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Entendendo as suspensões a ar

Nós explicamos tudo que você precisa saber sobre isso.

Suspensao a ar fusca

Uma maré de mudanças em suspensões a ar está tomando conta do mundo: substituir molas de suspensão convencionais feitas de metal por molas de ar, que muitas vezes são controladas por compressores de ar sofisticados e eletrônicos de auto-nivelamento. Seja por estética, facilidade de alteração de altura do carro em tempo real, melhorias de manuseio ou de habilidade de carregamento, suspensões a ar combinadas com rodas e pneus gigantes estão mais em voga do que nunca. Para conhecer mais sobre suspensões a ar, o R19 consultou especialistas em suspensões a ar, incluindo Bret Voelkel da Air Ride Technologies e Sal Solorzano da Total Cost Involved (TCI). Esse pessoal está entre os líderes em trazer tecnologias práticas de suspensão a ar para o mainstream de carros. Eles compartilharam sua expertise no que é necessário para instalar uma suspensão a ar de primeira qualidade em seu carro.

O que é a Suspensão a Ar

Uma suspensão a ar substitui molas convencionais por molas de ar parecidas com aquelas em caminhões de 18 rodas. Suspensões de molas helicoidais convencionais são as mais fáceis de aprimorar, pois as bolsas de ar se encaixam exatamente no mesmo lugar das molas helicoidais e muitas vezes são afixadas em parafusos de fixação fornecidos pelo fabricante. O design de molas de ar tem progredido ao ponto de que companhias pioneiras como a Air Ride Technologias, TCI, Air Lift e outras desenvolveram kits de fixação para a maioria dos carros populares e caminhões com molas helicoidais. Existem até soluções de molas de ar para suspensões de molas de folhas e barras de torção.

Porque você quer uma suspensão a ar

Uma suspensão a ar oferece pelo menos cinco grandes benefícios:

Ajustabilidade: Suspensões a ar têm um grande potencial de ajustabilidade para as molas e a capacidade de carga. Semanas de ajustes em molas e amortecedores convencionais podem ser facilmente comprimidas em alguns minutos através de ajustabilidade interna. Acertar de primeira a altura do carro, carga, e nível em uma mola helicoidal é um caso de tentativa-erro-tentativa, mas uma suspensão a ar proporciona muito mais abrangência, portanto uma seleção precisa não é tão crítica quanto para uma mola convencional.

Manuseio: A maioria das molas de ar são progressivas. Quanto mais elas comprimem, mais elas ficam rígidas. Junte essa taxa progressiva inerente com ajustabilidade interna e o resultado é um potencial de performance enorme. Fazer ajustes para diferentes condições é mais fácil e rápido. Em uma aplicação de manuseio sofisticada, as molas de ar devem ser acopladas com amortecedores ajustáveis para rebote e compressão, assim como barras estabilizadoras cuidadosamente selecionadas.

Customização de performance: Todo mundo tem sua própria ideia de como seu carro deve andar e ser manejado. Com uma suspensão a ar, esses desejos podem ser acomodados com poucas ou nenhuma mudança de componentes. Ajustando a pressão do ar e as válvulas de amortecimento, você pode deixar o mesmo carro macio e confortável, firme e rígido … ou qualquer meio termo que quiser. Você pode dirigir o carro confortavelmente até a pista, firmar a pressão de ar e as válvulas e amortecimento para fazer uma corrida, e depois reajustar a pressão e as válvulas para voltar para casa no conforto.

Postura: Suspensões a ar facilitam o rebaixamento do carro para você ficar descoladão. Lá no topo do espectro dos descolados estão Minitrucks que soltam faíscas e Lowriders. Mas hoje em dia, eles representam apenas um pequeno segmento do mercado. É muito mais comum encontrar um cara que só quer rebaixar razoavelmente o carro ou a caminhonete dele para melhorar a estética sem sacrificar a direção ou a durabilidade do carro. A maioria dos kits vêm configurados para entregar uma altura normal que é vários centímetros mais baixa do que com molas tradicionais. Independente de quão baixo está o carro, suspensões a ar facilitam aumentar a altura do carro para uma direção normal, para ir para posts de gasolina ou até mesmo para puxar carrinhos acoplados.

Carregamento: Essa é a aplicação comercial original para suspensões a ar: ajudar caminhões de 18 rodas a levar carregamentos pesados e ao mesmo tempo melhorar o conforto do motorista. Mesmo que provavelmente não seja a principal razão para fazer a mudança em um carro, definitivamente é uma solução para deixar sua caminhonete mais fácil de dirigir sob condições de variação de carga. De fato, alguns SUVs novos agora já vêm com suspensões a ar.

Design de molas de ar: Hoje em dia, a maioria das molas de ar são fabricadas pela Firestone, que foi pioneira em seu uso em caminhões grandes. Três tipos básicos de molas de ar estão disponíveis: a de dupla enrolação, a de manga cônica e a de manga de rolamento. A mola de dupla enrolação parece com um cheeseburguer duplo e geralmente tem mais capacidade de carga, um curso mais curto e uma taxa mais progressiva que é mais adequada para uso na maioria das suspensões dianteiras onde a mola fica consideravelmente para dentro do ponto de carregamento da suspensão. Isso produz o efeito de multiplicar os requisitos de capacidade de carga enquanto também dividindo os requisitos de viagem. Molas de manga cônica e de manga de rolamento são menores em diâmetro, possuem um curso mais comprido e uma taxa mais linear; são mais adequadas para aplicações traseiras porque há mais requisitos de viagem e menos de capacidade de carga.

Suspensão Dianteira: Realocação de amortecedores normalmente era necessário para a maioria das configurações com molas de ar da primeira geração porque não existia uma área oca no centro da mola de ar para acomodar a montagem padrão dos amortecedores, que normalmente passava pelo centro das molas helicoidais. Kits desenhados para molas de ar convencionais vêm com montagens para realocação de amortecedores e novos braços de controle conforme necessário. Essa é uma solução em conta e objetiva, mas, em alguns casos, realocar o amortecedor pode resultar em problemas de folga de rodas/pneus, especialmente hoje em dia que temos pacotes enormes de roda-e-pneu.

Conforme as suspensões a ar evoluíram, uma instalação mais cara foi desenvolvida com base em combos de molas/amortecedores helicoidais, mas com uma bolsa de ar substituindo a mola helicoidal. Essas configurações tendem a ser mais caras mas oferecem a vantagem de ter uma instalação mais simples, uma aparência melhor e mais folga para rodas e pneus.

Por outro lado, a depender do chassi, um design de suspensão de rosca pode render menos navegação da roda no geral quando comparado com uma configuração onde as molas de ar e amortecedores são separados. Menor navegação da roda requer uma bolsa mais rígida para evitar afundamento da suspensão quando em uma dada altura de carro. Nestas circunstâncias, se a qualidade da navegação é o primordial, uma configuração de bolsas e amortecedores separados pode ser preferível.

Suspensão traseira: Para carros que já são equipados com bobinas traseiras, mudar para bolsas de ar é bem direto. Normalmente elas ficam exatamente onde as molas antigos ficavam, embora em alguns casos talvez seja necessário adquirir novos assentos de molas (se sim, eles vêm no kit). Designs onde os amortecedores já vêm acoplados às bolsas de ar também estão disponíveis, mas outras modificações podem ser necessárias para instalação.

Suspensao a ar caminhonete

Carros com molas de folhas têm duas opções. A conversão mais simples é remover várias folhas de cada pacote de molas e instalar molas de ar entre os alojamentos de eixo e a moldura do carro. Folhas residuais ainda são necessárias para localizar o eixo traseiro, mas as bolsas de ar agora realizam a função primária de suportar a carga. Em um carro mais velho com molas de folhas de capacidade e durabilidade incerta, o plano (se couber no seu orçamento) é substitui-las completamente por uma suspensão 4Link. As grandes marcas de equipamentos de pós-venda oferecem kits de conversão pré-fabricados que aferrolham diretamente nos carros populares com molas de folhas, necessitando apenas de um pouco de soldagem para novos colchetes no alojamento dos eixos. Configurações de solda universais são oferecidas para carros de corrida e aplicações personalizadas.

Dependendo das restrições físicas do layout do chassi e do espaçamento que o corpo permite, as ligações superiores do kit 4 Link podem ser trianguladas ou paralelas em relação às ligações inferiores. Geralmente, 4 Links paralelos encaixam melhor em caminhões enquanto que configurações triangulares são mais adequadas para carros. Para alguns chassis, tanto as configurações paralelas quanto as triangulares estão disponíveis. Se você tiver escolha, um carro cujo uso principal é ser dirigido em ruas convencionais normalmente tem melhor performance com um 4Link triangular; uma configuração paralela normalmente é ideal para carros que competem em arrastão / corrida.

Compressores: Em seu nível mais básico, molas de ar podem ser infladas utilizando ar canalizado da mesma forma que um amortecedor de ar antigo, mas isso neutraliza um dos principais benefícios deste tipo de suspensão: ajustabilidade em tempo real para compensar as mudanças de condição das estradas, cargas do veículo ou intenção de uso. Toda vez que você acrescenta peso sem ar a bordo – seja combustível, pessoas ou carga – você precisa encontrar uma mangueira de ar.

Entender todos os benefícios da ajustabilidade oferecida por molas de ar realmente requer uma fonte de ar a bordo. Com suspensão a ar, os ajustes na qualidade de direção são realizados incrementalmente, com mudanças de pressão do ar muito pequenas. Molas de ar têm um volume relativamente pequeno, portanto é difícil inflar ou desinfla-los com ar externo em quantias suficientemente pequenas para afinar a qualidade da direção.

Um sistema de ar a bordo consiste em pelo menos um compressor de ar, provavelmente um tanque de armazenamento e algum tipo de sistema de controle. Uma solução relativamente simples e com bom custo-benefício, que proporciona uma boa direção e benefícios de manejo seria um tanque de 2 galões mantido cheio por um único compressor. Por outro lado, se você quer que o carro suba ou desça em dois segundos, em um carro pesado pode ser necessário até um par de compressores 150-psi e dois ou mais tanques de 5 galões, válvulas de ar industriais imensas e linhas de acesso de 31/44 polegadas. Mas uma configuração tão extrema como essa pode criar tantos problemas de afinamento quanto uma configuração básica de abastecimento externo: em um sistema de atuação rápida, cada aperto de botão pode resultar em uma mudança de pressão de ar de 20-psi.

Linhas de ar

Linhas de ar comerciais, aprovadas pela DOT e feitas de plástico, originalmente desenvolvidas para caminhões grandes, são padrão na maioria dos kits. Elas proporcionam uma solução fácil e financeiramente acessível para conectar compressores às molas de ar. Pressões de operação padrão normalmente variam de 75 a 150 psi, bem dentro das capacidades desse tipo de tubulação.

Para o look padrão, você pode fabricar linhas inoxidáveis, da mesma forma que em um sistema de freio ou combustível, conectando-as através do uso de roscas AN típicas e adaptadores de tubos. Nos pontos de deslocamento da suspensão, seriam necessárias mangueiras flexíveis em um sistema que, fora isso, é rígido, da mesma forma que é em um sistema de freios. Também como no sistema de freios, uma mangueira trançada feita de aço inox com núcleo de Teflon é preferível a mangueiras trançadas feitas de núcleo de borracha sintética.

Sistemas de duas vias versus sistemas de quatro vias

Quando a suspensão a ar foi introduzida para os carros em meados dos anos 90, um sistema de controle de duas vias era o método padrão para inflar e desinflar a suspensão. Em outras palavras, ambas as molas de ar em cada eixo eram conectadas. Isso mantinha as coisas simples, precisando apenas de uma válvula de controle por eixo. No entanto, logo se tornou claro que durante as curvas, a mola de ar externa (ou carregada) tentava transferir o ar para a mola de dentro (descarregada), aumentando os problemas de estabilização do corpo do carro. Às vezes, em um carro mais leve, o problema pode ser minimizado quando instalamos barras estabilizadoras de grande porte. Mas hoje em dia, quase todo mundo usa um sistema de quatro vias, que bombeia e controla cada bolsa de ar separadamente. Embora isso requeira uma válvula de controle e linha de ar individual para cada mola, é uma solução para todos os problemas de transferência de ar. Além disso, permite controle preciso da altura do veículo para compensar pela variação de peso, restrição da suspensão ou mudanças de alinhamento. Podemos pensar na configuração de quatro vias como algo similar a distribuição de peso em um carro para pistas ovais.

Sistemas de Controle

Controles manuais de duas vias e quatro vias estão disponíveis para aqueles com orçamento limitado. Sistemas manuais normalmente usam válvulas pneumáticas montadas a um painel com um calibre de pressão. Uma abordagem mais sofisticada com menos bagunça é usar solenoides elétricos controlado por um interruptor ou computador. Os últimos 3-4 anos têm visto a introdução de vários sistemas pós-venda de controle de altura eletronicamente ativos que buscam manter uma altura de direção predefinida enquanto o veículo está na estrada. Um sistema eletrônico de controle de altura adiciona um computador e sensores para controlar os solenoides eletrônicos. Ambos os sistemas de controle baseados em pressão e baseados em altura estão disponíveis.

Sistemas a base de pressão

Com os sistemas de controle eletrônico a base de pressão, o computador precisa depender apenas em pressão do ar para extrapolar a posição adequada das molas de ar, o que então, teoricamente, deveria traduzir-se na posição da suspensão, o que então deveria (também teoricamente) traduzir-se na altura do veículo. Obviamente são muitas traduções, interpolações e suposições. Mesmo que funcione bem em veículos que raramente veem mudanças de carga e são razoavelmente bem equilibrados, para muitos veículos existe uma grande desvantagem: quando qualquer mudança acontece na carga que uma mola de ar comporta, a suposição de que qualquer pressão de ar vai equiparar para uma altura específica pode não existir mais. Muitos transientes podem causar uma mudança de carga: mudança real de peso devido à adição ou subtração de passageiro, malas ou combustível; o veículo estar em cima de uma inclinação ou buraco; ou até fatores gerais de geometria de suspensão ou restrição de suspensão que acabam requerendo mais pressão do ar para elevar o veículo do que para manter uma altura específica.

Sistemas ativos a base em pressão podem não reagir adequadamente quando passam por uma curva comprida (qualquer manobra dinâmica que aumentar a carga em um lado do veículo por um período significativo de tempo). Em tais condições, um sistema ativo a base de pressão tenta desinflar a mola externa (carregada) e inflar a mola interna (descarregada), aumentando o balanço do carro e os problemas de manejo da mesma forma que o antigo sistema de duas vias.

Sistemas a base de altura

Sistemas a base de altura utilizam sensores separados que medem diretamente a posição real da suspensão do veículo, assim eliminando diversas suposições feitas em um sistema puramente a base de pressão porque agora existe informação precisa sobre a relação entre a suspensão e o chassi para ajudar o computador a determinar a altura do veículo. Mas ainda existe um problema, conhecido como cruzamento de cargas. Isso acontece quando a altura é alcançada com pressões de ar radicalmente diferentes em cada lado. Normalmente quaisquer variações de pressão de ar lado a lado deveriam ser de 20 por cento ou menos; porém, é possível enganar um sistema baseado em altura superinflando dois lados diagonais enquanto deixando os lados opostos bastante desinflados. O computador mantém o carro nivelado, mas as características de manuseio são péssimas.

Sistemas de Combo

A solução é combinar nivelamento a base de pressão e a base de altura no mesmo sistema. Cada um serve como um fiscal do outro. É isso que a Air Ride Technologies fez em seu novo sistema LevelPro. Para inicialmente economizar dinheiro, a configuração pode ser feita apenas como um sistema a base de pressão e os sensores de altura podem ser adicionados depois, se necessário. Sistemas LevelPro também incluem a habilidade de programar no computador três alturas de suspensão diferentes – baixa (para desfilar), normal (para passeios e corridas) e alto (para passar por obstáculos como lombadas). É só apertar um botão e o carro é elevado ou rebaixado para um nível predefinido, porém ainda consegue compensar em cada predefinição em caso de mudanças de combustível, passageiros ou carga.

Instalações Personalizadas

Kits de suspensão a ar completos estão disponíveis para musclecars clássicos assim como carros, caminhões e SUVs de alta performance modernos. Como já são adequadamente projetados e testados, esses kits são preferíveis a tentar montar sua própria combinação de componentes do zero. Sistemas de suspensão a ar pré-fabricados já tratam de todas as questões de altura instalada por molas de ar, altura instalada por amortecedores, navegação por junção cilíndrica, ângulos de linha de direção, espaçamento térreo, espaçamento para pneus e outros parâmetros que precisam ser levados em consideração quando estamos construindo um sistema seguro e funcional.

Para veículos menos populares, para os quais não são oferecidos kits prontos, é factível que um carroder avançado construa um sistema de suspensão a ar viável. Fundamentalmente, não é diferente de construir uma suspensão tradicional, tirando que substituímos molas metálicas por molas de ar. Pode até ser mais fácil porque molas de ar têm um leque operacional maior do que molas metálicas tradicionais em termos de altura e capacidade de carga.
Mantendo em mente os diferentes designs e configurações de sistema de molas de ar na discussão acima, é importante combinar a mola de ar à capacidade de peso do veículo e à suspensão. Uma caminhonete que puxa um trailer de 14 metros obviamente precisa de uma mola de ar maior do que a traseira de um Mustang 69. Especialistas de suspensão a ar normalmente conseguem fornecer uma boa estimativa e recomendação de molas de ar, dadas as informações razoáveis sobre as características do veículo, altura máxima e mínima desejada e a velocidade com que precisa elevar e rebaixar.

Molas e amortecedores idênticos podem nem sempre produzir os mesmos resultados em duas aplicações distintas, mesmo que o peso e a altura sejam similares. Conforme alusão anterior, em uma suspensão dianteira, a localização da montagem da mola no braço de controle exerce um efeito de manivela, multiplicando a taxa de mola teórica conforme visto na roda. Assim como um braço de motor, aumentar a distância da montagem do ponto de pivô do braço (aproximando-o da junção cilíndrica) produz um uma razão maior, que multiplica a taxa de mola. Aumentar o ângulo do amortecedor também requer mais molas para manter uma altura equivalente.

Quando a mola de ar estiver selecionada, ela precisa ser montada ao veículo. Cada mola de ar tem um design de altura ideal, onde é capaz de ter sua performance máxima. Essa dimensão de altura das molas (disponível com o fabricante da mola de ar) deve ser sincronizada com a altura desejada para determinar como montar a mola de ar no carro. O ponto de montagem também deve permitir espaço o suficiente para a suspensão, pneus, espaçamento entre o chão e ângulos de direção apropriados. Mantenha o espaçamento adequado entre as molas de ar e outros componentes – atrito é a morte para essas peças que caso contrário são bem duráveis.

Uma variedade de colchetes universais pré-fabricados está disponível com fabricantes de kits de molas de ar. Peças de molas de ar, como as ShockWaves da Air Ride Technologies, que montam como um amortecedor coilover (integrado à mola), são mais fáceis de instalar com a geometria adequada do que montar separadamente um amortecedor e mola de ar convencionais.

O veículo precisa estar posicionado na altura pretendida para estradas. Neste ponto, você deve manter pelo menos 41/42 polegadas de distanciamento com o chão e deve ter espaçamento adequado para a suspensão – pelo menos 3 polegadas em compressão e 2 polegadas em rebote. Certifique-se que as placas das molas de ar estão alinhadas e paralelas quando na altura adequada.

As molas de ar de dupla enrolação da Firestone não demandam um para-choques para evitar danos. Porém, sua aplicação específica pode demandar um para-choques para manter uma distância segura do chão quando estiver desinflado. Para molas de ar cônicas, um para-choques e uma alça de extensão (seja uma alça regulatória ou um amortecedor) devem ser usados para prevenir que a mola de ar exceda suas dimensões de design, sejam comprimidas ou estendidas, ou a mola vai falhar. Por fim, deixe o alinhamento da roda na altura normal do carro, entendendo que ela irá mudar um pouco quando a suspensão estiver na posição elevada ou rebaixada.

Ajustes de Suspensão

Amortecedores e barras estabilizadoras são tão importantes em uma suspensão a ar quanto em uma suspensão convencional. Seja metálica ou de ar, a principal função de uma mola de suspensão é sustentar o peso do veículo em dada altura. Amortecedores controlam a oscilação da suspensão. Barras estabilizadoras controlam o balançar do veículo para minimizar mudanças na geometria da suspensão e transferência de peso durante curvas.
Especialistas em suspensão a ar recomendam sustentar o veículo com a mola mais macia possível, dependendo de ajustes adequados nos amortecedores e nas barras estabilizadoras para controlar oscilação e balanço do veículo. Isso mantém a qualidade da direção – uma das principais razões para instalar molas de ar – ao mesmo tempo em que aumenta a performance nas curvas.

Após selecionar as partes básicas para entrar em campo, a real vantagem de uma suspensão a ar entra na jogada. Ajustar uma suspensão tradicional para a carga exata do veículo, condições de estrada, estilo de direção e preferências do motorista requer mudanças de componentes trabalhosas. Com uma suspensão a ar, ajustes finos podem ser feitos apertando um botão.

Durabilidade

Molas de ar de qualidade já foram testadas e aprovadas em milhões de quilômetros de veículos comerciais de peso pesado há mais de 70 anos. A Firestone já testou seu design de molas de ar em dezenas de milhões de ciclos – que se traduz em um tempo de vida de 40 a 50 anos. Contanto que a mola de ar não esteja em atrito com algo e esteja a pelo menos 2 polegadas de distância de tubos de escape, ela deveria durar mais que o carro.
O problema mais comum são os vazamentos de ar, geralmente causados por instalação inadequada. Voelkel afimra, “O simples uso de selador de linha nos acessórios previne 97% de todos os vazamentos. O único outro lugar que poderia ter um vazamento seria na válvula de ar caso entrem detritos de montagem ou fita Teflon no orifício. Embora teoricamente seja possível que uma mola de ar ou um ShockWave vazem, nos 10 anos em que estamos nesse mercado, ainda não vi um caso”.

Embora seja raro, qualquer coisa que seja mecânica pode quebrar – seja molas metálicas ou uma mola de ar. Quando estiver montando uma configuração personalizada, certifique-se de que haverá espaçamento o suficiente entre o chão e o pneu se a suspensão a ar estiver totalmente desinflada – pelo menos o suficiente para você chegar ao encostamento sem arranhar o carro.
Quando adequadamente projetadas e desenhadas, molas de ar estão fazendo por suspensões o que sistemas de gerenciamento de motor EFI e transmissões “de ultrapassagem” têm feito pelo drivetrain. Sim, existe uma curva de aprendizado; sim, os sistemas sofisticados são caro – mas são também mais um passo a frente para que seja possível realmente construir um carro que você possa usar para fazer corrida no domingo, dirigir para o trabalho na segunda-feira e cruzar o estacionamento na sexta-feira à noite.

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