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EIXO TEMÁTICO SISTEMAS DE SUSPENSÃO Prof. Widomar P. Carpes Jr, Dr. Eng. Prof. Cláudio Roberto Losekann, Dr. Eng. Florianópolis, abril de 2003 1 SUMÁRIO 1. Introdução __________________________________________________ 3 2. Tipos de Suspensão __________________________________________ 4 2.1 Com Eixo Rígido 4 2.2 Trapezoidal 5 2.3 MacPherson 7 2.4 Outros Tipos de Suspensão 9 3. Outros Elementos da Suspensão ______________________________ 14 3.1 Escoras de Suspensão 14 3.2 Barra Estabilizadora 14 3.3 Buchas de Suspensão 19 3.4 Amortecedores 19 3.5 Molas 26 3.5.1 Molas de Lâminas 28 3.5.2 Molas de Torção 28 3.5.3 Molas Helicoidais 29 3.6 Pivô 29 3.7 Bandejas 30 4. Problemas na Suspensão ____________________________________ 31 4.1 Tremor no volante a partir de determinada velocidade 32 4.2 Ruídos por pequenas vibrações 32 2 4.3 Grande folga angular no volante 32 4.4 O veículo não mantém o raio numa curva 33 4.5 Direção pesada mesmo em movimento 33 4.6 Ruído ao passar por pequenas valetas ou na frenagem 33 4.7 Dificuldade de manter o veículo em linha reta na estrada 34 4.8 O veículo puxa para um dos lados mesmo andando em linha reta 34 4.9 Desgaste irregular dos pneus 34 4.10 Verificar a cada 10.000km, mesmo sem apresentar avaria 34 4.11 Problemas com as molas 35 4.12 Problemas nas bandejas 35 5. Rebaixamento de Veículos ___________________________________ 37 6. Referências Bibliográficas ____________________________________ 42 3 1. Introdução As carruagens tracionadas por cavalo foram os predecessores dos veículos modernos. Tinham uma suspensão que consistia em feixes de lâminas de metal presas umas as outras formando uma figura semi-elíptica, sendo mais grossa no meio do que nas extremidades. O eixo era preso no meio da mola e uma extremidade é fixada ao chassi e a outra possuía uma ligação móvel. Figura 1 – Carruagem com suspensão. Os veículos, assim como as carruagens, necessitam de suspensão porque as superfícies das estradas são irregulares e desiguais. Embora hoje em dia as estradas são melhores, as velocidades são ainda maiores do que eram antigamente, fazendo com que pequenas ondulações pareçam maiores do que realmente são. Um sistema bom da suspensão não pode consistir apenas de molas, porque neste caso, a energia acumulada pela mola, quando de uma ondulação, faria o veículo saltar. Entretanto as molas absorvem os choques que estão sendo transmitidos aos passageiros do veículo pela superfície de estrada. A fim impedir o veículo que salte acima e para baixo continuamente as oscilações das molas devem ser controladas. Para fazer isto os amortecedores são usados. Cada mola e cada amortecedor têm sua própria freqüência da vibração e é a diferença entre as duas freqüências que reduz a ressonância do veículo e garante uma melhor dirigibilidade, conforto e segurança. Além as molas e os amortecedores, os pneus do veículo e os assentos são também parte da suspensão do veículo, visto que a finalidade 4 principal da suspensão nos veículos é fazer as viagens mais confortáveis para os ocupantes. 2. Tipos de Suspensão Existem diversos tipos de suspensão de veículos, entre as quais a suspensão de eixo rígido, a trapezoidal e a MacPherson. 2.1 Com Eixo Rígido Foi o primeiro sistema criado. Era composto por um eixo rígido ligado a dois feixes de molas. Tinha o inconveniente de causar insegurança e desconforto aos passageiros quando o veículo encontrava um obstáculo, pois o sistema não conseguia compensar a inclinação do terreno. Esse sistema ainda é encontrado em veículos antigos e em caminhões. O sistema de eixo rígido foi utilizado durante anos por ser de construção simples, embora o conforto e a dirigibilidade sejam questionáveis. Existem, ainda variações deste tipo de suspensão, que utilizam molas helicoidais no lugar de feixes de molas. A utilização de molas helicoidais necessita de uma ligação articulável do eixo com o chassi do veículo, porém essas molas necessitam de um espaço menor para serem alocadas. Figura 2 – Eixo rígido com feixe de molas 5 Figura 3 – Eixo rígido com molas helicoidais Outra variação deste sistema de suspensão, utilizada para suspensões traseiras, utiliza a barra panhard, que consiste numa barra diagonal cuja função é evitar movimentos laterais do eixo rígido. Este sistema é muito utilizado em eixos traseiros devido a simplicidade e baixo custo. Figura 4 – Eixo rígido com molas helicoidais e barra panhard 2.2 Trapezoidal Este tipo de suspensão consiste em 2 trapézios, também conhecidos como balanças ou bandejas dentro das quais está situada a mola helicoidal, dentro da qual está alocado o amortecedor. A extremidade superior do conjunto amortecedor/mola é conectada à carroceria do veículo e a extremidade inferior desse conjunto está conectada a balança inferior. A roda move-se, para permitir a dirigibilidade do veículo, devido a uma união articulável fixada entre as duas balanças pelo pino mestre. Os comprimentos, as posições e os ângulos das balanças afetam o trajeto da roda, quando ela se move sobre 6 ondulações, que afeta por sua vez a aderência, o desgaste dos pneus e a dirigibilidade. Na maioria dos carros, a balança superior é mais curta do que a inferior, de modo que a roda desloca-se para dentro ao carro quando as ondulações fazem com que ela suba. A vantagem deste tipo de suspensão é que ela forma um conjunto compacto, favorecendo que não haja perda de espaço do compartimento do motor ou dos passageiros. Figura 5 – Exemplo de suspensão trapezoidal. Existem variações deste tipo de suspensão, que podem ser vistas nas figuras 6 e 7. Figura 6 – Exemplo de variação construtiva da suspensão trapezoidal. 7 Figura 7 – Exemplo de variação construtiva da suspensão trapezoidal. 2.3 MacPherson A suspensão MacPherson é uma evolução da suspensão trapezoidal, na qual se foram eliminadas várias peças, como bandeja superior, buchas e braços, tornando-se mais simples, barata e eficiente do que o sistema trapezoidal. Por não precisar de muito espaço, possibilita a ligação direta da suspensão ao monobloco. Porém, este tipo de suspensão tornou os pivôs fundamentais na segurança da suspensão, exigindo muitas vezes o uso deescoras de suspensão. Assim como a suspensão trapezoidal, a suspensão MacPherson tem o amortecedor dentro da mola helicoidal, sendo a extremidade superior do conjunto mola/amortecedor unida à carroceria do veículo. Entretanto a outra extremidade é unida a uma ligação transversal que mantém a roda em posição e a resiste às forças de frenagem aplicadas à roda. O conjunto inteiro amortecedor/mola gira quando a roda gira angularmente para que o veículo mude de trajetória. Este sistema é popular em carros modernos porque mecanicamente é mais simples do que o sistema trapezoidal, resultando num peso mais baixo que reduz o desgaste nas peças móveis e melhora a capacidade de carga do veículo. Além disso, quando a roda move para cima ou para baixo, devido às imperfeições da estrada, a curvatura descrita pela roda não é tão grande quanto na suspensão trapezoidal, de modo que a banda de 8 rodagem do pneu permanece mais tempo em contato a estrada. Porém, a resistência mecânica da carroceria, no local onde é fixado o conjunto mola/amortecedor, deve ser elevada para suportar a carga sobre a suspensão. Figura 8 – Suspensão MacPherson A figura 9 apresenta a suspensão de um Porsche 911, que é do tipo MacPherson e contém barra estabilizadora e sistema de direção. Figura 9 – Suspensão dianteira de um Porsche 911. A utilização de suspensão traseira independente teve problemas durante o desenvolvimento: como construir uma suspensão independente se o eixo de transmissão de potência unia as rodas e era rígido? Este problema demorou a ser solucionado, porém foi superado usando um eixo de transmissão articulado, com uma junta homocinética em cada semi-eixo, que acompanha os movimentos da suspensão e mantém-se unido as rodas e a caixa de 9 velocidades. Os amortecedores e as molas helicoidais também são unidos à extremidade próxima à roda e à carroceria do veículo. O diferencial teve que ser mantido para compensar a diferença de velocidades entre a roda interna e a externa, quando o veículo executa uma trajetória curvilínea. A figura 10 apresenta a suspensão traseira de um Porsche 911, contendo o eixo de transmissão com as juntas homocinéticas. Figura 10 – Suspensão traseira de um Porsche 911. 2.4 Outros Tipos de Suspensão O sistema hidroelástico (hydrolastic) trabalha ligando os sistemas dianteiros e traseiros da suspensão por dispositivos hidráulicos. No caso da roda dianteira colidir com uma ondulação da pista, esse sistema faz com que a roda traseira que estaria abaixada em relação à carroceria do veículo, seja erguida, mantendo o veículo em nível. Cada roda é conectada a uma unidade hidroelástica que consiste num cilindro de diafragma flexível que se desloca por transferência do líquido às rodas dianteiras e traseiras enquanto o carro se move sobre as ondulações. Nesse sistema, a roda esquerda dianteira é conectada à esquerda traseira, e a direita da parte dianteira à direita da parte traseira. Desta maneira, primeiro a roda dianteira de um determinado lado colidirá com uma ondulação e erguerá a traseira do mesmo lado. Posteriormente, a roda traseira do mesmo lado colidirá com a mesma ondulação e erguerá a dianteira. Este sistema foi usado pelos veículos britânicos Minis, Maxis, 1100s, 1300s e 1800s e também pela Citroen. 10 A suspensão hidropneumática (figura 11) foi utilizada comercialmente pela Citroen. Cada roda possui uma unidade independente da suspensão. A roda é ligada independentemente ao chassi por um braço de suspensão, que é unido a um pistão. Quando a roda se levanta, devido a uma ondulação, aciona o pistão e empurra um líquido que comprime um gás (dentro de uma esfera), separado do líquido por um diafragma flexível. Quando a roda desce, faz o pistão recuar, permitindo a redução de pressão no líquido e a expansão do gás, que age como uma mola. A fim controlar o nível do líquido há uma ligação entre o braço da suspensão e uma válvula de corrediça. Quando a suspensão do carro desce ou passa por um buraco na pista, a válvula está aberta proporcionando mais líquido no cilindro, levantando o chassi do carro que retorna ao seu nível original. Quando o carro está no nível normal, a válvula está no ponto morto não permitindo que nenhum líquido entre ou saía do cilindro, mantendo a altura do veículo constante. Se o carro furar um pneu, o pneu baixo faz a suspensão descer e abrindo a válvula, permitindo o líquido entre no cilindro estabelecendo a altura original. Após restabelecer a altura original a válvula retorna a posição neutra. Poucos fabricantes usam este sistema porque é mais complexo do que outros tipos de suspensão. Figura 11 – Suspensão hidropneumática. O sistema de suspensão hidroativa é uma suspensão hidráulica que possui sensores eletrônicos para dar mais "inteligência" ao sistema, possibilitando rodar numa rodovia com asfalto perfeito, ruas cheias de buracos 11 ou estradas de terra, com o máximo conforto, com total segurança e estabilidade. Isso é feito sem nenhuma intervenção do motorista ao sistema. Por meio de sensores que monitoram o tipo de piso, velocidade do carro e estilo de dirigir do motorista, a carroceria se autonivela para o melhor desempenho possível. Numa estrada de piso bom, a partir dos 110 km/h o sistema faz com que a altura do carro seja reduzida 1,5 centímetro em relação à altura-padrão, permanecendo assim até que a velocidade seja inferior aos 90 km/h. Se os sensores indicarem que o piso é irregular, a altura poderá ser elevada em até 1,3 cm. Em casos extremos, por intermédio de um botão no painel, pode se levantar a carroceria em até 25 cm do solo, altura bem superior àquela da maioria dos utilitários esportivos com tração nas quatro rodas. Isto torna o veículo adequado para chegar à chácara ou fazenda com todo o conforto. A suspensão hidroativa foi lançada no Citroen XM de 1989, mas deriva da hidropneumática introduzida em 1955. Nos dois sistemas há uma esfera próxima a cada roda contendo, em compartimentos separados por uma barreira elástica, nitrogênio e fluido sob alta pressão. O nitrogênio dá flexibilidade à suspensão, funcionando como mola, e o fluido atua como amortecedor. Os impactos transmitidos pelas rodas passam pelo fluido e pressionam a barreira elástica, que comprime o compartimento de gás. Este então absorve energia e devolve o impacto restante ao fluido, que se encarrega de amortecê-lo. No sistema hidroativo há também as esferas junto a cada roda, mas acrescenta-se uma esfera central em cada eixo conectada às esferas das rodas. As esferas centrais (dianteira e traseira) também estão ligadas entre si. Com a adição dessas esferas e suas conexões, aumenta o volume de nitrogênio e de fluido e este pode deslocar-se de um lado ao outro do eixo (e também de um eixo ao outro), o que otimiza o funcionamento do conjunto. Quando maior rigidez é necessária, as esferas centrais se fecham e isolam as das rodas, reduzindo o volume de gás e de fluido em circulação. Observa-se que esta suspensão oferece contínua variação de rigidez, não se limitando às posições suave e firme, como em geral ocorre com amortecedores ajustáveis. Outra vantagem é a rapidez de resposta: o sistema analisa a velocidade do 12 veículo, a aceleração lateral e a atuação de freios e acelerador para, em frações de segundo, obter a programação ideal para cada tipo de piso e condução. Ela é capaz de diferenciar um buraco isolado de uma alteração da qualidade da estrada, evitando reprogramação desnecessária. Além dessas vantagens, curvas sem inclinação tornaram-se possíveis na versão aperfeiçoada da suspensão hidroativa utilizada no Citroen Xantia Activa, que possui o sistema SC.CAR de controle ativo de rolagem. Seu princípio é variar a atuação da barra estabilizadora, que controla a inclinação da carroceria em curvas.Uma esfera de gás foi montada nessa barra, cujo diâmetro é de 28 mm, de modo a fazê-la trabalhar em situações normais como se medisse 23 mm. Quando uma curva é tomada rapidamente, atuadores hidráulicos comandam o fechamento da esfera e eliminam o efeito de suavização, retomando o diâmetro efetivo de 28 mm, o que torna a barra muito mais firme. A inclinação da carroceria atinge no máximo meio grau. A sensação de conforto e estabilidade é maior, mas a aceleração lateral máxima continua (como em qualquer veículo) condicionada à aderência dos pneus, que sempre apresenta um limite. O sistema torna possível até mesmo gerar rolagem negativa, como numa motocicleta. Figura - 12 Suspensões ativas do Xantia (esquerda) e do XM: esferas substituem as molas Outro tipo de suspensão é a suspensão a ar ou pneumática, que é um meio flexível para controlar a altura da suspensão do veículo, individualmente para cada roda. Neste caso, as molas convencionais são substituídas por 13 recipientes pressurizados flexíveis ou molas pneumáticas. Quando a roda se move para cima, o volume do cilindro é reduzido, aumentando a pressão do ar, de modo que a força resultante da pressão é aplicada indiretamente à roda para fazer o veículo retornar a altura normal. Se a molas pneumáticas forem infladas, pode-se carregar uma carga maior sem reduzir a altura dos veículos em relação ao solo. Isto é feito através da conexão da mola pneumática a um reservatório que contém o ar de alta pressão, sendo a altura regulada através de uma válvula elétrica. Quando se necessita liberar o ar da mola pneumática, basta abri-la e deixar algum ar escapar para a atmosfera. A válvula pode ser controlada por computador, que monitora cada roda independentemente. Este sistema de suspensão é usado na Range Rover. Por exemplo: pode-se levantar a altura do veículo quando se estiver viajando em terreno acidentado ou fora da estrada, de modo que o afastamento do veículo à terra seja aumentado. Da mesma forma, pode-se reduzir a altura, conferindo um centro de gravidade mais baixo (dando maior estabilidade) para imprimir velocidades elevadas. Ou ainda, reduzir a altura em relação ao solo para melhorar o acesso para os passageiros. Esta suspensão permite o nivelamento do veículo, sendo mais utilizada em veículos que estão sujeitos ao transporte de cargas elevadas. O sistema pode trabalhar automaticamente ajustando as características da mola do carro, de modo que seja sempre aproximadamente na mesma altura sob qualquer condição de carga. O benefício principal deste sistema é que o curso total da suspensão estará sempre disponível para qualquer carga, possibilitando mais conforto aos passageiros. Este sistema é visto com alguma freqüência nos veículos que são usados puxar reboques, porque a carga extra na parte traseira do carro significa que a parte dianteira do carro está inclinada para cima, prejudicando a dirigibilidade, o conforto e inclinando os faróis para cima, que prejudica a visibilidade do motorista e daqueles que trafegam no sentido contrário. 14 3. Outros Elementos da Suspensão 3.1 Escoras de Suspensão As escoras de suspensão consistem em barras metálicas rígidas fixadas próximas à conexão do conjunto mola/amortecedor com o chassi, cuja função é proporcionar uma ligação rígida entre duas suspensões independentes, reforçando a estrutura do veículo. As escoras são utilizadas principalmente quando se utilizam suspensões do tipo MacPherson, que elevam demais as solicitações mecânicas sobre os apoios dos amortecedores Figura 13 – Escoras de suspensão. 3.2 Barra Estabilizadora As barras estabilizadoras (ou anti-rolante) servem para reduzir a tendência que o carro possui a girar sobre um eixo longitudinal imaginário, melhorando com isso a estabilidade. Estas são barras de torsão como usadas nas molas, sendo fixadas nas extremidades da suspensão através de fixadores de borracha ou buchas. Na sua parte central, é unida por fixadores e buchas à carroceria do veículo. As extremidades das barras agem como alavancas na suspensão, distribuindo as forças entre as suspensões. Quando se faz curvas, a suspensão de um lado do veículo é contraída e a outra é distendida, contribuindo para que o carro gire sobre seu eixo longitudinal. Neste caso, a barra sofre uma torção e comprime o outro lado da suspensão, dando a impressão ao motorista que a mola tornou-se mais rígida, reduzindo assim a tendência ao giro do chassi ou mesmo à tendência ao capotamento. Quando 15 mais rígida a barra e as ligações com a suspensão mais será diminuída a tendência ao giro da carroceria, porém mais dura se tornará a suspensão, em curvas. Por outro lado, quando se passa por ondulações da estrada e as rodas se movem para cima e para baixo conjuntamente, a barra estabilizadora não sofre torção (apenas girando livremente dentro das buchas) e se o veículo tem molas macias, a suspensão mantém-se macia, absorvendo as irregularidades da estrada. Se por um lado a ausência de uma barra estabilizadora tende a aumentar a tendência ao giro por outro a utilização de uma barra estabilizadora extremamente rígida tende a perder ou comprometer a independência entre os lados da suspensão. Figura 14 – Foto de uma barra estabilizadora com acessórios Figura 15 – Detalhe da barra estabilizadora regulável As barras estabilizadoras modificam sensivelmente o desempenho do veículo, tanto que nos carros de corridas é alvo de alterações constantes pelos projetistas. As barras estabilizadoras têm duas funções básicas: reduzir a tendência ao giro da carroceria sobre o eixo longitudinal (e do veículo ao capotamento) e proporcionar a redistribuição de cargas no veículo quando 16 este executa uma curva em velocidade, inclusive entre as rodas dianteiras e traseiras, alterando o relacionamento entre elas. As barras estabilizadoras restringem os movimentos verticais da suspensão, que ocorre quando o veículo é sujeito a cargas extremas devido a curvas em velocidade. Por causa das ligações entre as partes da suspensão, é difícil manter a geometria adequada das rodas, quando estas sobem e descem acentuadamente. Reduzindo o giro da carroceria, a barra mantém a suspensão trabalhando dentro de faixas ótimas de geometria. Por exemplo, em alguns casos, colocar uma barra estabilizadora que endureça a suspensão de um veículo de passeio, pode melhorar a dirigibilidade em curvas. Pois torna a adaptação do carro à curva mais rápida, permitindo a direção em alta velocidade. A aderência do pneu à superfície da pista e a redução da tendência ao giro da carroceria estão entre os fatores mais importantes para a dirigibilidade do veículo, e eles estão relacionados. Sempre que o veículo faz uma curva em determinada velocidade podem ocorrer 2 coisas: a aderência do pneu à pista é insuficiente e o mesmo derrapa, saindo da trajetória curvilínea. Se os pneus aderem à superfície o veículo mantém a trajetória curvilínea, mas a força centrífuga tende a lançar os objetos e os ocupantes do veículo para fora da curva e provoca um momento angular sobre a carroceria que a faz girar ou deslocar angularmente. Este momento é resultante da transferência de peso da parte interna à curva para a parte externa, causando compressão da suspensão interna e alongamento da suspensão externa. O giro angular do veículo não é somente ruim para o veículo, mas também é desconfortável para o motorista, desconcentrando-o da atividade de dirigir. A tendência ao giro aumenta a carga sobre os pneus externos à curva, reduz a carga nos pneus internos reduzindo a capacidade de tração e a aderência. Isto também reduz a dirigibilidade, devido à inclinação e distribuição de carga desigual nas 4 rodas. Outro problema é a cambagem do veículo que altera com a compressão e descompressãoda suspensão, podendo ocasionar redução da área de contato dos pneus com o solo, reduzindo a aderência e a tração ou transferência de potência. É para evitar este problema que se utiliza 17 a barra estabilizadora, que contribuem para evitar a tendência ao giro da carroceria e provoca um mínimo de desconforto. Outra solução viável é utilizar molas mais rígidas, que exigem amortecedores mais fortes, cujo conforto depende da qualidade da pista. Em geral, as barras estabilizadoras têm forma de “U” e estão fixadas nos braços de suspensão. Então, para que um braço da suspensão levante e outro abaixe é necessário torcer a barra. Os dois principais fatores que determinam a rigidez torsional da barra são o diâmetro e o comprimento do braço de alavanca da barra. A equação para o cálculo da torção angular do veículo é: Ângulo de torção = (2 x M x L)/(π x D4 x G) [rad] Onde: M = momento torçor que é calculado por M = Força x Alavanca L = Alavanca D = diâmetro da barra (se a barra for oca, utilizar-se-á “D4 – d4”) G = módulo de elasticidade à torção Observando a equação anterior pode-se observar que alterando o diâmetro da barra, ocorrerá uma alteração acentuada no ângulo de torção. Por exemplo, um veículo que possui uma barra estabilizadora de 15 mm de diâmetro substituída por outra de 17,5 mm haverá um aumento de rigidez de 85% (17,54/154 = 1,85). Como as barras têm forma aproximada de “U”, a distância entre suas pontas e o eixo de torção da barra dá o braço de alavanca. Neste caso, como M = Força x Alavanca, se o braço de alavanca for aumentado resultará em aumento do momento torçor e o giro da carroceria. Por isso, algumas equipes de corrida para ajustar seus carros, ao invés de terem um conjunto de barras de diferentes diâmetros, optam por utilizar uma barra com ajuste de comprimento. Por exemplo, algumas barras reguláveis têm ajuste de comprimento entre 160 mm e 200 mm. A fixação na posição de 200 mm aumenta a rigidez em 20%. Existe um conceito importante: a distribuição da carga lateral transferida entre pneus ou do inglês TLLTD – Tire Lateral Load Transfer Distribuition. Este conceito indica o balanceamento de carga entre pneus dianteiros e traseiros, 18 quando de uma curva. Está relacionado com o aumento de solicitação de carga sobre os pneus, provocando saturação e perda de aderência e tração. Se os pneus dianteiros saturarem, antes dos traseiros, o veículo tende a sair pela tangente da curva. Mas se caso os pneus traseiros saturam antes dos dianteiros, o veículo tende a girar sobre o centro de massa, rodando na pista. Então, conceitualmente o valor ótimo para TLLTD é 50% (menor que 50% os pneus traseiros saturam e maior do que 50% os dianteiros saturam). Algumas pessoas acreditam que utilizar uma barra estabilizadora mais rígida na dianteira ocasiona diminuição da perda de aderência dos pneus e da tendência a sair na tangente ou ainda se for colocada uma barra rígida na traseira aumenta a tendência ao giro sobre o centro de massa, ou ainda que TLLTD de 50% deixará o veículo mais estável. Mas isto não é tão simples assim. Na prática, veículos com TLLTD de 50% têm tendência ao giro sobre o centro de massa, sendo que esta é mais perigosa e mais difícil de controlar do que a tendência a sair pela tangente. Além disso, deve-se considerar condições que trazem instabilidade à dirigibilidade como pista molhada, pressão, desgaste e temperatura dos pneus, distribuição de massa no veículo (passageiros, carga e combustível). Por isso, para veículos originais a TLLTD está em torno de 63% e o valor de 58% é considerado “agressivo”, mas ainda possível de utilizar nas ruas. Tem-se observado na prática é que a instalação de uma barra estabilizadora dianteira rígida não é a melhor opção em muitas situações, principalmente em corridas. A razão disso é que esta situação aumenta a tendência ao veículo passar reto em curvas (sair pela tangente), pois reduz a aderência e a tração nas rodas dianteiras, sendo mais problemático para veículos com tração dianteira. Por isso, em muitos casos opta-se por uma barra estabilizadora rígida na suspensão traseira. Vale lembrar, que tanto a TLLTD quanto a tendência ao giro da carroceria são afetados não somente pela barra estabilizadora, mas também pelas molas. Atualmente, alguns automóveis já são equipados com tecnologia ativa anti-giro ou de estabilização. Nesta tecnologia, quando um braço da suspensão é contraído, devido a uma curva, um fluido é bombeado para fora de um 19 dispositivo hidráulico, fazendo o outro lado da suspensão baixar. É uma versão cara da barra estabilizadora. 3.3 Buchas de Suspensão São elementos de borracha ou de polímeros que separam a maior parte dos componentes da suspensão. Como estes elementos são na sua maioria metálicos, o contato direto entre eles geram ruídos devido a atrito e impactos As buchas de suspensão têm vida útil limitada e precisam ser substituídas periodicamente, senão, além do ruído desagradável, podem ocasionar redução da segurança para os ocupantes do veículo. Em geral, buchas de compostos de poliuretano ou grafitadas têm uma vida útil maior do que as de borracha. Figura 16 – Buchas de Suspensão 3.4 Amortecedores Num veículo em movimento os amortecedores desempenham um papel de importância vital, contribuindo na aderência à estrada. Os amortecedores, através de compressão e distensão, controlam os movimentos da suspensão no sentido descendente e ascendente. O seu desempenho e manutenção são fundamentais para o bom comportamento do veículo, quer circule numa estrada normal ou fora de estrada são eles que garantem grande parte da segurança. De uma maneira muito simplificada, os amortecedores são constituídos por seis componentes básicos: um ou dois cilindros concêntricos, fluído 20 viscoso, reservatório, pistão, conjunto de válvulas e haste ou biela do pistão. No funcionamento dos amortecedores define-se em dois momentos distintos: compressão e expansão. Ao entrar num obstáculo, as oscilações das molas são transmitidas ao amortecedor que sofre um processo de compressão. Depois de passado o obstáculo, a mola regressa à sua posição inicial. O amortecedor sofre expansão, e sua função é impedir que este processo se dê de uma forma demasiadamente brusca. A redução da oscilação da mola é produzida pela ação de resistência exercida pelo fluído sobre o pistão, no seu movimento ascendente e descendente. O seu funcionamento consiste no movimento que o pistão descreve ao pressionar o fluído através das válvulas, proporcionando um efeito de elasticidade progressiva que torna eficaz todo o trabalho da suspensão. Sempre que o veículo se depara com um obstáculo, toda a sua estrutura sofre uma oscilação. A amplitude dessa oscilação irá depender da capacidade de absorção das rodas, molas e amortecedores. Este movimento ascendente e descendente do pistão, converte energia mecânica em calor, evitando o aumento dos movimentos excessivos da suspensão. A eficiência de um amortecedor é determinada pela sua capacidade de absorver energia sem entrar em superaquecimento. Quando a capacidade de expansão do amortecedor é lenta, este deixa de exercer o controle do curso da suspensão. O veículo oscila demasiadamente e quando alcança velocidades mais elevadas acaba por perder aderência. Da mesma forma, um amortecedor com uma expansão demasiadamente rápida, diminui a resposta da suspensão, aumentando o esforço sobre as molas. Por isso, a utilização de um amortecedor mais duro limita a oscilação da mola, tornando o veículo mais estável. Este ganho irá provocar uma diminuição do balanço do veículo, mas limita também a capacidade de absorver os pequenos obstáculos. Por outro lado, um amortecedor mais macio permite um maior aproveitamento da distribuição de forças entre eixos, proporcionatambém maior conforto, quando o piso é bom. Em situações de fora estrada, um amortecedor muito macio provocará maior balanço do veículo, tornando-se desconfortável. Deve-se lembrar, na escolha 21 dos amortecedores, que maior conforto não implica necessariamente maior segurança. A capacidade de expansão do amortecedor depende de três variáveis: da viscosidade do líquido, do tamanho do orifício através do qual este circula e da diferença de pressões existente entre cada lado do compartimento interno. Um problema comum nos amortecedores hidráulicos é a formação de espuma no reservatório. A espuma é o resultado da mistura do óleo com o ar existente no reservatório, através do movimento ascendente e descendente do pistão. Como conseqüência há uma redução do curso do amortecedor, além do ar conferir ao fluído características elásticas, devido a sua compressibilidade. Figura 17 – Amortecedores em corte longitudinal. Quando se circula numa estrada de asfalto em boas condições e com velocidade reduzida, é natural que qualquer amortecedor ofereça um bom desempenho. Porém, com o aumento da velocidade ou em pistas ruins ou fora de estrada é que os amortecedores estão sujeitos a um esforço maior. Quando 22 o esforço atinge o limite da capacidade de resposta dos amortecedores, estes deixam de desempenhar as suas funções. As oscilações passam a ser absorvidas diretamente pelo chassis, através das fixações dos amortecedores. Esta situação é perigosa para o veículo, pois torna a condução pouco segura e coloca em perigo o condutor e os ocupantes. Existem vários tipos de amortecedores disponíveis no mercado, dentre os quais (Portal Aventura, 2003) : • DUPLO CILINDRO HIDRÁULICO: Os amortecedores mais econômicos são os hidráulicos com dois cilindros concêntricos, que utilizam um pistão com duas válvulas, uma no topo e outra na base, permitindo a passagem do óleo de um reservatório para outro; • A GÁS: Tentando minimizar a formação de espuma no reservatório do amortecedor, os fabricantes aumentaram a pressão a que o fluído está sujeito. Este processo só é possível através de algo mais denso que a atmosfera. É este o principio dos amortecedores a gás, que dispõem de duas câmaras distintas, uma câmara de fluído e uma câmara de gás, separadas entre si por uma membrana elástica. Os mais simples amortecedores a gás, contêm apenas gás na parte superior do reservatório de óleo, conferindo às válvulas de expansão uma melhor capacidade para trabalhar a regimes elevados; • CILINDRO CELULAR: Um outro tipo de amortecedor que utiliza gás, é chamado celular, que como o nome indica possuem uma célula fechada onde o gás se encontra isolado do fluído. Impossibilitando assim a formação de espuma. No entanto, estes amortecedores revelam-se ligeiramente mais duros quando se conduz fora de estrada; • DUPLO CILINDRO CELULAR: Dentro deste esquema de funcionamento existem os modelos de dois cilindros a gás. Neles, o ar por nitrogênio, com pressão mais elevada, variando entre os 80 e 120 Psi. Estes amortecedores revelam um melhor comportamento quando sujeitos a elevados regimes, mas não estão livres da formação de espuma, uma vez que o óleo e o gás se encontram no mesmo reservatório; 23 • CILINDRO CONCÊNTRICO CELULAR: Os amortecedores de cilindros concêntricos de gás celular funcionam segundo o mesmo princípio, mas neste caso o gás encontra-se numa célula estanque, não havendo assim mistura com o óleo. Neste tipo de amortecedores o reenchimento do compartimento principal é mais lento que nos modelos descritos anteriormente. Este aspecto pode ser compensado com o fato dos celulares poderem ser montados ao contrário; • MONOTUBO: Existem também os amortecedores monotubo ou de um único cilindro, que apresentam uma construção bastante mais simplificada. A sua ação tem como base o funcionamento de um pistão numa coluna de óleo, não existindo qualquer reservatório exterior. Este sistema apenas necessita de uma válvula na extremidade do pistão, enquanto outros modelos têm uma válvula na base. Um compartimento com gás de alta pressão (300-400 Psi) está separado por um pistão flutuante, evitando assim a formação de espuma ao mesmo tempo que controla a cavitação. Como o óleo se encontra apenas num reservatório, o movimento do pistão não provoca um superaquecimento, oferecendo assim uma melhor resistência e longevidade. Este tipo de amortecedores é menos resistente a agressões exteriores ou a um eventual desalinhamento do pistão, uma vez que as suas paredes são extremamente finas. Existem ainda outros tipos de amortecedores que são recalibrados para utilizações especiais, que são os seguintes (Suspensões, 2003): • AMORTECEDORES COM SISTEMA DE TRAÇÃO INVERSA: são amortecedores especiais para carros turbinados ou aspirados, que proporcionam o máximo de contato da roda com o solo, fazendo que o carro não perca tração numa arrancada ou em curvas. Neste tipo de amortecedor o fluxo de óleo do amortecedor é invertido, fazendo com que o retorno da haste seja mais demorado do que sua entrada. Como conseqüência, numa arrancada ou largada, este modelo de amortecedor evita que o carro levante a frente e em curvas ele mantém o carro estável, evitando que o carro saia lateralmente, como o amortecedor só é "pesado" no abrir a haste, o que acontece numa arrancada. Quando se passa sobre em buracos ou 24 lombadas, a haste se fecha, este curso do amortecedor é macio, fazendo com que o carro não perca o conforto, considerando o estado das ruas e estradas. • AMORTECEDORES ENCURTADOS SOB-MEDIDA: são amortecedores especiais para carros rebaixados, onde se busca devolver o conforto mantendo a estabilidade. Como toda suspensão possui um curso de trabalho pré-determinado, onde engenheiros, durante o projeto, buscam o máximo de desempenho, conforto e segurança Porém, quando se rebaixa um carro essas medidas são alteradas, dependendo do grau do rebaixamento e o carro pode perder estabilidade e ficar "duro" ocasionando um grande desconforto, podendo também gerar um desgaste mais acentuado dos componentes da suspensão e carroceria. Esses amortecedores encurtados para carros rebaixados têm o tamanho dos amortecedores (corpo e haste) proporcionalmente encurtados. Como resultado os carros rebaixados passam a ter o conforto de um carro original, evitando os desgastes da carroceria (trincas) e dos componentes de suspensão. Figura 18 – Tipos de amortecedores. Como em movimento, o amortecedor torna-se um importante item de segurança do carro e contribui para manter o contato constante entre o pneu e o solo, quando os amortecedores estão gastos podem levar o veículo a perder contato com o solo, afetando tanto o controle de direção quanto à frenagem. 25 Em situações nas quais as rodas permanecem no ar um tempo maior que o normal, o veículo não pára quando o motorista quer, desgarra mais nas curvas e pode se desgovernar numa poça d'água ou buraco. Por exemplo: o veículo a 50 km/h, com apenas 1 amortecedor 50% gasto, pode aumentar a distância de frenagem em 2 metros a mais que o mesmo com os amortecedores em boas condições, facilitando a ocorrência de acidentes. Portanto, é recomendável fazer uma inspeção ou teste nos amortecedores a cada 30.000 km. Para os testes, já existem equipamentos computadorizados que apontam resultados precisos das suas condições. Por isso, para evitar problemas, é fundamental fazer uma checagem das condições dos amortecedores a cada 30 mil quilômetros, pois quando eles estão gastos provocam inúmeros problemas como (Jornal Autoline, 2003): • perda estabilidade em curvas e pistas ruins; • balanço excessivo após freadas e arrancadas; • vibração e ruídos na suspensão; • aumento do desgaste dos outros componentes da suspensão; • desgaste prematuro dos pneus; • perda da aderência necessáriaaos pneus. O desgaste natural dos amortecedores, causado pelo uso, compromete a dirigibilidade do veículo e acelera o desgaste de outros componentes da suspensão. Assim, para que os ocupantes do veículo não corram riscos desnecessários, o fabricante de amortecedores Cofap (2003) aconselha a troca dos amortecedores preventivamente, antes de 40.000 quilômetros rodados. Existe uma forma de avaliar os amortecedores sem necessidade de retirá-los do carro: o Shocktester, que é um teste dinâmico das forças de amortecimento, que avalia as reais condições dos amortecedores. Em apenas 3 minutos fica-se sabendo o estado dos amortecedores do veículo. É um diagnóstico preciso e confiável que indica se os amortecedores devem ser substituídos. Este teste é realizado em máquinas ou Centros de Inspeção de Automóveis que testam o amortecedor sem o desmontar. Para um exame mais exaustivo é necessário retirar os amortecedores, levá-los a uma bancada de 26 teste e verificá-los individualmente. Isto permite colocar os amortecedores em situações de freqüências distintas, avaliando detalhadamente o seu funcionamento em compressão e expansão, bem como o seu desempenho com o aumento da temperatura. Normalmente, a degradação dos amortecedores é um processo lento, não existindo uma percepção real por parte do condutor. Quando o veículo balança ou oscila demasiadamente frontal ou lateralmente pode indicar que o amortecedor não esta funcionando perfeitamente, logo, serão indicadores do seu mau estado. Durante a checagem dos amortecedores, deve-se verificar se há: vazamento de óleo no tubo do amortecedor, pneus desgastados de forma irregular, saliências nos amortecedores, buchas gastas, ocorrência de redução ou dano na compressão dos amortecedores, hastes tortas, riscadas ou danificadas e também marcas de desgastes nas molas. Se for constatado algum desses problemas é recomendável fazer o conserto ou, se não tiver outra alternativa, troca da peça. É a melhor maneira de garantir a segurança do veículo, dos ocupantes e dos pedestres também. Os amortecedores têm um tempo de vida útil que pode variar de acordo com o desgaste e as situações as quais foram utilizados, após a qual deverá se substituído. 3.5 Molas As molas de lâmina estiveram em uso por muitos anos (e ainda continuam hoje em alguns veículos) porque o desempenho dos veículos não exigia nenhuma suspensão melhor. Entretanto, a partir de 1960 as molas helicoidais começaram a ser usadas. São produzidas a partir de uma barra torcida, normalmente de secção circular para possibilitar o armazenamento de energia enquanto se contrai e expande. As molas helicoidais são usadas na suspensão dos veículos em diversos formatos diferentes. Quando foram introduzidas as primeiras molas helicoidais nos veículos eram utilizadas apenas na suspensão dianteiras dos veículos, enquanto as molas de lâmina foram mantidas nas rodas traseiras. 27 As molas de um carro são a parte central da suspensão. Há uns projetos diferentes das molas, tais como barras da torção e molas de lâmina, mas quase todos os automóveis de hoje usam as molas helicoidais. Às vezes, até alguns caminhões usam as molas helicoidais, com molas de lâminas para uma carga mais pesada no eixo traseiro da suspensão. As molas absorvem e armazenam as oscilações da suspensão causadas por colisões, rachaduras, buracos e outras imperfeições da estrada. Ao absorver as oscilações comprimem ou estende-se. Quando a roda de um carro sobe ou é empurrada para cima, a mola absorve essa carga adicional, evitando que a carga alcance o chassi e garantindo o contato do pneu com o pavimento. As molas são o principal elemento elástico da suspensão e, a partir do momento da sua instalação, já estão em trabalho, permanecendo acionadas pelo peso da carroceria do veículo mais as cargas que o veículo ele estiver carregando. Elas absorvem as irregularidades do terreno, controlam altura do veículo e atuam sobre o alinhamento e equilíbrio da suspensão. Os efeitos das molas fadigadas são verificados por impactos constantes na suspensão, desgaste acentuado dos pneus, amortecedores e batentes. Com o veículo em movimento todas as oscilações de pista são absorvidas pela mola. Sendo assim, uma lombada causa o fechamento da mola enquanto um buraco provoca sua abertura. Tanto na abertura quanto no fechamento a mola irá absorver energia, que ao ser liberada será controlada pelo amortecedor, suavizando assim os movimentos de retorno da mola para a posição original. Portanto a mola é quem absorve grande parte dos movimentos recebidos pela suspensão. Desta forma, se as molas não estiverem boas, as condições de conforto, estabilidade e segurança ficam seriamente comprometidas. Sua troca é recomendada aos 60.000 Km, pois é quando começa a dar sinais de fadiga. Normalmente o motorista só percebe o mau estado da suspensão quando o veículo apresenta muitos barulhos, trancos, perda de conforto e estabilidade. Quando as molas apresentarem sinais de batidas de elos, ferrugem, trincas, quebras ou apresentar frente ou traseira baixa em 28 relação ao solo, bem como desnível lateral, deve-se trocar as molas, pois a sua segurança estará comprometida. Ao substituir as molas deve-se sempre trocar no mínimo aos pares e também verificar acessórios como ar condicionado, transmissão automática e capacidade do motor e número de cilindros, pois podem alterar a altura do veículo. As molas devem ser trocadas com ferramentas apropriadas devido sua grande resistência elástica. 3.5.1 Molas de Lâminas As molas de lâminas estão em uso desde as carruagens do século XVIII. Os primeiros carros do século XX não eram não mais do que carruagens com um motor, que compartilharam conseqüentemente da suspensão das carruagens. As molas de lâminas são basicamente tira ou lâminas de metais sobrepostas, que são mantidas juntas por grampos do metal. O eixo é conectado ao meio da mola, sendo que as extremidades são conectadas ao corpo do veículo. A maioria de caminhões, reboques e ônibus ainda utilizam este tipo de mola. Figura 19 – Feixes de molas. 3.5.2 Molas de Torção A barra da torção usa a flexibilidade uma barra de aço ou tubo, que é torcida longitudinalmente. Ela consiste uma barra, normalmente cilíndrica, que torce quando a suspensão sobe ou desce. Além disso, possui um terminal ou haste que conecta a extremidade à suspensão. 29 3.5.3 Molas Helicoidais As molas helicoidais ou de compressão podem ser montadas entre o a balança ou trapézio e o chassi, ou como em alguns sistemas trapezoidais são montadas entre os trapézios. Figura 19 – Molas helicoidais. 3.6 Pivô O sistema de suspensão é composto por braços e bandejas, onde se acoplam molas, amortecedores, buchas, borrachas, pinos mestres e pivôs. Todas essas peças são igualmente importantes dentro do sistema. Mas o pivô é um item crítico, pois sua quebra afeta a dirigibilidade do automóvel, fazendo que ele siga para o lado onde a roda estiver virada no momento, podendo ocasionar o capotamento do veículo. O pivô é o elo de ligação entre o chassi e o conjunto de suspensão. É uma das peças mais importantes para a segurança dos veículos e seus passageiros, pois possibilita o movimento das rodas e deve resistir ao impacto transmitido por elas. Os principais componentes do pivô são os seguintes: • Capa de proteção: Pode ser fechada (lubrificação permanente) ou aberta (lubrificação periódica); 30 • Pino: Pode ser esférico ou tipo chapéu chinês, com haste cônica ou paralela; • Mancal: Pode ser de aço, delrin (polímero da Dupon com características intermediárias entre metais e plásticos) ou nylon de grande resistência; • Carcaça: Tem bocas oblongas ou circulares e pode ser fixada no veículo por interferência (recartilhado), rosqueada ou comabas e parafusos. 3.7 Bandejas A bandeja, trapézio ou braço oscilante da suspensão, é um subconjunto do sistema de suspensão dos veículos. Em condições ideais, ela trabalha em harmonia com os demais componentes de suspensão, ligando a roda ao chassi do veículo e participa na estabilidade, conforto e segurança do sistema. Sua construção é formada por sua estrutura estampada, forjada ou fundida, buchas e pivô. Para que a suspensão funcione, as molas controlam e determinam a altura do carro elasticamente e os amortecedores controlam a energia armazenada por estas. Desta forma, as bandejas têm como função controlar o posicionamento destes componentes na suspensão nas mais diversas situações, como o subir e descer (ex. passagem em lombadas), para frente e para trás (ex. arranques e frenagens), para dentro e para fora (ex. em curvas). Quando os componentes estão em conformidade, este controle da bandeja proporciona o máximo desempenho da suspensão, além de garantir o perfeito alinhamento de direção. Ela tem as seguintes funções: • Ligar o roda ao chassi do veículo (pivô liga roda, buchas ligam chassi); • Determinar o alinhamento das rodas (seu tamanho, formato e posicionamento); • Permitir movimentos verticais da suspensão (subir e descer); • Suportar forças laterais (nas curvas); • Limitar e controlar movimentos longitudinais das rodas (frenagens e arranques); 31 • Permitir que a suspensão seja independente (lado direito independe do esquerdo); • Atuar como suporte móvel para os componentes a ela fixados. A bandeja, por ser o componente de suspensão mais próximo do solo, é o primeiro componente da suspensão a receber o choque de um impacto sofrido pela suspensão. Das diversas funções que possui no conjunto de suspensão, a principal é ligar as rodas ao chassi. Isso mostra que a bandeja está intimamente ligada com a segurança do veículo e de seus ocupantes. Alguns dos defeitos que ocorrem com a bandeja podem provocar o rompimento da suspensão, seguido do desligamento do sistema de direção com a possibilidade de perda do controle do veículo e o conseqüente risco de acidente. Os defeitos de uma bandeja são: estrutura danificada (empenada, amassada, trincada ou fora de esquadro), pivô com folga e buchas com folga. Em razão dos grandes esforços que a peça é submetida, recomenda-se sua verificação periódica e, mesmo quando for detectado apenas desgaste nas buchas, por segurança e prevenção, substituir a peça completa. Figura 20 – Bandejas de Suspensão. 4. Problemas na Suspensão Os principais problemas que ocorrem no veículo devido a suspensão ou seus componentes são os seguintes (Automagazine, 2003): 32 4.1 Tremor no volante a partir de determinada velocidade (shimmy) 1- Causas: Balanceamento e alinhamento das rodas. Solução: Balancear, alinhar ou ajustar caster. 2- Causas: Amortecedor de direção. Solução: Examinar / trocar. 3- Causas: Folgas nos pivôs de suspensão. Solução: Trocar. 4- Causas: Terminais com folgas. Solução: Trocar. 5- Causas: Desgaste na caixa de direção. Solução: Ajustar ou trocar. Observações: este comportamento observado através de outro veículo ou de ligeiro tremor na carroceria. Se o defeito persistir, após a correção dos problemas anteriores, a causa é a estrutura do veículo. 4.2 Ruídos por pequenas vibrações 1- Causas: Pivôs de suspensão. Solução: Avaliar e trocar um deles caso apresente avaria. 2- Causas: Amortecedores. 3- Causas: Terminais. 4- Causas: Buchas. Observações: se o problema persistir, verifique a lataria e, principalmente, as partes plásticas. A maioria dos componentes anteriores deve ser trocados sempre aos pares. 4.3 Grande Folga angular no volante (observada com o veículo parado) 1- Causas: Caixa de direção. Solução: Ajustar. 2- Causas: Terminais de direção e barras. Solução: Examinar/trocar. Observações: os terminais e pivôs têm vida útil limitada. 33 4.4 O veículo não mantém o raio numa curva. 1- Causas: Terminais com folgas. Solução: Trocar. 2- Causas: Alinhamento. Solução: Alinhar. 3- Causas: Amortecedores. Solução: Trocar. 4- Causas: Pivôs de suspensão. Solução: Trocar. Observações: observe se o desgaste dos pneus está irregular. 4.5 Direção pesada mesmo em movimento. 1- Causas: Terminais travados. Solução: Trocar. 2- Causas: Falta de alinhamento. Solução: Alinhar. 3- Causas: Caixa de direção. Solução: Ajustar. 4- Causas: Rolamentos das rodas dianteiras. Solução: Examinar/trocar. 5- Causas: Pressão dos pneus. Solução: Calibrar. Observações: verificar prováveis danos nos componentes do sistema de direção do veículo. 4.6 Ruído ao passar por pequenas valetas ou na frenagem. 1- Causas: Folgas nos pivôs de suspensão. Solução: Trocar. 2- Causas: Amortecedores. Solução: Examinar/trocar. 3- Causas: Buchas. Solução: Trocar. 4- Causas: Pastilhas ou lonas de freio vidrados ou com desgaste excessivo. Solução: Examinar/trocar. Observações: procure ter certeza de que o ruído é da parte mecânica. 34 4.7 Dificuldade para manter o veículo em linha reta na estrada ("passarinhando") 1- Causas: Falta de alinhamento. Solução: Alinhar. 2- Causas: Amortecedores. Solução: Examinar/trocar. 3- Causas: Buchas com folga. Solução: Trocar. 4.8 O veículo puxa para um dos lados mesmo andando em linha reta. 1- Causas: Falta de alinhamento. Solução: Alinhar. 2- Causas: Pneus. Solução: Examinar, calibrar ou trocar. Observações: os pneus podem ter defeito de fabricação ou o rodízio dos pneus pode estar errado. 4.9 Desgaste irregular dos pneus. 1- Causas: Falta de alinhamento. Solução: Alinhar. 2- Causas: Pneus. Solução: Calibrar/ trocar. 3- Causas: Rodízio errado de pneus radiais. Solução: Reposicionar ou trocar. 4- Causas: Amortecedores. Solução: Examinar/trocar. 5- Causas: Pivôs de suspensão. Solução: Examinar/trocar. Observações: verificar se há vazamento ou perda de ação dos amortecedores e dos componentes em geral do sistema de suspensão. 4.10 Verificar a cada 10.000 km, mesmo sem apresentar avaria. 1- Terminais. Solução: Avaliar e trocar, dependendo do estado. 2- Pivôs de suspensão. 3- Buchas. 4- Amortecedores. 35 Observações: deve ser feita uma revisão geral de toda a suspensão. Os componentes que necessitam ser trocados deverão ser substituídos sempre aos pares. 4.11 Problemas com as molas A tabela a seguir mostra sinteticamente os problemas mais comuns que ocorre com as molas dos veículos, suas causas, conseqüências e soluções. Problema Causa Conseqüência Solução Arriada (fraca) Tempo de uso Desgaste irregular dos pneus. Veículo raspa em lombadas. Não mantém alinhamento. Desgaste acentuado de buchas, pivôs e amortecedores. Trocar Batidas de elos Molas cansadas (fadigadas) Perda de estabilidade. Danifica os batentes e coxins. Empena chassi e ponta de eixo. Trocar Pintura descascada Corrosão Quebra Trocar Quebra Ferrugem ou excesso de carga Desnível do veículo. Barulhos. Risco de acidentes Trocar 4.12 Problemas nas bandejas As bandejas costumam apresentar dois tipos de problemas (Cofap, 2003): • Tipo 1: Folgadas, ruptura, tubo interno solto e desgaste. Figura 21 – Bandejas folgadas, com ruptura, com tubo interno solto e desgastadas. 36 Causas Impacto ou sobrecarga. Regulagem inadequada dos ângulos de direção. Pivôs folgados. Rodas desbalanceadas. Desgaste natural. Aperto dos fixadores da bandeja com veículo suspenso (elevador/cavalete). Amortecedores e molas inoperantes. Deformação no chassi, nas travessas ou nos agregados. Conseqüências Desgaste irregular dos pneus. Barulhos na suspensão. Falta de estabilidade. Solavancos Trinca da estrutura (chapa). Solução Trocar as bandejas. • Tipo 2: bucha solta da carcaça da bandeja Figura22 – Bandeja com bucha solta Causas Impacto ou sobrecarga. Regulagem inadequada dos ângulos de direção. Inversão dos lados. Baixa interferência bucha-bandeja. 37 Conseqüências Desgaste irregular dos pneus. Barulhos na suspensão. Solavancos Trinca da estrutura (chapa). Solução Trocar as bandejas. Observação: em razão dos grandes esforços que a bandeja é submetida, recomenda-se sua verificação periódica e, mesmo quando for detectado apenas desgaste nas buchas, substituir a peça completa. 5. Rebaixamento De Veículos Existem duas razões básicas para rebaixar um automóvel: uma é estética e a outra é a melhoria da dirigibilidade. Nos carros originais tem-se uma altura maior entre o carro e a pista, e por conseqüência, um centro de gravidade mais elevado. Rebaixando o carro, coloca-se o centro de gravidade mais próximo ao solo. O centro de gravidade mais baixo e um curso de suspensão menor, garantem que o pneu terá maior área de contato com o solo, quando a suspensão for solicitada, pois haverá uma alteração menor nos ângulos de camber, que devem ser corrigidos para evitar um desgaste prematuro dos pneus. Quando se modifica a suspensão de um veículo, implica não somente em alterar a distância entre as rodas e o paralama, mas também em reduzir o curso das molas e a ação dos amortecedores. Em geral, o rebaixamento de veículos exige molas mais duras e amortecedores mais resistentes. O simples corte das molas pode implicar em choque das rodas com o interior do paralama, quando o veículo passar sobre uma ondulação da estrada. As molas mais duras, neste caso, aumentam a durabilidade dos pneus e evitam problemas nos paralamas. 38 Num veículo rebaixado, pode-se ainda melhorar a alteração feita colocando uma escora de suspensão para aumentar a rigidez do chassi. Ainda, pode-se aumentar a rigidez da barra estabilizadora para aumentar sua eficiência, visto que o curso da suspensão diminui, evitando a tendência ao giro da carroceria e o risco do pneu atritar com a parte interna do paralama. Existem alguns métodos para rebaixamento de veículos, entre os quais: • CORTAR OS ELOS: Este é o jeito mais rápido e barato de rebaixar um carro. É feita a desmontagem da parte da suspensão do veículo, afim da mola poder ser retirada. Após desmontado, o conjunto é levado para um equipamento que comprime a mola, que é retirada do amortecedor. A mola é cortada, (solda, esmeril ou outro tipo de equipamento) e a ponta que foi cortada é geralmente encapada com uma "mangueira", para evitar possíveis ruídos. Depois deste processo o conjunto da suspensão é montado novamente; • ESQUENTAR OS ELOS: Esse método consiste em aquecer dois ou três elos, fazendo-os se juntarem até encostar uns aos outros. Depois de encostados, eles são soldados para não baterem entre si. Essa técnica deixa o carro até que "macio", se for comparado com o corte das molas. O serviço tem que ser feito por um bom profissional para não comprometer a mola. Esse método pode até ser feito sem a desmontagem do conjunto da suspensão; • COMPRIMIR AS MOLAS: Tem que se fazer o mesmo processo da desmontagem da suspensão para as molas poderem ser retiradas. As molas são contraídas com a ajuda de um equipamento e são levadas posteriormente para um forno, onde ficam por algum tempo. Depois são retiradas e resfriadas, assim mantém sua compressão. Geralmente as molas são resfriadas em um banho de óleo para serem retemperadas. O processo tem que ser feito por um bom profissional, pois o risco de quebra da mola é maior após ela ser aquecida; • TRABALHAR O TELESCÓPIO: O telescópio é base de apoio da mola (aquela parte onde a mola fica apoiada). Se esta parte for deslocada para baixo, não será necessário cortar muitos elos para rebaixar o carro. Esse 39 serviço é feito geralmente em carros que tiram mais de 2 elos ao serem rebaixados. Abaixando o telescópio, obtém-se maior conforto do que apenas cortar os elos da mola; • MODIFICAR A HASTE DO AMORTECEDOR: Neste método, o que é modificado é a rosca superior de fixação. Esta rosca, é aumentada em um torno mecânico que corta a sua haste, fazendo com que o amortecedor suba para dentro do carro, juntamente com todo o conjunto (amortecedor / mola). Não sendo necessário cortar muitos elos para rebaixar o carro. Este método deixa o carro até que confortável, se comparado com o método onde só as molas são cortadas; • ALTERAR TODA A SUSPENSÃO: Esta mudança é radical, todo conjunto da suspensão é alterado. As molas e os amortecedores são trocados por outros chamados de esportivos, onde as molas têm menos espirais e os amortecedores tem um cursor menor. A vantagem deste tipo de serviço, é o melhor conforto e a melhor estabilidade nas curvas, deixando o carro mais seguro. O preço em geral é alto, pois esta modificação depende de componentes especiais, que na maioria dos casos são importados; • ALTERAÇÃO DO FEIXE DE MOLAS: Uma das opções para quem tem Pickups, é o retrabalho nos feixes (tratamento térmico das lâminas). Os feixes de mola têm um valor de rigidez que varia conforme a têmpera empregada, o número de lâminas e o tipo de trabalho para qual foi projetado. Uma maneira bastante segura para rebaixar uma PickUp, é a instalação de um "Block Kit" (importado), que vai alterar o ponto de apoio dos feixes, reduzindo a altura do baricentro. Ou seja, se as molas estiverem montadas acima da ponte, sua fixação passará para a parte de baixo, reduzindo a altura e com baixo comprometimento do molejo; Cortar elos da mola para rebaixar um carro, mantendo inclusive os amortecedores originais é a solução mais barata, porém muito perigosa, pois a mola pode soltar com o carro em movimento, ou dificultar o controle do carro uma vez que os movimentos da carroceria são mais bruscos do que o normal. Além disso, o coeficiente de elasticidade de mola da mola cortada é maior que o normal, aumentando a cada elo cortado, o que torna o carro muito desconfortável. O curso de trabalho dos amortecedores também é reduzido, 40 reduzindo a absorção das imperfeições do asfalto, o que seria a sua função básica. Outra prática também muito comum, mas desaconselhável é esquentar a mola para poder reduzir seu tamanho, o que a torna mais frágil, sujeita a quebrar com os fortes movimentos do carro. A instalação de molas progressivas é outra solução para reduzir o centro de gravidade do carro, porém custa um pouco mais, já que os principais produtos do mercado são importados. Com molas progressivas o carro não ficará tão baixo, mas em compensação além de estética, o carro ganhará em estabilidade, aceleração e frenagem. O que promove estes efeitos é o fato de que as molas espirais progressivas possuem valores diferentes de coeficientes de elasticidade na mesma mola. Elas são macias em lombadas menores, comuns ao rodar no dia a dia, mas tornam-se mais duras quando submetidas a obstáculos ou velocidades maiores, tornando o carro mais esportivo e seguro. Os principais fabricantes de molas progressivas são Eibach e H&R, ambos alemães que seguem rigorosos padrões de fabricação, e contam com certificações de controle de qualidade de fabricação. Para se ter um resultado ainda melhor do que o obtido com a instalação de molas progressivas, pode-se substituir os amortecedores por outros esportivos. Existem amortecedores no mercado em tamanhos reduzidos (próprios para trabalhar com molas menores), e com maior pressão, tornando o carro um pouco mais duro e a dirigibilidade mais esportiva, com ganhos de arrancada (pois o veículo não levanta demasiadamente a frente) e estabilidade, o que é apropriado para alto desempenho. Se o cliente não ficar satisfeito com uma redução da altura de até 50mm, então a solução é optar por kits de rebaixamento reguláveis, que podem ser por meio de rosca ou ar. A suspensão de rosca,consiste em permitir o movimento do prato (base onde se apoia a mola), fazendo com que a mola suba ou desça em relação ao amortecedor, sem precisar ser reduzida ou comprimida. Com isso pode-se ter o carro a uma altura realmente baixa, sem que o conforto seja perdido, uma vez que o curso de trabalho da suspensão não é alterado. Contudo, o kit de suspensão regulável por meio de rosca, não evita o risco de ser multado ao passar por uma blitz policial com o carro rebaixado, pois o seu ajuste leva entre 10 e 20 min, e o carro deve ser elevado 41 com um macaco para que se tenha acesso a cada uma das molas. Mesmo que o policial permitisse que este ajuste fosse feito na hora, bem na blitz, a multa não poderia ser evitada, já que, segundo o CNT (Código Nacional de Trânsito), é proibido qualquer tipo de alteração das características originais do veículo. Uma solução para evitar também as multas é a instalação de um kit de suspensão a ar, que permite a regulagem da altura do carro através de um botão dentro do próprio automóvel. Na suspensão a ar, as molas espirais são substituídas por bolsas de borracha cheias de ar. Por meio de um sistema pneumático, com uso de compressor, reservatório de ar, válvulas e mangueiras de alta pressão é possível instalar botões no painel do carro que comandem o funcionamento destes equipamentos, fazendo com que as bolsas de ar encham ou esvaziem, ajustando assim a altura do carro. Normalmente instalam-se também manômetros junto aos botões, para medir a pressão do sistema, indicando a altura em que o carro se encontra. Em instalações mais sofisticadas, é possível inclusive a instalação de dispositivos auxiliares ligados ao sistema de alarme do carro, que possibilitam a regulagem da altura do carro através do controle remoto do alarme. Quando a suspensão a ar está completamente elevada, o carro pode ficar mais alto que o original, mas perde um pouco do conforto, já que as bolsas de ar cheias (que fazem o papel das molas), tornam-se duras com o ar comprimido. As fábricas de automóveis gastam fortunas no projeto e concepção da suspensão do carro, para poder alcançar o equilíbrio entre segurança e conforto, levando em conta as condições de uso que o carro provavelmente se submeterá e o peso que poderá carregar. É um ato irresponsável a pessoa simplesmente cortar uma peça da suspensão para deixar o carro mais baixo, sem preocupar-se com as possíveis conseqüências. Hoje já existem fabricantes que realizam pesquisas intensas e desenvolvem produtos para rebaixar a suspensão do carro sem comprometer a segurança, e proporcionar um dirigir mais esportivo e preciso, inclusive buscando o reconhecimento legal dos órgãos competentes. Por isso, sugere-se que alterações na suspensão não só devem melhorar a aparência do carro, mas também buscar constantemente obter ganhos de performance e desempenho, sem comprometer a segurança. 42 Um dos problemas mais comuns em carros rebaixados é a tendência da cambagem ficar "mais" negativa. Pois muitos optam por um alinhamento que mantém as rodas ficam mais "abertas" ou mais negativas para um melhor desempenho numa curva, como são vistos em corridas e competições de veículos. Além disso, como nossas ruas e avenidas são esburacadas, esse alinhamento pode sofrer desajustes e os pneus sofrerão maior desgaste na parte interna, mas há casos de desgaste da parte externa também. Então, deve-se fazer os ajustes de acordo com as especificações do fabricante, caso seja um carro para uso diário. Em alguns carros, o rebaixamento da suspensão pode provocar rachaduras no chassi, podendo, em casos extremos, quebrar no túnel do câmbio, cair a parte da frente inteira ou literalmente rachar ao meio. Isto é mais comum em carros rebaixados e que pulam muito. Neste caso, a dica é reforçar o chassi para evitar a torção, onde as solicitações forem mais intensas. Isto é válido principalmente para veículos com monobloco. 6. Referências Bibliográficas Portal Aventura (2003). Amortecedores. Capturado no endereço http://www.portalaventura.com/tt/equipamento.php?show=11 em 24 de março de 2003. Revista Automagazine (2003) A Suspensão. Capturado no endereço http://www.dcrnet.com.br/automagazine/index.htm em 24 de março de 2003. Suspensões (2003). Capturado no endereço http://www.suspensoes.com.br/Produtos/amortecedores.html em 26 de março de 2003. Jornal Autoline (2003). Capturado no endereço http://Jornal.autoline.com/mulher/m_roda/arquivos/amortecedores.jsp em 24 de março de 2003. Cofap (2003) Capturado no endereço http:// www.mmcofap.com.br em 24 de março de 2003. 43 Tuning (2003) Capturado no endereço http:// www.tuningcenter.hpg.com.br em 24 de março de 2003.