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Suspensão traseira independente

Black Friday Street Customs

Para melhorar a tração e a estabilidade, os diferenciais independentes estão se popularizando, caracterizando uma tendência que veio para ficar


Por: Rogério Ferraresi
Fotos: Arquivo

Matéria originariamente publicada na revista Rod & Custom 19. Complete a sua coleção: www.lojastreetcustoms.com.br

As suspensões traseiras por eixo rígido parecem estar com os dias contados. Afinal, um número cada vez maior de novos projetos empregam diferenciais independentes, de semi eixos flutuantes, algo facilmente comprovado em diversas matérias publicadas por Rod & Custom. Outro ponto que confirma essa tendência é o fato de que a grande maioria dos carros modernos de tração traseira presentes em nosso mercado, de marcas Chevrolet, Porsche, BMW, Mercedes Benz fazem uso desse recurso.

 


A “novidade” surgiu por volta da década de 30, quando os eixos rígidos (dianteiros e traseiros) começaram a se tornar incompatíveis com a busca pela redução de pesos. Outro aspecto importante nesse sentido foi o aumento da potencia para melhorar a performance dos novos veículos. Assim, o sistema de rodas acopladas logo se tornou obsoleto, tendo em vista que a construção independente não apresentava um grande inconveniente: o movimento de uma roda influir na outra. Apesar disso o tradicional eixo rígido tipo Hotchkiss, desenhado nos anos 20 pelo inglês Albert Hotchkiss, ainda permaneceu em uso na maioria dos carros de tração traseira por cerca de cinco décadas. E havia uma boa razão para isso: o custo para se desenvolver e produzir o diferencial independente é relativamente elevado. Assim, poucos foram, no passado, os veículos assim equipados, ficando esta solução reservada aos modelos esportivos ou de alto luxo. “Construção simples, fácil adaptação em qualquer chassi e alta robustez são as grandes vantagens do Hotchkiss, quando comparado com as suspensões independentes. Entretanto, o ‘package’ da região traseira do veículo fica bastante comprometido, obrigando que o monobloco seja estruturalmente muito reforçado, implicando em grande aumento de peso. Além disso, o sistema com feixes de molas, comuns no caso do Hotchkiss, é muito “duro” (a rigidez é praticamente constante), o que compromete a dinâmica do veículo quando o mesmo é utilizado com pouco peso no eixo traseiro. Neste caso a traseira ficará leve demais e será muito difícil evitar que o carro ‘escape’ nas manobras”, explica o engenheiro de chassi Marcio Zoppi.


SISTEMA COMPLEXO

 

Nos eixos rígidos as rodas fazem um movimento curvelíneo (dificultando o contato da banda de rodagem em relação ao solo), enquanto que, no sistema independente, salvo nos projetos mais elementares de semi-eixos oscilantes (que se deslocam de maneira pendular, o que acarreta grande variação de cambagem), o movimento é praticamente retilíneo. Assim, quando uma roda passa por um desnivelamento, apenas ela é deslocada. Evita-se, portanto, variações de camber e deslocamentos laterais (pelo menos em teoria) que afetariam a dinâmica veicular e resultariam em perda de aderência.
“As suspensões independentes permitem que cada roda se mova verticalmente sem afetar a roda oposta. O conjunto é mais compacto, o que reduz o peso, e existe uma maior resistência a rolagem do veículo, permitindo ganhos significativos na estabilidade nas curvas” lembra Zoppi. Entre os modelos de suspensões independentes podemos citar o de triângulo traseiro, o de braço arrastado (trailing arm), o de braço semi arrastado (semi trailing arm), o multilink e o McPherson. No primeiro tipo temos, basicamente, duas bandejas triangulares independentes (uma em cada lado da suspensão). Cada bandeja é presa em duas extremidades (adjascentes) ao veículo por meio de embuchamento. A outra extremidade é fixada no eixo trativo. Neste conceito a bandeja gira em torno do eixo resultante de seus pontos de fixação, fazendo com que a roda se movimente em todo o curso da suspensão (semelhante ao conceito encontrado nas bandejas de suspensão do sistema MacPherson).O braço arrastado conta com dois braços dispostos longitudinalmente (um em cada lado da suspensão). Em cada braço um dos extremos é ligado ao eixo de transmissão de potência (que sobe e desce com a roda) e o outro extremo é preso na estrutura do veículo. Nesta suspensão o lado ligado no eixo sobe e desce num arco cujo centro de giro é o eixo embuchado na estrutura do veículo. Nesse caso o eixo embuchado fica perpendicular ao eixo de rolagem do automóvel. O sistema de braço semi arrastado difere somente na localização do eixo embuchado, posicionado em um ângulo menor que 90° em relação ao eixo de rolagem do veículo, o que reduz o efeito da rolagem sobre a cambagem. É o tipo de suspensão utilizada no Chevrolet Omega.

O tipo multilink consiste, basicamente, em dois conjuntos (um por lado) compostos por duas barras rígidas ligadas por meio de articulações esféricas (ball joints) e unidas ao veículo por meio de embuchamentos. “O sistema é mais complexo por ter pelo menos três braços ligando cada roda ao chassi, embora possibilitem, por este mesmo motivo, um ajuste fino na regulagem de cambagem , caster a convergencia das rodas, sem contar que o link adicional deixa o sistema mais robusto , aumentando assim a durabilidade dos componentes e melhorando a dirigibilidade em condições extremas. Encontramos  a suspensão traseira multilink em carros modernos como Mitsubishi Pajero Full, Volkswagen Tuareg e da Porsche Cayenne”, enumera o engenheiro Flavio Berger, da Bergertec. A MacPherson tem maior altura devido à posição das molas e dos amortecedores, que ficam “em pé” e exigem a utilização de suportes tipo torre. Lançada na suspensão dianteira do Ford Vedette 1949 (que originou o Simca Chambord) tem esse nome em homenagem a seu inventor, Earle Steele MacPherson. O sistema baseou-se em projetos anteriores de Guido Fornaca e John Walter Christie, mas só começou a ser empregado no eixo traseiro motriz em 1957, quando Colin Chapman lançou o Lotus Elite. Como a suspensão MacPherson só era usada na dianteira, Chapman patenteou seu arranjo com a denominação Chapman Strut (coluna Chapman) e obteve royalties do mesmo até 1976.


DESENVOLVIMENTO TECNOLÓGICO

 

Na suspensão traseira com diferencial independente, entre as rodas e o alojamento do conjunto de coroa e pinhão, existem juntas de acoplamento (universais, elásticas ou homocinéticas) que transferem o movimento (torque) em outra direção sem modificar o sentido de giro dos semi-eixos da suspensão. “Essas juntas apresentam um movimento telescópico (como visto em eixos cardã) que permitem que as mesmas acompanhem a movimentação da suspensão sem que ocorra o tensionamento das mesmas. Se este grau de liberdade não existir, as juntas de acoplamento não permitiriam que a suspensão varresse todo o curso para o qual foi projetada, o que prejudicaria a dinâmica do veículo” explica Zoppi.

Inicialmente, devido ao desenvolvimento tecnológico da época, utilizavam-se juntas universais, do mesmo tipo existente nos cardãs dos caminhões (com cruzeta). Posteriormente surgiram os modelos elásticos, feitos de borracha, como as empregadas nos cardãs de carros como FNM JK 2000, Alfa Romeo 2300 e Chevrolet Omega. Já a junta homocinética, evolução dos projetos de Alfred Rzeppa e Pierre Fenaille, tem a mesma função do tipo universal, mas o elemento de ligação, semelhante a um rolamento, é construído por uma gaiola e um alojamento com veios canais lubrificados (normalmente com graxa de molibdênio), sobre os quais esferas de aço movem-se propiciando um certo grau de liberdade. As homocinéticas são protegidas por coifas de borracha, as quais impedem que qualquer tipo de material estranho (poeira, terra, água, etc) entre nas gaiolas e deteriore seus componentes (algo quase irrelevante na junta universal), evitando assim o desgaste prematuro e, obviamente, a quebra da peça. Carros como Jaguar E-Type 1961 e Corvette Sting Ray 1963 utilizam suspensões traseiras independentes com cardãs, enquanto as homocinéticas podem ser vistas em carros atuais como Porsche Panamera, Audi A8, Jaguar S-Type, Chevrolet Omega, Chrysler 300C e mesmo modelos um pouco mais antigos, caso dos Mercedes-Benz 190E, Nissan 300 ZX, Mitsubishi 3000 GT. Existe ainda o diferencial independente com câmbio acoplado, cuja vantagem é, em tese, dividir o peso do sistema mecânico por igual entre os dois eixos do veículo. O motor dianteiro é ligado ao cambio traseiro por intermédio de um tubo de torque, que nada mais é do que uma espécie de cardã. São exemplos desse tipo de construção o Pontiac Tempest 1961, o Porsche 928 1978 e o Gurgel Carajás 1984. “Esse tipo de construção, na atualidade, revolucionou o mercado de super esportivos, possibilitando que carros de motor dianteiro e tração traseira tenham uma dirigibilidade superior a dos veículos com motor central e cambio traseiro (Lamborghini Diablo, Ferrari F40, Ford GT40, etc)”, explica Berger.  



CRITÉRIO TÉCNICO

 

O tipo de construção das suspensões traseiras com diferenciais independentes varia muito. Eles podem um feixe de mola transversal, como no Corvette Sting Ray (o feixe é fixado na parte central do diferencial, com as extremidades ligadas ao chassi), barras de torção ou duas molas helicoidais, o que é mais comum nos carros modernos. O arranjo por molas helicoidais pode ser do tipo triângulo traseiro perpendicular, triângulo traseiro diagonal, forquilha dupla, quadrilátero transversal e MacPherson (variação geométrica do quadrilátero transversal). Na década de 60 muitos hot rodders, nos EUA, passaram a equipar seus carros com a suspensão traseira independente dos Jaguar E-Type acidentados e, posteriormente, dos Corvette Sting Ray em mesma situação. Porém, a quantidade desses esportivos que iam parar nos desmanches era pequena. Assim, surgiram empresas dedicadas a suprir esse mercado, caso da Heidts. Equipado com coil overs, o diferencial independente Heidts tem freios a discoin board” e não junto às rodas: eles ladeiam o alojamento da coroa e do pinhão, tal como ocorria no E-Type. Com isso os freios passam para a condição de massa suspensa, transferindo os esforços de segurar a pinça durante a frenagem das articulações dos braços da suspensão para os suportes fixos do transeixo. Essa vantagem tem um efeito colateral indesejável: a pior troca de calor dos discos com o meio ambiente (possibilitando o surgimento de fading) e o fato do carro poder ficar incontrolável se uma das juntas dos semi eixos se romper, tal como ocorreu com a Lotus de Jochen Rindt no treino do GP da Itália de 1970, em Monza. O defeito do Lotus se deveu a política de Colin Chapman, que fazia carros muito leves para obter uma melhor relação peso/potência, sendo famosa a citação a ele atribuída de que, em uma corrida ou treino, os monopostos deveriam cruzar a linha e depois se desmanchar. O problema é que, em casos como o de Rindt, isso aconteceu durante o treino. Tal fato não ocorre com a Heidts ou outras suspensões traseiras independentes feitas para carros de passeio, pois estas são corretamente dimensionadas para o uso a elas imposto. Porém, vale lembrar que a simples adaptação de um sistema do tipo, sem qualquer critério técnico, pode dificultar a obtenção de um bom resultado final. É necessário estudar os pontos de apoio da suspensão no chassi, caso contrário o comportamento dinâmico do carro será ruim, ocorrendo, por exemplo, a variação da cambagem durante o movimento da suspensão. O veículo pode passar a afundar a frente durante a frenagem e aumentar ou diminuir a rolagem da carroceria em uma curva (inclinação lateral), tendo em vista a mudança na geometria da suspensão.

 

Assim, tomando como exemplo um sistema four link, para certificar-se do menor desperdício de força motriz (potência) para fazer o carro se mover (evitando, assim, que os pneus percam tração) desenhe uma linha imaginária, prolongando os braços da suspensão até ambos coincidirem. Esse ponto é chamado de Centro Instantâneo, ou IC. Depois, obtenha o Centro de Gravidade (CG) através, por exemplo, da alavanca de cambio. A área em que IC estiver localizado em relação do CG é que determinará o comportamento do veículo. Se o IC se mostrar muito baixo, não haverá força suficiente aplicada nos pneus traseiros e eles perderão tração (quando o ponto certo é encontrado, os pneus obtêm 100% de tração). O sistema four link, bem adaptado, pode colaborar para “lançar” o carro mais rápido com pouca potência, prova de que nem sempre um motor potente e uma transmissão adequada, por si só, fazem um projeto vencedor, especialmente se o trem rolante não tiver sido bem estudado. Outra vantagem do four link é alterar o IC sem modificar o Anti Quad (AS), termo utilizado para descrever o quanto a traseira de um carro levanta durante as arrancadas. Afinal, quando mais a traseira levantar, pior será a tração.

 

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