Fórmula 1: Como funcionam as suspensões?

O congelamento dos motores de Fórmula 1 fez com que as equipes concentrassem seus esforços na aerodinâmica e acertos de suspensão para obter um desempenho superior nas corridas. A Red Bull, por exemplo, chegou a desenvolver um sistema de engrenagens que mantém a altura do carro à medida em que o tanque de combustível esvazia e o carro fica mais leve.

A suspensão é um dos elementos que mais influenciam no comportamento dinâmico de um carro – seja de rua ou de Fórmula 1 – e um dos ajustes mais difíceis de ser feito em um carro de corridas, onde os pneus precisam não apenas estar sempre em contato com o solo, seja qual for a condição, como também devem ser preservados por um número de voltas pré-estabelecido pela estratégia da equipe/piloto.

Quando ela não funciona ou está mal-ajustada, o resultado pode ser desastroso, como no desempenho do F2012 da Ferrari (GP da Malásia à parte), que decidiu trazer de volta uma suspensão abandonada pelas equipes desde o começo dos anos 80.

 

Desafiando as leis da física

Um carro em movimento retilíneo e uniforme sobre uma superfície hipotética perfeitamente plana tende a continuar em linha reta até que alguma outra força seja aplicada sobre ele – essa tendência de um corpo a continuar em movimento você conhece como inércia. Quando mudamos sua trajetória para contornar uma curva, freamos ou aceleramos, estamos aplicando uma força concorrente sobre ele, o que causa a transferência de peso, já que a inércia faz com que ele tenda a continuar na velocidade e trajetória iniciais. É por isso que a carga exercida sobre cada um dos quatro pontos de apoio do carro (as rodas) varia de acordo com seu movimento na pista.

Essa transferência de peso é a principal força exercida sobre a suspensão de um carro. Durante a aceleração, o peso é transferido para a traseira, e nas frenagens ocorre o oposto. Já nas curvas o peso é transferido para as rodas do lado de fora da curva. A principal função da suspensão de um Fórmula 1 é  absorver a transferência de peso para não influenciar a dinâmica dos pneus e arruinar a performance do carro.

 

Características da suspensão

Você já deve ter percebido que a suspensão dos Fórmula 1 modernos não tem molas e amortecedores expostos, apenas dois triângulos sobrepostos – que orientam o movimento vertical da roda – e uma biela transversal (rod em inglês) conectada ao cubo de roda e a um balancim no chassi do carro. O movimento da roda move essa biela, que aciona o balancim instalado em uma barra de torção e ligado ao amortecedor, que por sua vez finalmente absorve a transferência de peso e irregularidades da pista. Ao contrário dos carros de rua, os amortecedores e molas de um carro de Fórmula 1 estão instalados no chassi do carro (o esquema chamado de inboard) para reduzir a massa não-suspensa (tudo o que fica entre os amortecedores e a borracha em contato com o asfalto) e produzir menos força de reação sobre a roda.

 

 

Nos carros de rua equipados com suspensão de triângulos sobrepostos, há um conjunto de amortecedor e mola no lugar da biela dos Fórmula 1. Crédito da foto: TheSamba.com

As denominações pushrod e pullrod referem-se ao movimento feito pela biela ao acionar os balancins da suspensão: quando a biela (rod) está no topo do cubo de roda, o movimento vertical puxa (pull) o balancim. Em uma forma simples, a pushrod “suspende” o carro, e com a pullrod o carro fica “pendurado”.

 

 

A suspensão tipo pull rod foi levada à F1 em 1974 por Gordon Murray, que viu a ideia em um carro de subida de montanha e criou uma versão para a dianteira do Brabham BT-44 – o modelo pilotado por José Carlos Pace  em sua vitória no GP do Brasil de 1975. A principal vantagem dessa configuração é a altura do conjunto, que é montado em posição mais baixa que a pushrod, resultando em uma menor altura do bico do carro e, consequentemente, menor arrasto frontal – uma solução simples e barata quando comparada ao carro de seis rodas da Tyrrel, criado para conseguir o mesmo efeito.

Nos anos 80, quando os carros passaram a usar bicos mais elevados, o próprio Murray montou o sistema pull rod invertido, criando a suspensão push rod para a dianteira do Brabham BT-52 – o carro do bicampeonato de Nelson Piquet. Desde a década de 80 a suspensão “padrão” dos F1 é o tipo push rod tanto na dianteira quanto na traseira, até que em 2009 Adrian Newey trouxe de volta a suspensão pull rod traseira.

 

Vantagens e desvantagens

Os dois tipos cumprem seu papel de controlar as rodas e suportar as transferências de peso. A diferença entre elas, contudo, é o efeito de cada uma sobre a aerodinâmica e sobre o chassi do carro.

A adoção de pull rods traz duas vantagens principais: a primeira é a redução do centro de gravidade, uma vez que os componentes onboard da suspensão estão mais próximos do solo. Outra vantagem é a capacidade de direcionar o fluxo de ar da asa dianteira para os sidepods através dos braços mais finos que os requeridos pelo uso de pushrods.

Mas há duas grandes desvantagens também. Como o movimento da roda gera uma força de reação no braço triangular no mesmo sentido que a força de ação da biela, ele precisa transmitir mais carga ao chassi, o que significa que tanto o monocoque quanto o braço precisam ser reforçados, aumentando o peso e anulando parte dos ganhos da redução do centro de gravidade. Além disso  as suspensões tipo pull rod precisam de mais tempo para ser afinadas, uma vez que os componentes têm acesso dificultado pela posição de montagem no chassi. Em uma época de testes limitados, significa menos tempo com o carro na pista.

 

 

A suspensão pull rod foi ignorada por algum tempo devido aos problemas de instalação em carros de bico elevado. A geometria é crítica nesse tipo de bico devido ao ângulo da biela, que não pode ser elevado (o que causa um movimento mais horizontal) para que a carga não seja transferida demasiadamente para o chassi, e sim absorvida pelo amortecedor.

As principais vantagens do uso de push rods é a facilidade de acerto, a adequação aos bicos elevados, adotados a partir do começo da década de 90 para permitir uma downforce maior na asa dianteira, e a possibilidade de usar o esterçamento da direção para trabalhar a suspensão. Em uma curva fechada, o esterçamento total distende naturalmente a biela na roda interna e comprime na roda externa, absorvendo a transferência de peso ao longo do eixo. Com a pull rod ocorre o exato oposto, por isso a biela é instalada no braço superior para evitar o efeito, e o peso transferido acaba dissipado no chassi, afetando a dinâmica do carro na curva.

 

A temporada de 2012

Não existe uma resposta quando se pergunta qual delas é a melhor. É preciso avaliar as necessidades do seu projeto e escolher a solução que funciona melhor. Adrian Newey, por exemplo, percebeu que a adoção do pull rod na traseira permitiria uma caixa de velocidades mais baixa, que ajudaria a reduzir o centro de gravidade do carro, e aprimorou o fluxo de ar na traseira, auxiliando também o downforce – o que explica parte da competência do dos RB6 e RB7 em curvas.

O sucesso da Red Bull levou as outras equipes a testar e adotar a configuração pullrod traseira, tornando-se um padrão recente. Apenas uma equipe continuou a usar pushrod na traseira: a Scuderia Ferrari.

 

 

As mudanças do regulamento para 2012 determinaram uma redução da altura máxima do bico dos carros, e a Ferrari optou por trazer de volta do passado a suspensão pull rod na dianteira e na traseira. Foi uma tentativa de se diferenciar dos demais carros e, quem sabe, conseguir alguma vantagem como a Red Bull obteve nos últimos anos. Nota-se que as tomadas dos sidepods são diferentes dos demais carros do grid, uma provável tentativa de direcionar o fluxo de ar da asa dianteira através da suspensão pull rod.

 

 

Segundo Pat Fry, o diretor técnico da equipe, o arranjo é mais leve que o pushrod do ano passado e também reduz o centro de gravidade, mas aparentemente a ousadia da escuderia custou caro. Nos treinos para o GP da Malásia, com pista seca, o carro de Alonso foi 1,3 segundo mais lento que os ponteiros, e a imprensa especializada especula que o problema esteja na geometria da suspensão. O jornalista italiano Alberto Antonini escreveu que “a geometria daquele chassi é um pouco estranha: a suspensão é amarrada em ponto tão alto, que fica quase na horizontal. Como ela faz para puxar?”

A fraqueza do carro, portanto, estaria supostamente no desequilíbrio do chassi causado pela transferência excessiva de carga da suspensão para o chassi, resultante do ângulo quase horizontal da biela. Os espanhóis da ‘AS’ (sempre eufóricos em relação a Fernandinho) dizem que a Ferrari deve abandonar a configuração pull rod em favor da tradicional push rod, embora a equipe não confirme.

O problema da Ferrari F2012 ajuda a ilustrar que, apesar do alto nível técnico dos projetos e da aerodinâmica não serem tão fáceis de “digerir” como as antigas variáveis (rigidez do chassi, potência do motor, peso do carro), a tecnologia da Fórmula 1 é bastante fascinante – e estupidamente desafiadora – quando se  compreende melhor seu funcionamento.

Crédito das imagens e montagens: ScarbsF1, F1Technical, F1Fanatic e McLaren

Coletado do Jalopnik

 
 

Um comentário em “Fórmula 1: Como funcionam as suspensões?

  1. Adorei esse artigo, adoro assistir F1 – eu disse assistir, não quer dizer que entenda sobre o assunto – e todos os pilotos (particularmente o Felipe Massa, sempre alega que o problema dele foi na ‘suspensão’).

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