Cinemática da suspensão e dinâmica do veículo
A cinemática da suspensão descreve como cada roda se move e muda de orientação quando a suspensão trabalha ou a direção vira. A dinâmica do veículo descreve como as forças, massa, pneus e esses movimentos interagem ao acelerar, travar, curvar e passar por irregularidades.
Geometria e força são perspetivas diferentes
Uma análise cinemática parte dos pontos rígidos, braços, articulações e movimentos permitidos. Pode calcular o curso da roda, camber, toe, posição do eixo de direção, relação de movimento e centro de rolamento geométrico sem assumir primeiro uma força específica de mola ou amortecedor.
Uma análise dinâmica acrescenta massa, inércia, forças dos pneus, molas, amortecedores, dispositivos antirrolamento, casquilhos flexíveis, atuadores e tempo. O resultado depende da velocidade e carga tanto como da geometria. Duas suspensões com alinhamento estático semelhante podem responder de forma diferente devido à rigidez na roda, amortecimento, flexibilidade, massa não suspensa ou sistemas de controlo.
Para as disposições físicas que criam estes movimentos, consulte Suspension Construction.
Curso e alinhamento das rodas
A compressão, também chamada bump ou jounce, reduz a distância entre a roda e a carroçaria. A extensão, ou rebound, aumenta-a. O camber e o toe podem mudar ao longo do curso. O movimento da direção também altera o plano da roda e a área de contacto do pneu em relação ao veículo.
Os engenheiros definem estas curvas em vez de avaliar apenas o alinhamento à altura normal. A faixa útil deve considerar rolamento, arfagem, carga, travagem, binário de tração, entradas da estrada e o espaço disponível antes de atingir um batente de compressão ou extensão.
Molas, amortecedores e relações de movimento
A roda raramente move a mola ou o amortecedor exatamente a mesma distância. A posição de montagem e geometria dos braços criam uma relação de movimento, pelo que a rigidez e o amortecimento do componente não correspondem diretamente aos valores na roda. A relação também pode mudar ao longo do curso.
As molas suportam a carga e determinam grande parte da relação entre a altura e a rigidez na roda. Os amortecedores geram força dependente da velocidade para controlar oscilações e movimentos transitórios. Barras antirrolamento e sistemas ativos acrescentam forças que ligam ou controlam independentemente os movimentos das rodas e carroçaria.
Consulte Suspension Springs, Suspension Dampers e Active Suspension para os mecanismos dos componentes.
Movimento da carroçaria e transferência de carga
Heave é o movimento vertical da carroçaria, pitch é a rotação sobre o eixo transversal e roll é a rotação sobre o eixo longitudinal. A geometria e os elementos de força controlam a resposta da carroçaria, mas não eliminam a transferência de carga criada pela aceleração e altura do centro de massa.
Os centros de rolamento, anti-dive e anti-squat descrevem percursos geométricos de força. Podem alterar a parte da resposta da carroçaria suportada pelas forças nos braços em vez da deformação das molas. Não eliminam a transferência de carga longitudinal ou lateral subjacente.
Flexibilidade e componentes reais
Casquilhos, suportes, braços, subchassis e carroçaria deformam-se sob força. A elastocinemática descreve as mudanças de alinhamento e posição causadas por essa flexibilidade. Pode ser afinada para filtrar impactos ou produzir uma resposta útil da direção, mas desgaste ou danos excessivos podem criar toe e camber indesejados, ruído e instabilidade.
A suspensão completa deve, por isso, ser avaliada através do curso, direção, carga, temperatura, tolerâncias e tempo. Uma única dimensão estática ou força máxima não descreve o seu comportamento.