Sistema de suspensão permite que cada roda acompanhe as irregularidades do solo de forma independente, mantendo o contato com a superfície e a estabilidade do veículo em diferentes tipos de piso
artigo por Diego Riquero Tournier fotos Arquivo Bosch
Antes de falar especificamente das molas de suspensão, vamos relembrar a função prática de um sistema de suspensão aplicado a um automóvel.
Na figura 1 podemos ver uma condição normal e cotidiana, de um veículo que tem que enfrentar ao transitar por qualquer tipo de caminho, seja, este uma estrada, uma rua ou um caminho fortemente esburacado.
Desta forma, podemos partir da premissa que não existem superfícies 100% planas ou lisas e por tanto, a área delimitada pelas 4 rodas de um veículo, não poderá contar com uma superfície de apoio constante e uniforme para o conjunto que representa um veículo em movimento, sendo necessário criar para este fim, condições especiais para que cada uma das rodas possa acompanhar as irregularidades do caminho de forma independente, sem perder o contato das rodas com o solo.
Existem diferentes tipos de suspensões, sistemas, e formas construtivas dos elementos elásticos desenhados para a absorção de movimento, para os quais de forma muito ampla e genérica poderíamos dividir em 2 grandes grupos:
Sistemas de suspensão com eixo rígido (sistema no qual um mesmo eixo absorve as imperfeições do caminho mantendo sempre duas rodas solidarias ao eixo).
Sistema de suspensão independente (sistema no qual cada roda absorve as irregularidades do caminho de forma independente).
Dentro desta lógica, existem alguns pontos que podemos definir como fundamentais no sentido das tarefas a serem resolvidas por parte de um sistema de suspensão:
- a) Absorver e copiar todas as irregularidades do caminho.
- b) Evitar transmitir as oscilações do caminho para a carroceria.
- c) Manter as 4 rodas em contato permanente com o solo
- d) Manter uma força constante aplicada na roda, na direção do solo.
Basicamente as funções descritas acima têm dois objetivos primordiais; por um lado segurança, mantendo a todo momento o máximo de aderência possível do pneu com o solo (garantindo tração, aderência lateral e capacidade de freada), e por outro lado conforto dos ocupantes do veículo, evitando ao máximo transmitir os movimentos gerados pelas diferentes irregularidades do caminho para a carroceria.
Neste contexto, vamos compreender qual é o papel e princípio de funcionamento das molas de suspensão.
O primeiro conceito relativo ao papel das molas de suspensão, está relacionado com a dinâmica das massas, para isso vamos falar um pouco das massas suspensas e massas não suspensas.
Como podemos ver na figura 2, existe uma região do veículo na qual todas as massas ficam suspensas (parte superior), com relação aos elementos elásticos dos componentes de suspensão considerados como massa não suspensa, localizados na parte inferior do veículo.
Basicamente podemos dizer que existe um conjunto de elementos de absorção dos movimentos resultantes das irregularidades do caminho (Massa não suspensa), os quais se conectam com a carroceria (massa suspensa).
Nesta dinâmica, o conjunto de molas têm um papel preponderante na absorção das oscilações e movimentos do conjunto da suspensão (massa não suspensa), proporcionando a partir da sua condição elástica, uma situação muito favorável para o isolamento e estabilidade funcional da massa suspensa (carroceria).
Uma das funções caraterísticas das molas de suspensão, está diretamente relacionada com a determinação da altura do veículo.
As molas são unidades de energia que oferecem uma força vertical, e a partir desta mesma força se estabelece a altura do veículo.
Como podemos apreciar na figura 3, existe uma relação entre a massa (peso do veículos distribuído nas 4 rodas), e a constante elástica de uma mola de suspensão.
Como falado anteriormente, uma mola pode ser considerada como uma unidade de armazenamento de energia, por tratar-se de um componente elástico o qual se encontra comprimido no seu alojamento de montagem, o qual está sometido a ação de uma força vertical, exercida na direção ou sentido da sua expansão.
Desta forma, essa força de expansão será a encarregada de se opor a carga exercida pelo peso do veículo (massa), quem comprime a mola modificando seu curso, determinando desta forma, um equilíbrio de forças as quais na posição estática do veículo, definiram a altura dele.
Devemos lembrar que, este equilíbrio de forças estabelecido pela carga e curso da mola, deverá acontecer da forma mais equilibrada possível, para cada uma das quatro rodas.
Para compreender melhor o significado da constante elástica de uma mola (k), podemos dizer que se trata de uma propriedade física do conjunto (mola), resultante das caraterísticas da sua própria construção.
A constante elástica (K), representa a rigidez da mola a qual é determinada pela força necessária para comprimir a mesma, em determinado curso ou direção; como representado na figura 3, a relação entre os eixos verticais que representam a carga e o curso.
Desta forma, o valor da constante de uma mola (K), será mais elevado, quanto maior for a rigidez dela.
E os principais fatores que determinam a constante elástica de uma mola variam conforme caraterísticas construtivas como:
- Material da Mola.
- Diâmetro externo da mola
- Número de espiras
- Diâmetro do arame que compõe
as espiras da mola.
Desde a perspectiva do cálculo, a constante elástica (K), é definida conforme a lei de Hooke, a qual estabelece que uma força elástica representa uma resposta dos materiais contra as deformações, vetor que será sempre determinado e mensurado no sentido contrário à deformação da mola; desta forma, a lei de Hooke estabelece que em regime elástico, a deformação sofrida por uma mola é diretamente proporcional à intensidade da força aplicada.
Podendo ser representada na seguinte formula:
Onde (Fe), representa a força aplicada, (K), a constante elástica e (x), a deformação da mola no sentido de quanto se comprimiu ou esticou conforme a força aplicada.
A unidade da constante (k), resultante da (unidade de força/unidade de comprimento), é expressa em N/m (Newton por metro).
Desta forma, uma vez conhecida a relação entre deformação e força elástica, os fabricantes desenham as molas de suspensão para as caraterísticas funcionais da dinâmica veicular que representa uma massa em movimento de um automóvel na estrada.
Nesta entrega, abordamos detalhes construtivos e funcionais das molas na condição estática do veículo; na próxima entrega entraremos no papel da mola na condição dinâmica.
