspensões de alavanca simples, alavanca dupla e multi-link com disposição longitudinal, transversal ou oblíqua.
Elementos elásticos
Estes incluem molas, barras de torção, vários tipos de molas, bem como dobradiças de borracha-metal (blocos silenciosos), graças às quais as alavancas e molas são móveis. Elementos elásticos sofrem choques ao bater em solavancos na estrada e suavizam significativamente seu impacto na carroceria, motor de combustão interna e outros componentes e sistemas do carro. E, claro, aumentam o nível de conforto para quem está na cabine.
Na maioria das vezes, no projeto de uma suspensão independente, são usadas molas helicoidais cilíndricas, feitas de aço especial para molas usando uma tecnologia especial. Esses elementos elásticos são confiáveis, não precisam de manutenção e, ao mesmo tempo, permitem obter a melhor suavidade. Nos carros de passeio, as molas substituíram quase completamente as molas.
A figura mostra um arranjo esquemático de uma suspensão de mola com dois braços triangulares.
Na suspensão pneumática, as molas pneumáticas são utilizadas como elemento elástico. Ao alterar a pressão do gás no cilindro nesta modalidade, é possível ajustar rapidamente a rigidez do sistema, bem como a quantidade de distância ao solo. A adaptação automática é conseguida graças a um sistema de sensores e uma unidade de controle eletrônico. No entanto, o custo de tal dispositivo é muito alto e é instalado apenas em carros de elite. Além disso, a suspensão pneumática adaptativa é muito difícil e cara de reparar e, ao mesmo tempo, bastante vulnerável em estradas ruins.
amortecedor de vibrações
Ele desempenha seu papel. Ele é projetado para amortecer as vibrações decorrentes do uso de componentes elásticos, bem como fenômenos ressonantes. Na ausência de um amortecedor, as vibrações nos planos vertical e horizontal reduzem significativamente a controlabilidade e, em alguns casos, podem levar a uma emergência.
Muitas vezes, o amortecedor é combinado com elementos elásticos em um dispositivo - que executa imediatamente um conjunto de funções.
Barra anti-roll
Esta peça é instalada nos eixos dianteiro e traseiro. Ele foi projetado para reduzir o rolamento lateral nas curvas e reduzir a probabilidade de tombamento da máquina.
Você pode aprender mais sobre o dispositivo e o princípio de operação da barra estabilizadora.
Fixadores
Para conectar as peças da suspensão à estrutura e entre si, são utilizados três tipos de fixações - aparafusadas, com e através de componentes elásticos (dobradiças e buchas de borracha-metal). Estes últimos, além de cumprirem sua tarefa principal, também auxiliam na redução dos níveis de ruído ao absorver vibrações em um determinado espectro de frequência.
Normalmente, o projeto também prevê limitadores para o deslocamento das alavancas. Quando o veículo passa por um solavanco significativo, o para-choque de borracha absorverá o impacto antes que o amortecedor atinja seu limite superior ou inferior. Assim, evita-se a falha prematura do amortecedor, do seu suporte superior e do bloco silencioso inferior.
O tópico é muito amplo para cobrir todos os seus aspectos em um artigo. Além disso, os engenheiros de projeto trabalham constantemente para melhorar os dispositivos existentes e desenvolver novos. A direção mais promissora são os sistemas com adaptação automática às condições específicas da estrada. Além das já citadas molas pneumáticas, por exemplo, são utilizadas barras estabilizadoras ajustáveis, que são capazes de alterar sua rigidez de acordo com um sinal da ECU.
Em vários carros, são instalados amortecedores ajustáveis que alteram a rigidez da suspensão devido à operação de uma válvula solenoide.
Em uma suspensão hidropneumática, o papel dos componentes elásticos é desempenhado por esferas, cujas seções isoladas são preenchidas com gás e líquido. No sistema Hydractive, a esfera hidropneumática faz parte do suporte de suspensão.
No entanto, todas essas opções são caras, então a maioria dos motoristas precisa se contentar com os melhores sistemas MacPherson e molas com dois triângulos hoje.
Ninguém está a salvo de problemas em nossas estradas, por isso não será supérfluo se familiarizar com os sinais de possíveis. E não deixe de ler.
