Amortecedores

Controle dinâmico

Se as molas são responsáveis por suportar o peso e armazenar energia, o amortecedor é o elemento hidráulico encarregado de dissipar essa energia, controlando a velocidade com que a mola se comprime e retorna.

Componentes Externos e Internos

Um amortecedor de alta performance é composto por elementos minuciosamente dimensionados para suportar altas cargas hidráulicas e térmicas.

Componentes Externos

Corpo do Amortecedor: A carcaça cilíndrica que armazena o fluido hidráulico e o pistão. Em sistemas de competição, o corpo costuma ter rosca externa para ajuste da altura do prato da mola.
Haste: O eixo metálico que conecta o chassi ao pistão interno.
- Diâmetro da Haste: Hastes mais grossas oferecem maior rigidez estrutural contra forças laterais, essencial em suspensões do tipo McPherson, mas deslocam um volume maior de óleo ao comprimir, exigindo reservatórios externos ou câmaras de expansão de nitrogênio maiores.
- Altura e Curso da Haste: O comprimento da haste define o curso total de trabalho da suspensão. Uma haste muito longa pode dar fim de curso por compressão e danificar as válvulas internas, enquanto uma haste curta demais pode limitar a articulação da suspensão em abertura.

Componentes Internos e Construção Detalhada

O amortecedor é um atuador hidráulico de alta precisão projetado para operar sob extremas pressões e variações térmicas. Cada componente interno desempenha um papel crítico na durabilidade e na consistência das forças geradas.

Haste, Guias e Vedação Superior

A haste transmite as forças mecânicas entre a suspensão e o pistão interno. Ela é usinada em aço de alta resistência e recebe um revestimento de cromo duro polido para reduzir o atrito e evitar corrosão. Em aplicações do tipo McPherson, utiliza-se hastes de maior diâmetro para suportar esforços dobrantes. A vedação do corpo em relação à haste é feita por um retentor principal de nitrila (NBR) ou fluoroelastômero (Viton), acompanhado de uma bucha guia de bronze ou teflon (PTFE) e um raspador externo que impede a entrada de sujeira e abrasivos.

Pistão e Vedações Internas

O pistão move-se imerso no fluido hidráulico e possui passagens internas dimensionadas para direcionar o óleo em compressão e retorno. A vedação periférica do pistão contra a parede interna do tubo é feita por um anel de Teflon carregado com bronze ou carbono. Esse anel garante vedação perfeita sem gerar atrito excessivo nas paredes usinadas.

Lamelas (Shims)

As lamelas são discos finos de aço-mola de altíssima precisão e pureza (geralmente aço inox Sandvik).

Escolha e Espessura: As espessuras variam de 0,05 mm a 0,30 mm.
Quantidade e Empilhamento (Shim Stack): O arranjo dos shims define a curva de amortecimento. Discos de maior diâmetro posicionados diretamente sobre as portas do pistão controlam o comportamento em baixas velocidades. Discos menores empilhados no topo determinam a rigidez final e a pré-carga em altas velocidades. A quantidade de lamelas em um empilhamento varia de acordo com o projeto, podendo conter de 5 a mais de 20 discos em cada lado do pistão.

Mola Interna de Retorno

Posicionada dentro da câmara de óleo, abaixo do pistão ou no topo da guia, a mola interna de retorno atua no final do curso de expansão. Ela evita o impacto metálico violento no limite de abertura da suspensão e adiciona uma taxa elástica no final do curso, ajudando a conter a rolagem da carroceria em trocas rápidas de direção.

Fluido Hidráulico

O óleo de amortecedor é um fluido sintético de baixa viscosidade (geralmente entre 2,5W e 7,5W) enriquecido com aditivos antidesgaste, anti-espumantes e modificadores de atrito. A característica mais importante é o seu Índice de Viscosidade elevado, que garante que o óleo mantenha a mesma viscosidade física mesmo quando a temperatura do amortecedor ultrapassa os 100°C em uso severo na pista.

Sistema de Gás e Pressurização

O gás utilizado é o Nitrogênio N2 seco e de alta pureza. O nitrogênio é um gás inerte, livre de umidade, que não expande de forma imprevisível com a variação de temperatura.

A pressurização do gás cumpre duas funções essenciais:

Anti-Cavitação: Impede que o óleo crie bolhas de ar ou vapor sob alta velocidade de trabalho, o que causaria perda instantânea de amortecimento.
Suporte à Haste: A pressão do gás atua sobre a área da haste, gerando uma força de expansão contínua.

Tipos de Arquitetura de Amortecedores

Amortecedores Tubo Duplo

Possuem dois tubos concêntricos, sendo o tubo interno de trabalho e o tubo externo de reserva. Durante a compressão, o óleo deslocado pela haste sai do tubo interno e vai para o tubo de reserva através de uma válvula de pé. A câmara de gás (nitrogênio em baixa pressão, entre 3 a 6 bar) fica no topo do tubo de reserva. É uma arquitetura comum em carros de rua por oferecer maior curso e rodar macio, mas possui menor dissipação térmica e maior risco de cavitação em uso contínuo de pista.

Amortecedores Monotubo

Utilizam um único tubo rígido de diâmetro maior. O óleo e o gás ficam dentro do mesmo tubo, separados fisicamente por um pistão flutuante. O gás fica na parte inferior sob alta pressão (entre 15 a 25 bar). Por ter uma área de pistão maior e contato direto do tubo com o ar externo, o amortecedor monotubo oferece excelente dissipação de calor, resposta hidráulica instantânea e alta consistência em alta performance.

Reservatório Externo Separado

Em sistemas monotubo avançados, a câmara de gás e o pistão flutuante são deslocados para um reservatório externo acoplado ao corpo ou conectado por uma mangueira aeroquip flexível. Isso permite aumentar o curso útil do amortecedor dentro do mesmo espaço físico no carro, além de aumentar o volume total de óleo e gás. O canal de passagem do óleo para o reservatório externo permite a instalação de válvulas dedicadas para controle independente de compressão de alta e baixa velocidade.

Processos de Abastecimento e Sangria

A ausência total de bolhas de ar dentro do óleo é fundamental para garantir o funcionamento correto das lamelas e a precisão do amortecedor.

Abastecimento em Amortecedores Convencionais (Tubo Duplo)

O processo é feito manualmente ou com máquinas de vácuo simplificadas. O tubo de reserva e o de trabalho são preenchidos com o óleo sintético. O técnico movimenta a haste manualmente em todo o curso para forçar o ar preso no tubo interno a subir para a câmara superior do tubo externo. Em seguida, o gás é injetado sob baixa pressão através da vedação do retentor ou por uma selagem na carcaça.

Abastecimento em Amortecedores de Competição e Coilovers (Monotubo)

Exige o uso de uma máquina de sangria a vácuo.

O pistão flutuante é instalado no fundo do tubo ou no reservatório externo na profundidade exata definida pelo projeto.
A máquina aplica vácuo extremo dentro do corpo do amortecedor por vários minutos, removendo todo o ar retido nas micro-passagens dos shims e furos do pistão.
O óleo degaseificado é injetado no amortecedor sem entrar em contato com o ar ambiente.
Através de uma válvula de alta pressão (válvula Schrader de agulha ou porta giga), o nitrogênio seco é injetado na câmara de gás atrás do pistão flutuante até atingir a pressão especificada em projeto.

Mapeamento e Calibração no Dinamômetro de Amortecedores

Como o óleo é um fluido incompressível, a força que o amortecedor gera depende diretamente da velocidade com que a haste é movida. A calibração de um conjunto de shims é validada em um dinamômetro de amortecedores, que executa ciclos de movimento em velocidades controladas para gerar os gráficos de Força vs. Velocidade.

O teste permite analisar e ajustar com precisão três faixas de trabalho:

Baixa Velocidade (0 a 50 mm/s): Controla os movimentos do chassi induzidos pelos comandos do piloto, rolagem em curvas, mergulho em frenagens e agachamento em acelerações. É calibrado pelo diâmetro das sangrias no pistão.
Média Velocidade (50 a 150 mm/s): Transição de apoio em curvas e oscilações moderadas de terreno.
Alta Velocidade (acima de 150 mm/s): Absorção de impactos rápidos causados por zebras, buracos e imperfeições do asfalto. É calibrado pela flexão total do empilhamento dos shims.

Por meio dos dados obtidos no dinamômetro, é possível alterar a espessura e a quantidade dos shims até alcançar a curva de amortecimento ideal para o peso do veículo e a taxa de mola utilizada.