Suspensão Tipo McPherson

O aumento da popularidade dos veículos com tração dianteira levou ao grande uso de amortecedores estruturais tipo McPherson, como mostra a Figura 6. O sistema foi idealizado por Earle S. MacPherson, um engenheiro da Ford, nos anos de 1940 (Bastow e Howard, 1993).

A estrutura McPherson é uma derivação da suspensão duplo “A”. A ligação transversal superior é substituída por um ponto de pivotamento na carroceria ou chassi do veículo, que leva a haste do pistão e a mola helicoidal. Forças de todas as direções estão concentradas neste ponto e estas causam tensões de flexão na haste do pistão. Para evitar prejuízos no câmber dinâmico e alterações no cáster8, a haste normalmente de diâmetro 11 mm (no amortecedor) deve ser aumentada para pelo menos 18 mm. Com um diâmetro de pistão de, normalmente, 27 mm, 30 mm ou 32 mm, o amortecedor trabalha com sistema bitubular e pode ser pressurizado ou não pressurizado.

A principal vantagem da estrutura McPherson é que todas as partes que compõe a suspensão e o controle das rodas podem ser combinadas em uma única montagem. Como pode ser visto na Figura 6, isto inclui (REIMPELL et al., 2001):

• O assento da mola (3) suporta a parte inferior da mola; • A mola auxiliar (11) ou coxim de compressão;

• O batente de tração ou stop hidráulico (não mostrado);

• A conexão da barra estabilizadora (7) através da haste de ligação (5); • A fixação inferior (13).

A fixação inferior pode ser soldada, brazada, montada por interferência ou aparafusada firmemente ao tubo reservatório (1). Outras vantagens são:

• Forças mais baixas no corpo de montagem, pontos “E” e “D” devido a uma grande distância efetiva “C” (Figura 1);

• Longo curso da mola;

• Três rolamentos deixam de ser necessários;

• Melhores possibilidades de projeto na zona de deformação à frente do veículo, no compartimento do motor;

• Maior espaço lateral torna mais fácil a aplicação de motores transversais.

Hoje em dia, as medidas de projeto garantem que as vantagens não são sobrepostas pelas desvantagens inevitáveis sobre o eixo dianteiro. Essas desvantagens são:

• Características cinemáticas menos favoráveis;

• Introdução de forças e vibrações na região de pivotamento superior em uma área relativamente elástica da extremidade dianteira do veículo;

• É mais difícil o isolamento contra o ruído rodoviário – uma estrutura de metal/borracha, também conhecida por top mounting, é necessária para minimizar este efeito (Figura 7); • O atrito entre haste e guia prejudica o efeito da mola, que pode ser reduzido pelo

encurtamento de distância entre o centro da roda e a fixação inferior;

• Maior sensibilidade do eixo dianteiro devido ao desbalanceamento e o batimento radial dos pneus;

• Maior exigência de espaço vertical;

• Às vezes o espaço entre os pneus e o corpo do amortecedor é muito reduzido.

Figura 7: Isolador de Vibrações, Suspensão McPherson Dianteira (Reimpell et al.,2001)

Suspensões do tipo McPherson são amplamente empregadas em eixos dianteiros, mas elas também equipam a suspensão traseira de veículos de tração dianteira. Como é o caso da supensão do veículo Lancia Delta na Figura 8 (REIMPELL et al., 2001).

Figura 8: Suspensão McPherson Traseira – I (Reimpell et al., 2001)

Neste tipo de configuração, ao contrário do que acontece para a suspensão dianteira, existem muito mais opções de montagem já que os requisitos cinemáticos não são absolutamente indispensáveis para um funcionamento adequado. As seguintes variações de projeto são representativas das várias possibilidades existentes de se aplicar a estrutura McPherson em suspensões traseiras (MILLIKEN e MILLIKEN, 1995):

• Reversed A-arm and Trailing Link Strut: como o próprio nome infere, a cinemática envolve um braço “A” inferior, invertido, onde o ponto de fixação está ligado ao chassi do veículo e as duas outras extremidades opostas à fixação inferior do amortecedor. Além disso, uma barra de ligação arrastada parte longitudinalmente de um ponto do chassi para o braço “A” ou à fixação inferior do amortecedor (veja a Figura 9(a)). Uma vantagem desta configuração é a boa rigidez de cambagem. O ponto negativo é a tendência à divergência entre as rodas (toe-out) durante a frenagem ou na passagem por um obstáculo. • A-arm and Toe Link Strut: Existem duas potenciais versões para este tipo de montagem, uma sendo exatamente como uma suspensão dianteira típica, porém com barra de alinhamento fixa ao chassi. A segunda versão conta com a barra de alinhamento ligada na porção traseira do braço de controle ao invés do chassi. Esta segunda versão é mostrada na Figura 9(b). Uma das vantagens deste sistema é o excelente controle no alinhamento das rodas. Suas limitações são praticamente as mesmas de uma suspensão dianteira similar.

Figura 9: Suspensão McPherson Traseira – II (Milliken e Milliken, 1995)

• H-arm Strut: Um braço em forma “H” contendo duas buchas em cada extremidade cinematicamente irá desempenhar o trabalho de três barras (veja a Figura 10(a)) analogamente a suspensão A-arm and toe link. Existem limitações, entretanto, quando as barras são combinadas com elementos estruturais. Neste caso o eixo do alojamento das buchas deve ser sempre perpendicular ao eixo de movimento, caso contrário ocorrerá flexão do amortecedor. Sendo assim, qualquer flexão nos braços ou distorção nas buchas devido à frenagem ou obstáculos causará força lateral no amortecedor e consequentemente aumento do atrito com prejuízo à dinâmica do carro.

• Tri-Link Strut: Uma suspensão estrutural com três barras individuais é conhecida por ser um tri-link strut, conforme mostra a Figura 10(b). Juntamente com a estrutura, as duas barras laterais controlam o alinhamento e a geometria frontal, enquanto que a barra arrastada controla a geometria lateral. As vantagens deste sistema residem no fato de existir o desacoplamento entre as partes, impondo baixo atrito ao amortecedor, bom alinhamento das rodas, isolamento da carroceria em relação à aspereza e vibrações.

Figura 10: Suspensão McPherson Traseira – III (Milliken e Milliken, 1995)

2.1.2.1.3 Suspensão Traseira de Eixo com Braços Arrastados (Trailing-