Assunto de Suspensão

SISTEMA DE SUSPENSÃO

Qualificação© SENAI - PR, 2004

0010XA0113001

Elaboração Técnica Equipe Técnica FIATRevisão Técnica SENAI Curitiba

Equipe de editoração

Coordenação Eduardo FayetDiagramação Elaine Przybycien

Ilustração Elaine PrzybycienCapa Ricardo Mueller de Oliveira

Direitos reservados aoSENAI — Serviço Nacional de Aprendizagem IndustrialDepartamento Regional do ParanáAvenida Cândido de Abreu, 200 - Centro CívicoTelefone: (41) 350-7000Telefax: (41) 350-7101E-mail: [email protected] 80530-902 — Curitiba - PR

S474s SENAI. PRSistema de Suspensão/ SENAI. PR. --

Curitiba, 2004.

34 p.

1. Suspensão. 2. Amortecedor de Direção.

CDU: 629.3.027.3

Ficha CatalográficaNIT - Núcleo de Informação TecnológicaDiretoria de Tecnologia SENAI - DR/PR

SUMÁRIOSUMÁRIOSUMÁRIOSUMÁRIOSUMÁRIO

A HISTÓRIA DAS SUSPENSÕES .......................................................................................... 5

AMORTECEDOR, COMPONENTES E FUNCIONAMENTO ................................................ 19

AMORTECEDORES E SUSPENSÕES: CUIDADOS BÁSICOS ......................................... 27

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0012XA0113001 - SISTEMA DE SUSPENSÃO

A história das suspensões é umas das responsáveis pelaevolução do automóvel

No começo, os eixos eram ligados diretamente àcarroceria.

Os carros não eram muito suaves...

O que levou os passageiros a desenvolverem seus pró-prios amortecedores.

Então, foram introduzidas as molas, separando os eixosda carroceria.

Daí, o movimento das rodas tornou-se independente dacarroceria e o conforto ficou perfeito.

Bem...

Quase perfeito!

Carros mais velozes foram desenvolvidos. Mesmo as-sim, as molas ainda apresentavam problemas.

Devido à sua elasticidade, elas não davam estabilidadesuficiente.

Se comprimirmos uma mola...e depois soltá-la, eladistende-se violentamente...e põe-se a vibrar.

A HISTÓRIA DA HISTÓRIA DA HISTÓRIA DA HISTÓRIA DA HISTÓRIA DAS SUSPENSÕESAS SUSPENSÕESAS SUSPENSÕESAS SUSPENSÕESAS SUSPENSÕES

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Feixe de molas e bar-ra de torção, produzem omesmo efeito que a molaespiral.

Fortes oscilações cau-sadas pela reação das mo-las tiram a estabilidade doveículo.

E, para resolver esse problema, nasceu um novo astro!

O primeiro fabricado foi o de fricção com cinta, que con-trolava o movimento de extensão da mola através de açãomecânica.

Seguindo os Princípios Hidráulicos, criaram-se novosamortecedores, porém o controle das molas era somente nosentido de extensão.

Daí surgiram novos modelos, chamados de amortece-dores de bracinho ou de cebolinha, que funcionavam com du-pla ação, com movimentos de compreensão e extensão.

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Alguns velhinhos ainda rodam por aí graças à ajuda des-ses amortecedores.

A ligação do amortecedor era feita do chassi ao eixo comvários braços; isso causava inúmeras folgas nas articulações.

Com a evolução surgiu o modelo tubular de ação direta,como o conhecermos até hoje.

Acabaram-se as folgas.

Ligando diretamente do chassi ao eixo, a ação do amor-tecedor tornou-se mais eficiente.

Com suspensão McPherson ou convencional, osamortecedores ajudam a garantir conforto e segurança aosveículos.

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Agora vamos estudar as molas. Afinal, são elas que sus-tentam o peso do veículo. Como vemos, de acordo com asirregularidades do solo, elas podem ser compridas oudistendidas.

Comprimindo uma mola, acumula-se energia. Essa ener-gia é proporcional à compressão aplicada.

Para servir de exemplo, colocamos dentro desta caixauma mola fortemente comprimida.

Ao destamparmos a caixa, ela distende-se violenta-mente.....

....e ficará oscilando.

A mola libera a ener-gia acumulada durante acompreensão. Quanto mai-or for a compressão damola, maior será a força deexpansão quando liberada.

É importante classificar uma mola sob dois aspectos:aresistência à compreensão ou flexão, e a freqüência de osci-lações.

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Resistência de compressão damola é a força necessária para compri-mi-la, alterando seu comprimento em25 mm.

Para comprimir essa mola em 25 mm, foram necessári-os 250 kg de peso.

Já aqui, foram necessários 1000 kg de peso.

A primeira é chamada de mola com baixa resistência àflexão. A segunda, de mola com alta resistência à flexão.

Freqüência é o número de oscilações que a mola farádepois de comprimida e liberada, num determinado tem-po. Além desses dois fatores, também considera-se a am-plitude das oscilações, isto é: a altura de cada oscilação,que é variável de acordo com o tipo de mola e sistema desuspensão, etc.

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Os veículos modernos tem molas com resistência àflexão menor do que a dos antigos. Como conseqüência, me-nor freqüência de oscilações.

Então, se a suspensão é macia, produz maior amplitudede oscilações.

Os caminhões são equipados com molas de alta resis-tência à flexão.

A amplitude de oscilações é menor, com maior freqüên-cia de oscilações, tornando a suspensão dura.

Quando se fala em suspensão, pensa-se logo em mo-las, mas elas não são os únicos componentes do sistema.

A suspensão se divide em três partes distintas:

A primeira são a carroceria e os passageiros, conheci-dos como pesos suportados ou suspensos.

A segunda são as molas, amor-tecedores, eixos, suportes e barras,também conhecidos como pesosnão suportados.

E, finalmente, os pneus.

Os pneus funcionam como molas. Na verdade, são mo-las de ar.

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O amortecedor deve controlar tanto o peso suportadocomo o não suportado, e ainda os pneus.

Forças dinâmicas aplicadas nas molas tiram a estabili-dade do veículo.

Quando a roda transpõe um obstáculo, a mola é com-primida.

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A energia que a mola acumula, provoca vários movimen-tos de extensão e compressão...

Que alteram a estabilidade do veículo, fazendo-o saltarpara cima e para baixo.

Isso porque ao ser comprimida rapidamente, a molaempurra o veículo para cima.

Se a roda passa devagar pelo obstáculo, a mola é com-primida sem impulsionar o peso suportado par cima. Isso acon-tece por causa da relação entre tempo e impulso.

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Ao passar rapidamente pelo mesmo obstáculo, não hátempo suficiente para a mola comprimir-se.

Então o obstáculo impulsiona o peso suportado paracima.

Às vezes, o impulso é tão forte que a rodas se levantam.

E se levantam tanto, que os pneus perdem o contatocom o solo, provocando derrapagens e desvios na trajetóriado veículo.

...suspensões com molas macias oferecem conforto emtrânsito lento, paralelepípedo ou pista irregular.

Projetistas quebram a cabeça, pois...

Porém, quando o veículo estiver com velocidade emcurvas ou obstáculos, a suspensão apresentará pouca es-tabilidade.

Então, suspensão dura oferece mai-or estabilidade, mas torna o carrodesconfortável.

Conhecido o comportamento dasmolas, vejamos qual é a participação doamortecedor.

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As pessoas julgam que o amortecedor é quem sus-tenta o peso do veículo.

Como vimos, isso é função das molas.

Pois... só elas têm força elástica.

Cabe ao amortecedor controlar as ações dinâmicas dasmolas.

Sem impedir ou dificultar a compressão e extensão dasmolas, inibir a repetição dos seus movimentos, garantindo aestabilidade do veículo.

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Aqui vemos como a carroceria recupera rapidamente aestabilidade, depois de uma ou duas oscilações da mola, con-trolada pelo amortecedor.

O controle do amortecedor ocorre tanto na compressão...como na distensão da mola.

Por isso é chamado de DUPLA-AÇÃO.

Quando a mola é com-primida o amortecedor devefechar-se sem oferecer re-sistência maior que a ofere-cida pela mola.Nessa ação amola está comprimida pelopeso do carro.

Quando a roda transpõem um obs-táculo, a mola se comprime ainda mais.

O amortecedor deve suavizar essemovimento, sem impedi-lo, para não for-çar a carroceria para cima.

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Na compressão, o amortecedor trabalha junto com amola auxiliando na sua força de reação.

Na distensão, é necessário que ele exerça mais forçapara atenuar a força de distensão da mola.

É por isso que, quando acionado com as mãos, é muitomais fácil fechar do que abrir um amortecedor.

Além das molas e amortecedores, vamos destacar aimportância da barra estabilizadora. O estabilizador é umabarra de aço.

É um dos elementos que compõem o sistema de sus-pensão do veículo. É chamado de estabilizador porque a suafunção é estabilizar a carroceria, limitando a sua inclinaçãolateral quando o veículo faz curvas.

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O estabilizador atua na suspensão dianteira e na trasei-ra dos veículos. (Figs. acima)

Na próxima parte, você vai conhecer todas as peçasde um amortecedor. E mais: vai saber exatamente comoele funciona.

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Vejamos agora, quais são e como funcionam seus com-ponentes.

No seu interior, o tubo depressão, deve ser bastante re-sistente, pois suporta fortespressões hidráulicas.

AMORTECEDOR, COMPONENTES EAMORTECEDOR, COMPONENTES EAMORTECEDOR, COMPONENTES EAMORTECEDOR, COMPONENTES EAMORTECEDOR, COMPONENTES EFUNCIONFUNCIONFUNCIONFUNCIONFUNCIONAMENTAMENTAMENTAMENTAMENTOOOOO

Ainda no tubo de pres-são temos o pistão, com diâ-metro calibrado, tendo mínimode folga em todo o compri-mento do tubo.

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Na parte inferior temos:válvula da base

e as válvulas do pistão.

A válvula da base con-trola a passagem do óleo pe-los tubos de pressão e reser-vatório.

Na parte superior dotubo estão o selo e a guia dahaste.

A haste é feita com material robusto e resistente, paranão envergar ou empenar com os impactos.

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É importante observarna estrutura do amor-tecedor,a solda da fixação, que é feitapor caldeamento a ponto, pro-porcionando maior resistênciaà ruptura.

Porém, o sistema defechamento por costura ga-rante uma vedação perfeitacontra vazamento do fluidohidráulico.

O pistão divide o tubo depressão, formando duas câ-maras: superior ou de traçãoe inferior ou de compressão.Ambas devem estar cheiasde óleo hidráulico com carac-terísticas especiais.

A velocidade do pistãoao longo do tubo de pressãodepende da facilidade de pas-sagem do fluido hidráulico...

Câmarade tração

Câmara decompressão

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através dos furos exis-tentes no próprio pistão quesão controlados por válvulas.

No segundo tubo umacâmara semi-independente,chamada tubo reservatório,aloja uma quantidade suple-mentar de óleo com a seguin-te finalidade:

No sentido de compressão, a hasteé introduzida no tubo de pressão, ocupan-do o espaço relativo ao seu volume.

Com isso ela desloca uma quantida-de de óleo, equivalente a esse espaço ocu-pado, para o tubo reservatório.

É como colocar o dedo num copocheio. O líquido vaza pelas bordas. O es-paço ocupado pelo dedo toma o lugar doespaço ocupado pelo líquido.

Claro, se colocarmos mais dedo no copo, maior será aquantidade e líquido deslocado.

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Assim funciona o amortecedor. Na com-pressão o óleo deslocado passa através deválvulas para o tubo reservatório.

Essas válvulas oferecem uma restriçãoautomática e proporcional à quantidade e ve-locidade do óleo impulsionado.

No movimento de tração, o óleoretorna ao tubo de pressão, passando pelaválvula da base. O óleo que está na partesuperior do pistão é forçado para a partede baixo, controlado pelas válvulas do pró-prio pistão.

O diâmetro do pistão tem influên-cia na vida e grau de controle do amor-tecedor. Quanto maior for sua área e desuas válvulas, melhor será distribuída acarga de impacto.

A resistência dos amortecedores deve ser variável deacordo com o tipo de estrada e velocidade do veículo.

Determinado controle é exigido quando o veículo operaem tráfego lento ou urbano...

E deverá ser mais rigoroso em estradas irregulares ondeas molas são mais acionadas.

Em altas velocidades ou nas curvas, o amortecedor exer-ce um controle importantíssimo para a estabilidade e segu-rança do veículo.

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Por isso, os amortecedores devem ter alguns sistemasque permitam variar a força de controle de acordo com a ne-cessidade.

Em carros de competição...

...e em alguns veículos existem controles que podem sermanejados pelo próprio motorista, variando a ação dos amor-tecedores de acordo com o seu gosto e tipos de estrada.

Foram desenvolvidos para carros normais vários tiposde controles ajustáveis que se mostraram impraticáveis, emfunção de nossas estradas serem muito diversificadas.

Daí foram desenvolvidos amortecedores com regulagemautomática, que funcionam através de sistemas de passagemde óleo e conjunto de válvulas de ação progressiva.

A velocidade do pistão e os impulsos recebidos pelasmolas propiciam uma auto-regulagem que podemos chamarde automática.

Nas velocidades de movimentos lentos, a passagem deóleo se dá no que chamamos de primeiro estágio.

O óleo passa por umasérie de entalhes na sede deválvulas de compreensão outração. É o estágio onde oamor-tecedor opera comimpulsos lentos da suspen-são, ou mesmo com as pró-prias mãos.

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No segundo estágio, ocontrole é feito pelas válvulasde bloqueio progressivo.

O aumento de velocida-de do curso do pistãocorresponde ao aumento gra-dual da abertura da válvula.

O terceiro estágio é acionado quando há aumento depressão do fluído hidráulico, derivado de movimentos maisbruscos da suspensão.

As válvulas, então, abrem-se totalmente e o controle érestringido pela passagem de óleo pelos furos o pistão.

Esse sistema proporciona à suspensão do veículo umaação direta em cada tipo de terreno, maior durabilidade de suaspeças, maior conforto e segurança para os passageiros.

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Vejamos quais são os cuidados básicos que devemostomar na instalação do amor-tecedor e no exame do estadoda suspensão.

Em caminhões, caminhonetes e automóveis antigos asrodas operavam em eixos rígidos geralmente suportados porfeixes de molas.

Com o aperfeiçoamento, adotou-se a suspensão dian-teira independente em cada roda.

Assim, cada roda passou a acompanhar as irregularida-des da estrada sem afetar a posição da outra e mantendo acarroceria estável.

Esse tipo de suspensão inclui braços, suportes, pinos ebuchas que permitem os movimentos da suspensão.

AMORTECEDORES E SUSPENSÕES:AMORTECEDORES E SUSPENSÕES:AMORTECEDORES E SUSPENSÕES:AMORTECEDORES E SUSPENSÕES:AMORTECEDORES E SUSPENSÕES:CUIDCUIDCUIDCUIDCUIDADOS BÁSICOSADOS BÁSICOSADOS BÁSICOSADOS BÁSICOSADOS BÁSICOS

Ao mesmo tempo, o movimento da direção é obtido pelogiro da manga de eixo em torno do pino mestre.

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Houve inovações no sistema com a Introdução das pon-teiras de suspensão, chamadas também de rótulas, pinos es-féricos ou pivôs. Com essa inovação foram eliminados: o bra-ço vertical, o pino mestre, buchas, etc. Diminuindo assim ospontos sujeitos à folgas e melhorando a estabilidade dadireção.É importante lembrar que essas peças pertencem tantoao sistema de direção como ao de suspensão.

Obs.: em ambos os sistemas, a estabilidade não estárelacionada somente com o estado das molas e amortecedo-res. O estado de todas as peças da suspensão – braços, bu-chas, pivôs, terminais e outras – influem diretamente no com-portamento dos veículos.

Folgas e desalinhamento causam perda de estabilida-de, quebra de peças, barulho na suspensão e riscos de aci-dentes.

Nesses casos, deve-se fazer uma verificação e manu-tenção criteriosa substituindo peças gastas, quebradas e queapresentem folgas acima da tolerância.

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A verificação da folgas deve ser feita com o veículosuspenso, com o auxílio das mãos e se necessário com oauxílio de uma espátula, movimentando-se as rodas no senti-do vertical e horizontal.

Após a verificação de todas as folgas e substituição daspeças gastas, deve-se verificar o alinhamento do sistema dedireção.

Esse alinhamento nada mais é que a verificação e cor-reção dos diversos ângulos chamados de GEOMETRIA DADIREÇÃO.

Tal assunto será visto em um fascículo específico.

Cuidados devem ser tomados para que não se alteremas especificações da suspensão.

Mudanças tipo reforços e rebaixamento podem compro-meter a vida útil das peças, o alinhamento, a eficiência do con-junto e, com isto, a segurança do veículo.

Molas em más condições,provocam contínuos impactos nosbatentes, desgastando-os mais ra-pidamente, produzindo uma sériede barulhos.

Aliás, já que estamos falando em barulhos, convém di-zer que muitas vezes quando se troca os amortecedores usa-dos por novos, uma série de barulhos que não se ouvia antesda troca, começam a ser notados.

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O fato é que o amortecedor novo, por trabalhar com maiorfirmeza e resistência total, propicia o destaque de desagradá-veis ruídos, provenientes de folgas existentes nos demais com-ponentes da suspensão.

Mas as suspensões são ainda pouco conhecidas por al-guns proprietários de veículos. Estes não levam em considera-ção o mal estado da suspensão do seu veículo, até que ele apre-sente muitos barulhos, trancos e perda da estabilidade.

Não percebem também a falta de segurança gerada poramortecedores gastos.

Para ele, o amortecedor é apenas um dispositivo deconforto.

Os amortecedores gastos não afetam somente o con-forto. A segurança do veículo torna-se duvidosa e outras pe-ças como os pneus por exemplo, se desgastam facilmente.

Ao acionar os freios, forças dinâmicas são colocadasem ação sobrecarregando as molas e provocando as maisdiversas reações. Se os amortecedores estão gastos, as ro-das pulam e arrastam o veículo por um maior espaço antesde parar.

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Um veículo em bom estado, desenvolvendo uma veloci-dade de 100 km por hora, necessita de 60 a 80 metros paraparar.

Quando os amortecedores estão gastos, essa distânciavai além dos 100 metros, podendo ainda desviar o veículo desua trajetória normal.

Observe que, ainda neste caso, é comum um contatoirregular dos pneus com o solo.

Essas freadas gastam rapidamente e de forma irregularos pneus.

Portanto, é de responsabilidade do mecânico verificartambém o estado dos amortecedores.

Muitas vezes a revisão da suspensão e a troca dos amor-tecedores pode apresentar uma significativa economia para oproprietário do veículo.

Além da perda dos pneus, pode ocorrer outra série dedesgastes relacionados com amortecedores vencidos.

Tipo, fadiga das molas, desgaste das partes móveis dasuspensão,...

...além de desajustes na carroceria e parafusos soltos.

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São ainda conseqüências das trepidações não absorvi-das pelos amortecedores gastos, os vazamentos pelo retentore juntas do câmbio, quebra dos coxins do motor...

...desgaste prematuro das lonas de freio...

...desgaste nas tripóides e seus mancais, além de folgaprematura nos braços de direção e terminais.

A perda de ação dos amortecedores é progressiva, as-sim como o desgaste das demais peças.

Isso vai acontecendo até que não exista mais remédio.

O teste exato do estado dos amortecedores só pode serfeito em dinamômetros especiais.

Esses porém, só existem nas fábricas de amortecedo-res e nas montadoras de veículos.

Um dinamômetro prático que permite testar dinamica-mente a suspensão e os amortecedores é o SHOCKTESTER.

O mecânico, porém, na falta desses aparelhos podeavaliar essas condições por meio de alguns testes práticos.

Verificando por exemplo, se o amortecedor não apresentavazamentos, e também se as buchas de borracha estão emboas condições.

Feito isso, devem ser avaliadas agora as reações doveículo em paralelepípedos ou asfalto em condições precári-as, considerando sua movimentação, vibrações, ruídos efreadas.

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Outra prova pode ser feita pressionando-se a suspen-são com força e largando-a.

Se esta produzir mais que duas oscilações, é sinal deque os amortecedores não estão operando normalmente.

Examine os pneus.

Se estiverem gastos irregularmente, também é provávelque a causa esteja nos amortecedores.

São ainda mais de operação inadequada: o corpo doamortecedor amassado, o guarda-pó solto e as buchas deborracha gastas.

Uma discussão constante é também sobre a validadeou não do recondicionamento do amortecedor, devido à suablindagem especial.

O que acontece é que o fim da vida do amortecedor éresultado do desgaste normal das peças internas: tubo de pres-são, pistão, molas, válvulas, etc.

Desta forma, o recondicionamento só seria possível tro-cando-se a maioria de suas peças internas, o que evidente-mente sairia mais caro que uma peça nova.

Normalmente, o recondicionamento fica resumido à co-locação de um óleo mais grosso no tubo de pressão. Isso podecausar uma aparente melhora. Mas somente enquanto o óleoestiver frio, pois assim terá mais dificuldade em passar pelasfolgas existentes.

Porém, com o funcionamentoe o conseqüente aquecimento, o óleose dilui, formando espuma, que pas-sando pelas folga entre o tubo depressão e o pistão, irá formar bolhasde ar tornando os amortecedoresainda mais inoperantes.

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Antes de se instalar um amortecedor, este deve serescorvado, para eliminar qualquer bolha de ar que tenha seformado nas câmaras de pressão durante a estocagem. Paraisso, segurar o amortecedor verticalmente e bombeá-lo algu-mas vezes.

O torque final das porcas ou parafusos deve ser feitocom o peso do carro apoiando sobre as molas e rodas.

Tomar o cuidado de não apertar excessivamente as bor-rachas para não esmagá-las.

Elas devem rece-ber apenas o aperto re-comendado pelo fabri-cante.

Sem folgas. Nãoesqueça que as folgasainda que pequenas,produzem movimentos laterais nos suportes, que devem serabsorvidos pelas borrachas. Uma montagem rígida podeacarretar flexões laterais no espigão ou argolas, provocandosua fratura.

Na suspensão convencional a substituição do amorte-cedor é feita com muita simplicidade.

Na suspensão Mc Pherson a substituição também torna-sesimples, desde que sejam utilizadas ferramentas apropriadas.

Sabemos agora, que o serviço da suspensão é bastantesimples, porém de muita responsabilidade.

Assunto de Suspensão

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