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Project Cars Project Cars #103

Project Cars #103 – desenvolvendo suspensão e direção para o Baja Velociraptor

Olá galera do FlatOut! Depois de apresentar nosso projeto, neste segundo post veremos bastante conteúdo técnico e teórico. Durante as competições os sistemas de direção e suspensão são altamente exigidos, afinal toda a capacidade de manobrabilidade do carro está ligada a estes dois sistemas. No enduro a suspensão basicamente irá levar “porrada” por quatro horas seguidas.

Fazer o sistema aguentar esse período sem aumentar o seu peso é um pouco complicado, mas vou explicar isso mais à frente. A maior dificuldade agora é dar manobrabilidade ao veículo. O carro tem naturalmente pouco peso na dianteira, e para tornar o carro eficiente no barro nós o fazemos 100% blocado, e aí que vem o grande desafio: fazer um carro blocado e com distribuição de peso desfavorável virar bem, independente da velocidade. A forma com que nós driblamos estes desafios será o assunto deste post.

 

Sistema de direção

Utilizamos um sistema do tipo pinhão e cremalheira inteiramente projetado dentro da faculdade e construído com ajuda de patrocinadores. Para o piloto ter uma ação rápida, o ângulo de esterçamento é de 140° para cada lado, dispensando a necessidade de tirar a mão do volante para curvas fechadas, e para garantir que a mão não escorregue, o pequeno volante de kart de 210 mm de diâmetro é revestido com elastômero.

Como os Bajas são usados exclusivamente no barro, nós utilizamos diagramas de direção não convencionais. Estamos falando de um Ackermann modificado, próximo da geometria paralela, ou seja, a roda interna possui um ângulo de esterçamento ligeiramente maior do que a externa. Carros de passeio não podem usar o mesmo diagrama, pois seus pneus iriam desgastar muito rapidamente. O mesmo não acontece na lama, já que ela não é tão abrasiva quanto o asfalto.

ANEXO2

A ilustração deste tipo de diagrama pode ser visualizada na figura acima, referente ao protótipo passado

Para ajudar o esterçamento do carro, iremos favorecer o ganho de cambagem com o esterçamento, isto será obtido utilizando o mesmo ângulo de pino mestre, porem com o caster maior. Esse efeito de ganho de cambagem pode ser visto aqui:

Observem em1:52 como a roda interna “deita” para ajudar a dianteira a grudar no chão. Este é o mesmo princípio da capacidade das motos poderem fazer curvas apenas com sua inclinação. O baja do video abaixo pertence a universidade canadende Laval.

 

Suspensão dianteira

Se engana quem pensa que a suspensão serve apenas para absorver impactos, e que a estabilidade do carro está ligada apenas a suspensão ser mais macia ou mais dura. O mecanismo de suspensão tem de ser muito bem estudado, pois será responsável, entre outras coisas, por determinar a rolagem do carro, sua transferência de carga e a frequência natural da suspensão. Não irei a fundo nesse assunto, mas é importante que se saiba que o projeto, os componentes utilizados e a construção da suspensão, são executados pensando nesses fatores.

Para conseguir transpor todos os obstáculos vamos utilizar uma suspensão dianteira do tipo Duplo A com curso de 220 mm garantidos por amortecedores não lineares Fox Float R. Estes amortecedores utilizados principalmente em quadriciclos e snowmobiles, possuem um alto custo de aquisição, mas que é justificável por sua resistência, leveza e por terem uma gama muito ampla de ajustes da rigidez e da velocidade de retorno — o que vai permitir ajustar a suspensão para filtrar os obstáculos.

Para completar o sistema dianteiro os braços de suspensão foram construídos utilizando tubos e chapas de aço carbono SAE 1020. O ajuste da cambagem é feito por terminais rotulares de cromo molibdênio ligados ao montante dianteiro fabricado em aço baixa-liga. O sistema é completado por cubos de roda em alumínio de classe aeronáutica e rodas de dez polegadas de quadriciclo.

Este sistema garante uma redução de massa de mais de 2 kg em relação ao protótipo passado, mesmo com aumento na resistência aos impactos. Para se ter uma ideia, cada lado da suspensão dianteira suporta estaticamente mais de 1.200kgf no sentido vertical e 1.000 kgf de impacto frontal simultaneamente, nada mau para um carro que deve pesar pouco mais de 170 kg.

Isso não é superdimensionamento de componentes, mas sim a resistência necessária quando o objetivo é andar em ritmo forte. Já tivemos várias falhas devido a erros de construção, projeto e principalmente obstáculos inesperados (como em 2013 quando a nosso carro levantou voo após bater a suspensão dianteira em um bloco de concreto).

SONY DSC

Ainda assim chegamos ao final e ganhamos o Suspension and Traction dentre 72 equipes

Outro caso foi no Nacional de 2014, quando nosso carro foi o responsável por mover um tronco do seu lugar original (malz aê, juízes e comissários). Nesse caso saímos ilesos, mas dá pra se ter uma idéia de quanto temos de fazer o carro reforçado, ainda mais quando o piloto vive falando: “acelera com os dois pés, e que se [email protected]%$”.

 

Suspensão traseira

Para ter a caraterística de um carro sobre-esterçante (saindo de traseira), mas mantendo o conforto e transponibilidade, foi optada por uma suspensão do tipo semi-trailling arm com 150 mm de curso de roda. Com isso, além de obter-se uma grande liberdade espacial é possível posicionar o centro de rolagem traseiro mais elevado, aumentando a transferência de carga na traseira sem uma dependência elevada da barra estabilizadora.

Essa barra além de diminuir a rolagem também atua aumentando a transferência de carga (lembram que eu comentei que o carro era blocado? Então, é aí que atua a tal transferência de carga). Acontece que a roda externa  precisa girar mais rápido durante uma curva do que a roda interna, a menos que a roda interna não esteja em contato com o solo, ou com uma carga muito menor. Esse princípio é aplicado em karts, porem em um kart, a rigidez torcional do chassi é que atua erguendo a roda interna. No nosso caso o projeto da suspensão é que faz esta função.

ANEXO5

Usando as pressões corretas dos pneus e dos amortecedores e aplicando as cambagens ideais, o resultado esperado é esse:

No próximo post, falaremos um pouco sobre o sistema de freio, as mudanças e as melhorias que serão feitas para esse novo projeto. Até mais!

Por Matheus Rizzieri, Project Cars #103

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