Funcionamento e Detalhes do Sistema de Supensão McPherson


Tudo começou com uma patente da Fiat em 1924 para um novo tipo de suspensão, no qual o amortecedor teria papel estrutural importante no funcionamento desta. Contudo, o sistema entrou em produção em 1948, apenas.

A patente era um novo tipo de suspensão, chamada Strut, um nome sugestivo pois nesta variação, de fato, o amortecedor passaria a ter um importante papel estrutural, tornou-se uma escora para o seu próprio pistão. Na verdade, o amortecedor do tipo strut substitui o braço de suspensão superior visto nas suspensões de braços sobrepostos (leia mais).

Nos amortecedores, chamados de Damper Strut, as resultantes das forças sobre as rodas e pontos de fixação da suspensão geram momentos sobre a haste do pistão e o próprio pistão do amortecedor. A flexão da haste faia com que esta apoiasse o pistão sobre as paredes internas do amortecedor. Isso gerava um atrito extra que se opunha ao movimento da própria suspensão, ou seja, aumentava a histerese do sistema de suspensão, pois necessitava que um força mínima (pelo menos igual a força de atrito entre pistão e cilindro do amortecedor) sobre as rodas viesse a ocorrer para que o sistema começasse a controlar a roda. Enquanto não fosse atingida essa força mínima, as rodas admitiam as vibrações devido a irregularidades do piso e transmitiam estas, através do próprio pistão amortecedor, para a carroceria.

Dois amortecedores Spring Strut do lado esquerdo e dois amortecedores convencionais à direita.
Amortecedores do tipo damper strut não possuíam molas, e pareciam exatamente como os dois a esquerda.
Crédito foto: https://www.americanmuscle.com

Inicialmente o sistema contava com o Damper Strut, amortecedor escora em um tradução rigorosa, e a mola separados. Dessa forma, a possibilidade de momentos intensos sobre o pistão do amortecedor era maior, ao ponto de que o pistão possuía uma superfície lateral preparada com materiais de baixo atrito, já na intensão de reduzir a fricção no contato com as paredes do cilindro do amortecedor. Outra forma buscada pela industria, na época, era projetar suspensões com geometria favorável a redução desses momentos sobre a haste do pistão e o pistão do amortecedor.

Configuração de amortecedor do tipo strut atual.
Crédito foto: http://blogs.youwheel.com

O sistema de suspensão Strut melhorou em seu desempenho com a chegada dos amortecedores telescópicos, Coilover Dampers ou Spring Strut, nos quais a mola é montada em pratos soldados no amortecedor e na carroceria do veículo, ao ponto de formar um conjunto mola-amortecedor disposto de forma inclinada em 3 dimensões. Basicamente, essa configuração deu inicio ao que chamamos de suspensão McPherson. Tal conceito só provou-se bem sucedido mesmo, em idos da década de 70, época em que a configuração motor dianteiro e tração dianteira começava a dominar o mercado.

Aplicação
Suspensão McPherson na dianteira e suspensão eixo de torção na traseira, um configuração que se tornou padrão.
Crédito foto: http://suspension.urania.us

A suspensão do tipo Strut, quando surgiu, foi destinada a ser uma opção mais barata e adequada a pequenos e médios veículos. Não atoa estreou em 1948 em um veículo compacto da Ford. Mas o sistema de suspensão Strut, e mais tarde McPherson, tornou-se um sucesso quando mercado de veículos guinou para a configuração de motor e tração dianteiro, que foi a partir dos anos 70. Desde então pode-se observar melhor quais aplicações desse tipo de sistema de suspensão, ressaltando que o Strut entrou em desuso e a configuração McPherson se consolidou.

O conceito McPherson tornou-se padrão em veículos compactos e médios devido a boa relação entre custo de projeto, espaço ocupado pelo sistema (packaging) e manutenção. Como a maioria desses veículos utiliza motores na posição transversal, o sistema mostrou-se mais do que adequado, pois o espaço ocupado pela suspensão permite que o cofre do motor disponha de espaço suficiente para motores em posição transversal.

O sistema também passou a ser útil em pequenos e médios utilitários devido a sua robustez. Como o amortecedor passou a ser um elemento estrutural, tornou-se também mais robusto, o que permite que picapes médias, furgões e minivans possam utilizar o sistema sem perda na robustez de seu conjunto mecânico, que muitas vezes tem maior massa.

Características
Suspensão McPherson e Braços Sobrepostos lado a lado. Repare que basta retirar o braços superior para obtermos uma suspensão McPherson.
Crédito foto: https://oppositelock.kinja.com

Falando em termos da cinemática do mecanismo de suspensão McPherson, esta é um mecanismo deslizante invertido, onde a estrutura monobloco é a ligação fixa e a roda a ligação deslizante. Podemos dizer que essa é a maior característica desse tipo de suspensão, logo também é possível afirmar que para a descrição acima ser uma suspensão McPherson, basta retirar o braço superior de uma suspensão braços sobrepostos e substituir mola e amortecedor por um amortecedor do tipo strut. Essa pequena mudança, permite traduzir em peças e componentes que a maior característica das suspensão McPherson está no fato de concentrar em apenas um componente, as funções de controle e amortecimento da roda, esse componente é o amortecedor telescópico.

Ponto fraco da suspensão McPherson. A resultante das forças sobre o amortecedor gera uma força sobre as paredes internas do amortecedor, desgastando estas o pistão.
Crédito foto: http://journal.ksae.org

O amortecedor precisa lidar com diversas forças e momentos gerados nos seus pontos de ancoragem devido aos impactos sofridos pelas rodas, ou mesmo pela irregularidade da superfície. Consequentemente, a concentração de funções em um componente, revela seu ônus. A haste do pistão do amortecedor sofre bastante com os momentos gerados nas suas extremidades, de forma que sua flexão provoca o escoramento tanto da haste, como do próprio pistão sobre as paredes do cilindro do amortecedor. Então temos um atrito extra sobre o movimento da suspensão, que somado ao atrito dos demais componentes, acaba por aumentar a histerese do sistema como um todo.

A histerese é prejudicial pois faz com que o sistema possua uma força mínima para começar a atuar, se esta for consideravelmente grande, pequenas irregularidade do solo, um leve desbalanceamento das rodas ou pequenas irregularidades nos pneus podem levar a vibrações e ruídos desproporcionais a importância destes.

Outra característica marcante dos amortecedores strut, são os pontos de fixação mais distantes, um na manga de eixo e outro no topo da caixa de roda, tornando o amortecedor mai comprido. Naturalmente o curso da suspensão tende a ser maior por isso, o fato da mola estar montada no amortecedor também influencia.

Contudo, por serem verticalmente grandes, os amortecedores strut prejudicam o desenho da dianteira do veículo, fazendo com que esta seja mais elevada. Isso afeta diretamente sua aerodinâmica, pois aumenta a área frontal e portanto o arrasto aerodinâmico. Outra consequência desse arranjo, é que a fixação superior dos amortecedores é feita no topo das caixas de rodas, longe das zonas mais rígidas da estrutura monobloco. Consequentemente, as vibrações dos impactos sofridos pelas rodas e os ruídos de rolagem destas, são propagados via haste do pistão do amortecedor. As vibrações não são absorvidas e acabam transmitidas a carroceria, gerando desconforto.

Por outro lado, o arranjo da suspensão McPherson possibilitou que o motor pudesse ser alojado no cofre e na posição transversal sem muitas complicações, pois como os componentes de grandes dimensões estavam dispostos na vertical, bastante espaço pôde ser destinado ao cofre do motor. Motivo pelo qual, a combinação de motor dianteiro transversal com caixa compacta e tração dianteira tornou-se possível e viável.

Em termos de dinâmica veicular, a suspensão McPherson, e até mesmo sua antecessora, a Strut, estão aquém da suspensão braços sobrepostos. No caso do exemplo em questão, é possível se obter uma relação entre o curso da suspensão e do amortecedor próximo a 1. Isso significa dizer que, pequenas excitações da roda podem prontamente serem absorvidas pelo amortecedor.

Apesar disso, o camber recovery, importante parâmetro que determina como as rodas se posicionam durante rolagem da carroceria, não possui valores atrativos em termos de desempenho. Ou seja, quando a carroceria rola durante uma curva, as rodas tem um tendência forte a alterar sua cambagem, e isso se reflete na dirigibilidade, geralmente exibindo certo grau de substerço.

Embora o objetivo no desenvolvimento da suspensão McPherson não tenha sido o seu desempenho em controlar os movimentos da roda, de forma a prover ao veículo excelentes capacidades dinâmicas, seu desempenho é mais do que adequado às suas aplicações.

Componentes
McPherson e seus componentes.
Crédito foto: http://www.southeastautoservice.com

A suspensão McPherson é composta, basicamente, pelos seguintes componentes:

  • Pivô;
  • Braço inferior;
  • Manga de eixo;
  • Buchas;
  • Amortecedor strut.

Pivô (Junta esférica)

Pivô e seu graus de liberdade.
Crédito foto: http://www.southeastautoservice.com

São juntas ou conexões rígidas que permitem o movimento angular do componente conectado, neste caso, a manga de eixo. O pivô é fixado no braço de suspensão e conecta-se com a manga de eixo de duas formas, sendo um delas através de um furo na manga de eixo, esse furo possui um ranhura, na qual um parafuso a atravessa. Uma porca é utilizada para apertar o parafuso, logo a ranhura, e travar o pivô na manga de eixo. Outra forma é conectando o pivô diretamente na manga de eixo através de um furo, uma porca é utilizada para apertar o pivô na manga de eixo.

Braço inferior

O braço inferior é uma articulação que se conecta com a manga eixo e com o subchassi (ou subframe, em inglês) através de dois pontos de ancoragem nas extremidades do braço. Buchas de borracha e uma junta esférica são utilizada para intermediar a conexão entre subchassi e manga de eixo respectivamente.

A articulação com buchas permitem que os braços de suspensão desenvolvam um deslocamento vertical da roda, enquanto que o pivô permite o movimento angular da manga de eixo, ou seja, esterçamento das rodas.

Para a suspensão McPherson, os braços inferiores possuem aspectos característicos. Basicamente dois formatos são mais comuns nos projetos de suspensão McPherson, um deles é o braço de suspensão com formato de triângulo isósceles, onde o ponto onde está o pivô, é o vértice.

Braço inferior tipo triangulo isósceles. O pivô é o vertice.
Crédito foto: http://blogs.youwheel.com

Essa configuração é utilizada pois seu formato mantém maior controle sobre os movimentos longitudinais da roda, ou seja, enquanto controla o movimento de subir e descer da roda, mantém sob controle também, o movimento que a roda executaria devido a impactos frontais que empurram para trás. Dessa forma, esse tipo de braço ajuda a reduzir as variações de convergência e garantir flexibilidade nos movimentos longitudinais.

Na foto é possível ver o um banana arm e simulação de esterçamento de uma roda e todo o espaço pela esta irá passar durante seu deslocamento.
Crédito foto: The Automotive Chassis Volume 1 Components Design.

Outro tipo de braço utilizado nesse tipo de suspensão é o chamado, Banana Arm, ou braço banana em português literal. São assim denominados pois seu formato em muito se assemelha ao da fruta. Esse tipo de braço tem esse formato característico para não atrapalhar o esterçamento das rodas, perceba que o arco do braço é justamente onde estarão as rodas ao serem completamente esterçadas. Os pontos de fixação do braço banana no subchassi são semelhantes as da configuração isósceles, ambos são controlam tanto o deslocamento vertical como longitudinal, porém, nos braço do tipo banana é comum o posicionamento do de uma de suas buchas de forma desalinhada em relação ao pivô. Esse desalinhamento, geralmente na ordem de 10-15 cm para trás ou para frente do eixo do pivô, tem como objetivo criar uma pré-carga no braço, de modo que pequenas vibrações durante o movimento longitudinal da roda sejam neutralizadas.

Independente do formato dos braços de suspensão, estes podem ser fabricados em aço, ferro fundido ou alumínio, através de usinagem ou estamparia. No caso do ferro fundido, este passa por uma usinagem para apresentar o formato do projeto, enquanto que o aço ou alumínio, são folhas do respectivo material estampadas no formato do braço e em seguidas soldadas para formar a peça.

Cada processo e material possui suas características próprias, mas em geral os braços fabricados em ferro fundido tendem a serem mais baratos, pesados e robustos, e com baixo limite de ruptura. Enquanto que o alumínio é um material mais caro, este e o aço também possuem um processo de fabricação mais caro em relação ao ferro fundido, mas com elevado limite de ruptura e menor peso.

Manga de eixo

A manga de eixo é o componente em amarelo. Reparou em algo diferente nessa suspensão McPherson do Ford Focus RS ?
Crédito foto: http://news.drive.ge

Em geral, a função da manga de eixo é transformar o movimento de translação dos braços da caixa de direção em movimento de rotação das rodas. Para isso, a manga de eixo está conecta a um junta esférica, que permite sua rotação, e ao amortecedor strut, que por si só é um junta capaz de girar. No caso da suspensão McPherson, a manga de eixo é fixa a uma abraçadeira que está no amortecedor, e portanto gira solidária a este. Existem algumas aplicações de suspensão McPherson em que a manga deixo pode girar independente do amortecedor.

O braço axial da caixa de direção se conecta a manga de eixo através de um pivô, e dessa forma transmitem o movimento retilíneo da caixa de direção para a manga de eixo.

As mangas de eixo, em geral, são componentes robustos, visto que sustentam forças aplicadas pela caixa de direção e os impactos sofridos pela roda, são fabricadas em aço ou ferro fundido.

Buchas

Buchas da suspensão McPherson detalhadas em azul.
Crédito foto: https://superpro.com.au

As buchas são componentes fabricados em borracha e metal, geralmente são projetados de forma anular, com a parte de borracha dentro do anel metálico. Existem buchas que apresentam, junto a estrutura metálica, um flange de suporte para montagem desta no subchassi. Além disso, o preenchimento de borracha dentro da área anelar e o quão rígida será esse borracha, dependerá do escopo do projeto, pois as buchas são uma interface importante entre o que acontece nas rodas e o que o motorista sente ao volante.

As funções da bucha são, ser flexível e absorver parte das vibrações causadas pelos impactos sofridos pelas rodas, eventuais desbalanceamentos, rugosidade da superfície e ser o elo de desgaste, sendo fraco (em relação aos demais componentes), barato e fácil de substituir. Também devem ser rígidas, e impedir que a posição da roda tenha variações severas que prejudiquem a dirigibilidade.

Para que as buchas trabalhem realizando as funções acima, é comum que estas  sofram flexões em diferentes sentidos. Isso ocorre pois a roda sofre cargas que provocam momentos em mais de um sentido e direção. Portanto, para as buchas impedirem que as rodas alterem demais seu posicionamento na pista, são compostas por borrachas com rigidez que varia de acordo com o sentido, também. Dessa forma é possível que uma bucha seja rígida com cargas longitudinais, evitando uma variação excessiva de cambagem, enquanto é mais flexível com cargas laterais, para que estas vibrações não ressonem em excesso no volante de direção.

Na suspensão McPherson, as buchas controlam, principalmente, o movimento longitudinal da roda, ou seja, sua subida ou descida. Porém, algumas vezes os momentos gerados na bucha pelas forças verticais na roda, geram também cargas transversais, que tendem a esterçar levemente a roda, prejudicando a convergência desta. Por esse motivo, em algumas aplicações de suspensão McPherson é comum observar buchas com eixos em posições diferentes, no caso, perpendiculares. Em outras palavras, uma paralela com o eixo longitudinal do veículo e outra paralela com o eixo transversal.

Em geral, quanto mais rígidas as buchas, menor a variação do posicionamento da roda na pista, de forma a garantir que os parâmetros de alinhamento das rodas variem o mínimo possível. Isso é um ponto a favor da dirigibilidade, mas prejudica o conforto, pois absorve menos vibrações. Por outro lado, buchas demasiado flexíveis, permitem que a posição da roda varie de forma excessiva, a ponto de prejudicar a dirigibilidade em prol, da absorção das vibrações.

Amortecedores Strut (Estruturais / Escoras)

Amortecedores telescópicos para suspensões McPherson de alto desempenho.
Crédito foto: http://ksportusa.com

O grande trunfo da suspensão McPherson foi a utilização dos amortecedores strut, que servem como elemento estrutural da suspensão. Entretanto, o termo “strut” em português literal significa escora, o que de fato, este acaba funcionando também como uma.

O amortecedor strut substitui a utilização de uma articulação de duas juntas, que seria o braço superior da suspensão braços sobrepostos. Trata-se de um amortecedor dotado de suportes para alojar um mola helicoidal formando um conjunto mola-amortecedor chamado de amortecedor telescópico, ou coilover strut e damper strut em inglês.

O amortecedor é posicionado com certo grau de inclinação em 3 dimensões, e funciona como junta rotativa e deslizante. É rotativa, pois o suporte no topo da caixa de roda, chamado, em inglês, de dome, recebe a haste do pistão do amortecedor com um rolamento de esferas e uma bucha, possibilitando o giro do amortecedor e atenuação de vibrações. É deslizante pois o movimento vertical da roda é garantido pelo pistão do amortecedor e sua haste, que absorve parte da energia do movimento da roda deslizando dentro de um cilindro com óleo, que através de válvulas no pistão do amortecedor controla o fluxo de óleo de uma câmara para outra. Portanto, controlando o movimento vertical da roda.

O amortecedor é chamado de strut devido aos intensos momentos criados nas extremidades da haste do pistão, que se deve as forças provenientes dos impactos sofridos pela roda. Esses momentos tendem a flexionar a haste, que acabam se apoitando em sua cede e apoiando o pistão sobre as paredes do cilindro do amortecedor. Isso gera uma fricção extra no sistema que, somada ao atrito dos demais componentes da suspensão, aumentam a histerese do sistema.

Se há atrito, há aumento de temperatura na região friccionada, portanto o óleo e os componentes internos estarão submetidos a um estresse extra e desnecessário. Para evita-lo, frequentemente utiliza-se da excentricidade, ou seja, monta-se uma mola na qual seu centro não coincide com o centro do amortecedor, de forma que quando montado, essa excentricidade seja causadora de um momento extra no arranjo. Esse momento funciona de pré-carga, de forma quando a suspensão estiver em pleno funcionamento, a resultante de forças provoquem momentos que se equivalem a pré-carga, reduzindo então o nível de deflexão da haste do pistão, logo a histerese do conjunto.

O amortecedor para suspensões McPherson também aloja uma abraçadeira para conexão rígida com a manga de eixo, por meio desta o amortecedor está apto a girar sobre o pivô inferior e sob a conexão da haste do pistão com suporte no topo da caixa de roda.

Por estar inclinado, o amortecedor perde um pouco da relação entre movimento da suspensão e movimento do amortecedor, mesmo assim, essa relação se aproxima de 1.

O curso do amortecedor é longo, mas limitado com batedores de borracha rígida que impedem o contato metal-metal quando o amortecedor chega a seus batentes. Capas de borracha, chamadas de contra-pós, cobrem a região da sede da haste do pistão impedindo o acúmulo de resíduos que venham a arranhar a haste e provocar futuros vazamentos do óleo do amortecedor.

Tipos

As variações da suspensão McPherson não alteram a forma como esse tipo de suspensão funciona, mas sim, adequam esse conceito a aplicações nas quais este não foi necessariamente desenvolvido.

  • McPherson com barra estrutural superior;
  • McPherson com braços otimizados;
  • McPherson com braços decompostos;
  • McPherson com manga de eixo divida em duas partes.

McPherson com barra estrutural superior

Barra estrutural para auxiliar na rigidez a torção da carroceria. O exemplo da foto é apenas ilustrativo.
Crédito foto: https://global.rakuten.com

Sabendo que os pontos de ancoragem superiores dos amortecedores  suportam as cargas longitudinais e laterais aplicadas a roda, o projeto da suspensão é feito de forma que esses pontos sejam rígidos o suficiente para as cargas geradas.

Entretanto, alguns veículos de alto desempenho acabam requerendo algo a mais, pois devido as maiores capacidades do veículo, é natural que essas cargas sejam maiores. Como na maioria dos veículos com suspensão McPherson, a adaptação para utilização de outro conceito de suspensão seria muito custosa e sem necessariamente proporcionar o desempenho esperado. Então, utiliza-se uma barra transversal que conecta os dois suportes superiores dos amortecedores.

A barra é rígida e tem função de conferir a suspensão uma maior oposição as cargas gerada naquele suporte, de forma que a redução de rolagem da carroceria é primariamente obtida.

McPherson com braços otimizados

Nesta variação, os braços de suspensão são projetados para auxiliar a elastocinemática da suspensão. De forma que o fluxo de forças no braço aja sobre as buchas de forma favorável, ou seja, sem prejudicar o posicionamento da roda. Para isso, além da rigidez e flexibilidade das próprias buchas, a geometria do braço é definida de acordo com os objetivos do projeto.

Essa geometria não varia a quantidade de pontos de articulação, mas sim o formato do braço, que pode ser em de triangulo isósceles (também chamado de formato “A”) ou em forma de banana (também chamado de formato “L”). A diferença entre estas geometrias se encontra na forma que o fluxo de forças será distribuído pelo braço em direção aos outros componentes.

McPherson com braço inferior triangular.
Crédito foto: http://www.multibody.net

Os braços do tipo triangular transmitem tanto as forças laterais como as longitudinais sobre seus dois pontos de apoio, ou seja, suas buchas. Isso faz com que as duas buchas tenham que lidar com os dois tipos de cargas, de forma que o projeto destas deve equilibrar a relação conforto e dirigibilidade sob uma quantidade maior de variáveis.

McPherson com braço inferior tipo L (banana arm).
Crédito: http://repairguide.autozone.com

Os braços do tipo banana segregam o fluxo de forças, direcionando as forças longitudinais para a bucha da frente e as forças laterais para a bucha de trás. Isso auxilia no projeto das buchas, dando mais liberdade para desenvolver buchas mais simples e direcionadas para um tipo de carga, de forma que é mais fácil obter um relação conforto/dirigibilidade adequada ao projeto.

McPherson com braços decompostos

Suspensão McPherson com braços inferiores decompostos. Maior liberdade para projetar e posicionar os braços inferiores.
Crédito foto: http://www.onlymustangfords.com

Nesta variação, o braço de suspensão é decomposto em dois braços de duas juntas. Portanto, cada braço fica responsável para lidar com cargas longitudinais e laterais separadamente.

Contudo, essa variação da McPherson tornou-se necessária devido ao fato de certas aplicações serem realizadas em veículos de alto desempenho, mas que são pesados. Sedãs de luxo, por exemplo. Nesse caso, é natural que o volante de direção exija um esforço maior, pois há um powertrain mais pesado sobre o eixo dianteiro. Para reduzir esse efeito, os projetistas desenvolvem a suspensão de forma que o raio de escorregamento (scrub radius) seja o menor possível.

O raio de escorregamento é um parâmetro importante pois auxilia no esforço que o motorista terá ao girar o volante. É definido pela extensão da linha que conecta o topo do amortecedor ao pivô inferior no braço de suspensão até a superfície. A distância deste ponto até o ponto da extensão da linha de centro da roda até a superfície, é definido com raio de escorregamento.

Porém, para que na suspensão McPherson esse raio seja o menor possível, ocorre interferências entre a ponta do braço de suspensão e o disco de freio. Essa interferência pode ser anulada decompondo o braço inferior em dois, de forma que estes possam ser conectados a manga de eixo por intermédio de um junta esférica dupla. Assim, a inclinação do amortecedor pode ser definida com mais liberdade, para ser posicionado de forma a reduzir o raio de escorregamento.

McPherson com manga de eixo dividida em dois componentes

Perceba que nesta variação de McPherson, a manga de eixo não é interiça no amortecedor telescópico. Isso facilita o melhor dimensionamento do KPI.
Crédito foto: http://techon.nikkeibp.co.jp

Por não ser um projeto voltado para aplicações de alto desempenho, a suspensão McPherson é um pouco penalizada quando utilizada em veículos de tração dianteira e alta potência. Isso ocorre devido o elevado torque que motores potentes tendem a expor as rodas. Quando em situações críticas, esse torque gera vibrações que tendem a reduzir a sensibilidade do motorista.

Novamente, uma das formas de reduzir esse inconveniente, é reduzindo o raio de escorregamento, conforme explicado anteriormente. Porém, nessa variação de suspensão McPherson, a saída encontrada para reduzir esse parâmetro e melhorar a dirigibilidade foi dividir a manga deixo em duas partes, uma fixa no amortecedor, e outra rotativa.

Então, o amortecedor nesta aplicação, é fixo e apenas a parte giratória da manga de eixo é responsável por permitir o esterçamento das rodas. Para a manga de eixo girar, esta é conectada ao braço inferior e a manga fixa por meio de juntas esféricas. Portanto, o eixo de direção, que anteriormente conectava o topo do amortecedor ao pivô do braço inferior, agora liga os dois pivôs nos quais a manga de eixo giratória está conectada, de forma que a extensão da linha aproxima-se da linha imaginária do centro da roda. Quanto mais próximo, menor as perturbações ao voltante.

Esse tipo de suspensão McPherson é bastante utilizada em veículos de médio porte, mas em suas versões esportivas de alto desempenho. Estas, geralmente, são variações das versões mais básicas, que para não sofrerem um modificação tão intensa de projeto para admitir um novo conceito de suspensão, recebem uma adaptação como esta para aproveitar a estrutura já feita. Entretanto, suspensões McPherson com manga de eixo dividida tem apresentado resultados muito próximos de suspensões braços sobre postos.

Funcionamento

Quando o veículo se desloca, forças que se opõem ao movimento empurram as rodas para trás. Essas forças não desviam as rodas de sua posição devido a rigidez dos braços e flexibilidade das buchas.

No momento em que a roda é excitada, como por exemplo, em deslocamentos verticais, as cargas que atingem a roda geram momentos que tendem a girar os braços inferiores em torno do eixo das buchas.

As buchas resistem tanto ao momento criado pela força de resistência a rolagem quanto ao movimento vertical da roda, de forma que se flexiona em direções diferentes para dar conta de tantas cargas. Em geral, a rigidez a cargas verticais garantem pouca variação da cambagem, enquanto que a rigidez a cargas longitudinais ajudam a manter a convergência na posição definida no projeto.

Quando os braços sobem, acionam o conjunto amortecedor-mola em uma relação que depende de seu ângulo com a vertical, mas em geral, essa relação é próxima a 1. A força que o braço exerce sobre a manga de eixo e esta sobre o pistão do amortecedor gera uma reação contrária no suporte superior do amortecedor. Essa forças geram momento nas extremidades da haste, que sofrem uma deflexão e se apoiam na cede da haste e nas paredes internas do amortecedor. A fricção do sistema aumenta, e com isso, sua histerese.

Quando a mola aproxima-se do final do seu curso, um batedor de borracha rígida impede que o contato metal-metal do amortecedor e suporte superior, bem como em caso contrário, outro batedor impede que amortecedor chegue ao fim do seu curso quando em movimento de descida. Isso ajuda o amortecedor a controlar o movimento da mola, evitando que esta chega ao final de seu curso.

Em situações de curva, uma barra estabilizadora auxilia no controle da posição da roda, estando conectada nas duas rodas através de bieletas, e com sua porção central fixada no subchassi, mas livre para rotacionar.

Manutenção
Crédito foto: https://www.youtube.com/watch?v=zzrTr15yZMM

Devido ao fato de utilizar amortecedores telescópicos, o sistema requer o uso de ferramental especial para sua manutenção. O conjunto amortecedor-mola é pesado e complicado de se retirar, geralmente requisitando duas pessoas para poder ser retirado para substituições de peças.

As buchas são facilmente retiráveis, mas requerem ferramental para encaixa-las de forma centralizada em sua sede, bem como na posição correta. Uma bucha montada em posição incorreta prejudica a dirigibilidade do veículo e sua própria vida útil.

Os braços, em algumas aplicações são substituídos junto com as buchas, mas são componentes resistentes e duráveis. Alguns veículos permitem a substituição das buchas, apenas. Porém, em casos de acidentes, os braços inferiores geralmente funcionam como elementos de sacrifício, se deformando facilmente para absorver a energia do impacto e evitar perdas maiores.

 


Anderson Dias

Acadêmico de Engenharia Mecânica pela Universidade Federal do Ceará (UFC), Técnico em mecânica automotiva pelo Senai-CE e IFCE, certificado Six Sigma Green Belt. Profissional dedicado a área automobilística, com 8 anos de experiência no mercado automotivo, do setor de peças a qualidade em montadoras.

Deixe uma resposta

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *