Suspensão 6 (e último!) – Watt’s links

A adaptação do sistema Watt’s Links na traseira da Veraneio foi a modificação conceitualmente mais profunda feita nos meus carros até hoje, e que tenho maior orgulho de ter concebido a ideia, projetado e executado tudo com um resultado tão bom.

Terminei o último capítulo dizendo que o sistema todo tinha ficado loco loco loco, mas que tinha ainda uma limitação para que o rolê pudesse desfrutar de tudo que a nova suspensão podia oferecer: a maldita barra Panhard, quando a suspensão era toda comprimida, jogava o eixo para o lado do motorista cerca de 30mm, fazendo com que o pneu pegasse na lata. Esse é um efeito colateral da barra Panhard, melhor do que eu explicar é ilustrar:

Suspensões traseiras de eixo rígido que não usam feixe de mola precisam de alguma coisa para segurar o eixo lateralmente. O mais típico para isso é a tal da barra Panhard, usada na Veraneio, Opala, Chevette e vários jipes com mola helicoidal. Como molas helicoidais não tem função de ancoragem, primeiramente são necessários braços no sentido longitudinal do carro para segurar o eixo no lugar. Esses braços costumam ser parrudos, pois são quem transferem o torque do eixo para o chassi. Só que braços longitudinais tão somente não restringem o movimento lateral do eixo em relação ao chassi, aí é onde entra a barra Panhard, ela justamente faz esse complemento de ancoragem. Mas é um sistema bem simples, e como podem ver na figura ela dá ao eixo um movimento em arco, ou seja, quanto mais você tira a barra da posição horizontal mais você insere um movimento lateral. No meu caso lá, quando encostava o eixo no chassi a barra já estava bem inclinada e gerava os 30mm que comentei.

Só para registro, caminhonetes em geral não sofrem desse mal porque normalmente a traseira é com feixes de mola. Nesse caso o próprio feixe já trava o eixo tanto longitudinalmente quanto transversalmente.

O sistema mais sofisticado para ancorar o eixo traseiro rígido é o chamado four link, esse não só trava em todos os sentidos como ainda consegue um excelente controle do movimento vertical do eixo e das reações no chassi à aplicação do torque. No caso da suspensão a ar ainda tem um importante ganho que é o controle do ângulo da cruzeta final do cardã, dependendo de como os comprimentos dos braços forem ajustados o eixo traseiro não sofre qualquer rotação no eixo transversal do carro, ou seja, você pode rodar a qualquer altura com o carro que o ângulo da cruzeta será sempre o mesmo, o correto.

Four link é um sistema comumente usado em aplicações visando desempenho, como arrancada ou offroad. Grandes adaptações de suspensão a ar, tipo aqueles show cars ou pick-ups mini trucking, que os caras praticamente constroem um chassi novo, em geral vêm acompanhadas da four link. Jipes de rock crawling e trophy trucks também. Minha primeira opção quando pensei na suspensão a ar era justamente ela, mas de boas, quando eu ficava passeando na valeta debaixo do carro, hábito comum nas madrugadas sem sono, mentalizando como seriam as adaptações, nunca consegui visualizar um serviço que não fosse extenso e complexo. Já estava tudo tão bonitinho ancorado lá em baixo, escapamentos passando milimetricamente ao redor do eixo, cardã e braços, dava uma certa angústia pensar em arrancar tudo fora e começar de novo.

Foi aí que fui buscar no fundo do baú uma ideia que conhecia de longa data, mas muito pouco ouvia falar: Watt’s Links.

Esse sistema é raro, mas foi usado com sucesso em algumas aplicações. Originalmente alguns modelos de Explorer (ou Expedition?) vieram com ele. No Brasil talvez o exemplo mais notável foi nos Opalas Stock Car, no caso lá era usado para pra melhorar a estabilidade da traseira, justamente por eliminar o movimento lateral parasita quando a suspensão trabalhava.

A ideia é substituir a barra transversal única (Panhard) por uma combinação de 3 delas, duas transversais presas em um vertical ancorada no meio da bola do diferencial. Difícil descrever em palavras o movimento, mas a ideia é que o movimento lateral de uma transversal é anulado pelo da outra, sendo ambos absorvidos pelo movimento da central. Em outras palavras, se corretamente calibrada o eixo sobe e desce perfeitamente vertical!

Podem encontrar por aí ainda uma variação que inverte as ancoragens, as barras transversais ancoradas no eixo e a barra central ancorada no chassi. Mas o mais comum ainda é o primeiro.

Olhei por baixo da Veraneio e estimei que haveria espaço. Bacana é que nada precisaria ser alterado do eixo pra frente, só da tampa do diferencial pra trás é que precisaria enfiar novos elementos. Na pior das hipóteses teria que recuar um pouco o tanque. Dois eram os desafios:

1- viabilizar uma barra passando do centro do diferencial para o outro lado do carro (lado do passageiro);

2- criar a fixação para a barra vertical no meio do diferencial.

O primeiro não foi difícil, mas acabou sendo diferente do que pensava. Como viram na figura, o comum é haver uma diferença de altura na fixação das duas barras transversais, mesmo que sejam montadas com certo ângulo, uma vai por cima da barra vertical e outra vai por baixo. Como a barra Panhard em geral é presa na parte de cima do eixo, a gambiarra comum é aproveitar sua fixação original para uma das barras, que acaba sendo a superior, e criar uma nova fixação do outro lado para a outra barra, que será a inferior. Para isso esse novo ponto de fixação acaba ficando um tanto abaixo do chassi. Mas aí no meu caso lá percebi que ficaria melhor ao contrário: a fixação original da Panhard já é abaixo do chassi do lado do motorista, e com o objetivo de andar com o carro baixo o centro do eixo já ficaria naturalmente acima dessa altura, ficaria bem adequado levar a barra do lado do passageiro para cima, para isso colocando o novo ponto de fixação acima do chassi. Medi lá e vi que parecia viável, na pior das hipóteses teria que desviar um pouco do escapamento.

Beleza, conceitualmente a solução para o primeiro problema estava definida. Agora como fixar a barra central no meio da bola do diferencial?

Comecei a olhar a gambi comumente usada e achei tosco demais. O pessoal faz um suporte gigante que pega de um lado ao outro do eixo, passando por trás da bola do diferencial, só que fica um poota dum Frankstein, ocupa mó espaço, fora o peso que adicionaria.

Pensei comigo “se essa tampa do diferencial fosse feita de um material resistente, prendia nela mesma”. Opa! Acho que o caminho é por aí! Primeira ideia foi fazer uma nova tampa, com chapa bem mais grossa, mas achei que daria muito trampo. Além disso, a forma da tampa original tem função técnica, para escoamento do óleo, então era melhor não mexer. Cheguei então na ideia de fazer uma capa por cima da tampa, usando os próprios parafusos dessa para fixar tudo.

Primeiro rabisco veio a mão mesmo, já com medidas para poder fabricar:

Comecei pelas buchas de PU, passei as medidas para um mano que trabalhava com isso e ele me mandou os conjuntos, 5 pares ao todo, 2 para cada barra transversal – 1 em cada extremidade, e 1 para o centro da barra vertical.

Comprei um teco de barra cilíndrica maciça da mesma medida da Panhard original (se não me engano ¾”), e para os olhais das buchas arrumei de ferro velho um tubo de 1-5/8” de diâmetro externo com 4mm de parece (na verdade primeiro achei esse tubo daí desenhei as buchas pra servir nele, hehehe).

A tal capa partiu de uma tampa de diferencial solta. Usando ela de molde, cortamos uma chapa cilíndrica num diâmetro próximo à dimensão da tampa que então serviu de guia para fazer os furos. Daí foram feitos tarugos tubulares para dar a altura necessária da chapa para a tampa, mais algumas chapas de reforços e depois solda em tudo.

Ainda antes de montar tudo veio a parte mais engenheirística da coisa: determinar a geometria dos braços. Procurei muito por material técnico na internet e não achei nada, mas imaginava que teria alguma mágica na hora de combinar os comprimentos e ângulos das 3 barras. Já que não tinha informação, o jeito então era desenhar para simular.

Para isso a primeira coisa era tirar as dimensões daquilo que já havia de original no carro. Entrei então novamente em baixo da Veraneio e fui tirando todas as dimensões de chassi e suspensão desde a ancoragem dos braços longitudinais para trás, até a ponta do chassi.

Joguei tudo num software de cad 3D que sei pilotar, peguei um desenho de um eixo pronto nos bancos de dados pra facilitar e criei as barras de forma que fosse fácil alterar seus comprimentos – sim, até no desenho a gente precisa pensar nisso pra não ter que gastar horas redesenhando só pra fazer um ajuste.

Depois de brincar um pouco percebi que o ângulo das barras não influi no movimento, sobre isso basta garantir que atenda o curso necessário ao longo de todo o movimento. Quem determina o movimento vertical (ou não) do eixo é a relação de comprimento entre as barras – o tamanho das barras transversais em relação à barra central. Considerando que as barras transversais acabam precisando ter um tamanho já meio definido – da longarina até o centro – a calibração fica por conta do tamanho da barra central. Se ela for muito grande, o movimento começa a ficar diagonal, pendendo para um dos lados. Se ela é pequena demais, diagonal também, só que pendendo para o outro lado. Ou seja, para que seja perfeitamente vertical há um tamanho único que essa barra pode assumir.

Vejam no vídeo abaixo, depois de brincar um pouco cheguei ao comprimento ideal da barra, notem como o comprimento é perfeitamente vertical:

Nota importante: essa informação que estou lhes descrevendo agora vocês provavelmente não encontrarão em lugar algum na internet! Não fiz um estudo mais elaborado para definir uma fórmula que calculasse o tamanho de uma barra em função das outras, mas se você é um xarope igual ou pior a mim que um dia vai resolver construir umas Watt’s links para o seu carro, o conceito fundamental que precisará se ater para que a geometria do seu projeto fique correta é basicamente isso: esqueça todo o resto e jogue empiricamente com o comprimento da barra central até conseguir o movimento suficientemente vertical!

“Ah, mas eu não tenho / não sei pilotar um software como esse seu”. Mano, eu também não confiei no resultado do software tão somente. Na realidade ele me serviu para entender o conceito, então essa parte você pula porque eu já te contei. A calibração no meu caso foi feita mesmo na prática, na hora de montar.

Ou seja, bóra então montar!

Colei na oficina do meu truta parceiro de sempre nessas presepadas loucas, o Hairy Bee. Carro no elevador e de cara já confirmamos o que eu esperava, teríamos que recuar o tanque alguns centímetros para que coubesse a estrovenga atrás da tampa do diferencial. Essa parte foi tranquila.

Lembram que falei que do lado do motorista aproveitaria a fixação original da Panhard? Pois bem, então precisava agora fazer o par dela do outro lado. Exatamente mesma distância do centro do carro, só que por cima do chassi. Também sem angústias nessa parte.

Em seguida a fabricação das barras transversais. Soldamos os olhais em apenas uma das extremidades de cada barra e, com uma barra central sem furos, fomos apenas simulando as posições extremas do curso da suspensão e vendo se a inclinação da central ficava razoável – inclinação similar para cada lado respectivamente em cada extremo do curso. Lógico que depois teria ainda um pequeno deslize com o ajuste fino do comprimento da barra central, mas ainda assim o tiro já sairia bem certo.

Determinado o comprimento em linha reta, começaram os ajustes para não dar interferência com o resto de coisas que há em volta, majoritariamente escapamentos. Notem que algumas curvas começaram a surgir.

OK, concordo que não parece tão ortodoxo que as barras possuam curvas, mas na boa, era bem mais fácil fazer isso do que mudar todo o resto de coisas do lugar, além do que eu já tinha tido no passado outra caminhonete com a Panhard com essa mesma gambiarra e mesmo com toda a presepada que eu armei a barra nunca alterou um milímetro seu comprimento final, portanto, não via grandes chances disso ocorrer agora.

Por fim, já com todas as curvas necessárias nas barras e os olhais todos soldados definitivamente no lugar, novamente fomos testando os extremos do curso com diferentes posições de furos na barra central. Quando chegamos a um ponto em que a variação transversal do eixo ao longo do curso era menor que a precisão que conseguíamos medir (digamos, ~1mm), demos como definida a dimensão.

Só para constar, o comprimentos das barras transversais e central ficaram respectivamente em 460 e 248mm.

Feito isso, fabricamos a barra central definitiva, confirmamos com um último teste de curso e partimos para os detalhes finais, como reforços e pintura.

A cara do trem depois de pronta ficou assim:

Notem a fixação de reforço na ponta do pino central e as arruelas de nylon por cima sanduichando a barra central para garantir um movimento bem justo e protegido de desgastes com o tempo.

Tudo no lugar? Carro no chão? Pau no gato sem massagem!

Tratei de enfiar o Camburão num estradão de terra mandando aquele balanço de explorar todo o curso da suspensão, cacete na curva pra gerar esforço lateral, fritada no asfalto em chão com desnível pra judiar mesmo, e o barato ficou lá de boas total! Funcionando perfeitamente e robusto pacarái! Mano, na boa, mó orgulho, hehehehe!

Mas vou ser honesto e contar dois pequenos ajustes finos que acabei fazendo em casa depois: em minha viagem embora notei que em algumas situações ainda pegava de leve o pneu no para-lamas do lado do motorista. Fiz umas aferições subindo e descendo o carro com a suspensão a ar e o movimento estava ainda vertical corretamente, só a posição absoluta do eixo é que estava fora de centro. Acontece que eu não acompanhei a 100% finalização de todas as peças na oficina e nem fiquei conferindo milimetricamente tudo depois de pronto, mas com isso dois pequenos erros dimensionais acabaram passando. O primeiro é que na hora de fazer as curvas nas barras a do lado do passageiro acabou ficou 10mm mais comprida que seu par, quando medido de centro a centro de olhal. Beleza, meti na prensa em casa e fechei um pentelhonésimo de grau em cada uma das curvas e fiz chegar na medida. O segundo erro foi na fixação do novo suporte do lado do passageiro, também uns 10mm de diferença na posição do furo em relação do centro do chassi, mais pra dentro que do outro lado. A solução para isso seria refazer o suporte com o furo 10mm mais pra fora, ou, mais fácil, colocar uma chapa de 10mm entre ele e o chassi (é fixado por fora da longarina). Pra falar a verdade até hoje não fiz nenhuma das duas, hehe. No final os 20mm da soma dos dois problemas deixavam o eixo 10mm mais pra esquerda, como os pneus encaixam justos nas caixas de roda era o suficiente pra pegar. Ao corrigir o primeiro problema eliminei 5mm da diferença e passou a não pegar mais, acabei largando assim mesmo. Hoje meu eixo traseiro está 5mm desalinhado do centro.

Vídeo por de trás do carro, na estrada, em linha reta, percebi essa parada dele andando meio torto. É sutil,  mas notável.

Resultado:

Então, eu fiquei todos esses episódios enrolando e até então não tinha contado mais em detalhes como foi o resultado geral, né? Hehe. Então, primeiramente sob ponto de vista funcional: ficou sensacional!

Manos, aposto que vocês estão acostumados a ouvir que carro com suspensão a ar fica duro, desconfortável, perde estabilidade, etc., não é? E sim, isso na grande maioria das vezes é verdade, ganha-se no visual e perde-se em praticamente todos os outros quesitos funcionais em relação à original. Pois bem, no meu caso a parada aqui foi diferente. Ganhei no visual loco, na possibilidade de ajuste de altura, mas ainda consegui uma suspensão mais confortável e mais estável que a original! Quando o carro está alto ele fica bem firme, ou seja, bem estável, mas sem enrijecer demais. Impressionante como a suspensão copia bem o solo sem deixar a carroceria balançar, mesmo em pisos bem irregulares. Cheguei a viajar e pegar estradas de terra com ela, meti mais de 100km/h e a tocada era sussa total, conforto de boas e total segurança, carro rodando liso e na mão!

No sentido oposto, com o carro bem baixo, quando o objetivo é desfilar, desde que se guarde uma altura mínima para não dar fim de curso em uma eventual ondulação do solo, o carro fica bem macio (bolsa com pouca pressão = mola mole), deixando aquela sensação de barcona flutuando sobre o asfalto!

Ah, e lembrem-se de uma coisa: tudo isso com rodas aro 20 e pneus perfil 45!

Já falando sobre ponto de vista de visual, como já havia dito, o negócio ficou matador! A dianteira cola no chão, o peito de aço fica a apenas 3cm do asfalto. E o carro roda de boas assim, nada pega! Sinistro demais! A traseira, como havia citado, vai até colar o eixo no chassi.  Com isso ela acaba não descendo tanto quanto a dianteira, com o carro colado ele fica um pouco inclinado pra frente, mas ainda assim, fica bem loco! Tanto na dianteira quanto na traseira, esconde não só o pneu todo como um tanto da roda!

Já quando ela está lá no alto, fica muito parecida com a original em termos de altura. Se meter pressão no máximo, o que dá uns 90% da suspensão toda estendida, como podem ver na foto, fica um vão de uns 3 dedos entre pneu e para-lamas! Agora no alto já não fica com diferença de altura entre dianteira e traseira, o carro ficou bem plano.

Fotos abaixo são com o veículo em 3 alturas: colado em baixo, máxima pressão de suspensão – ou seja, altura mais alta que o carro fica, e suspensão toda estendida – carro no cavalete.

Limitações e pontos de melhoria:

Você pode me perguntar, o que de tudo que eu fiz que gerou esse resultado que digo ser tão bom? A principal, e que, novamente, na grande maioria dos casos em que o pessoal instala ar não faz direito, foi respeitar o curso da suspensão. Tudo foi calculado e medido para tentar chegar ao menos no curso original que o carro já possuía. No caso da dianteira foi possível atingir até um pouco mais, entretanto, na traseira, pelo curso das bolsas, acabou sendo um pouco menor, cerca de 200mm contra uns 250 do original.

Outra coisa que ajudou bastante foram os amortecedores Procomp na dianteira, aquilo que falei de andar a mais de 100 em estrada de terra na maior maciota não seria possível com amortecedor original. Ele deixou o carro mais firme e seguro. Já na traseira, como havia comentado anteriormente, pela diferença de tamanho do amortecedor importado em relação ao original, optei por não o instalar, portanto ficou com o original lá.

Esse é o primeiro ponto de limitação e que merece uma melhoria: o pouco curso na traseira com amortecedor não tão firme a fez ficar um pouco molenga, podendo até acontecer fim de curso caso passe por uma ondulação muito forte de solo. Meu plano para resolver isso já está em andamento: estou estudando fabricar umas bolsas sob medida para a traseira, com diâmetro um pouco maior, 3” contra 2.5”, e curso também maior, algo entre 200 a 210mm. Some isso a amortecedores mais firmes, similares aos dianteiros, terei na traseira algo equivalente à dianteira, curso grande e carro firme.

Mas notem uma coisa: o carro no alto está plano, eu não preciso desse curso adicional pra subir mais. O problema está lá em baixo, a traseira não cola tanto quanto a dianteira. Sendo assim, não há outra solução senão cortar o chassi, para permitir que o eixo entre um pouco mais pra dentro da carroceria. Esse corte não precisa ser grande, não pretendo fazer como as mini-truckings que chassi e suspensão ocupam a caçamba toda. Digamos que metade da altura do chassi seja o suficiente, faria por cima um reforço bem parrudo avançando muito pouco pra cima do assoalho do porta-malas. Discreto e com cara de original, assim que eu quero!

Já na dianteira, também como comentei no capítulo 4, a deficiência ficou por conta do esforço que as bolsas têm que fazer. Muito ar e muita pressão pra poder fazer a frente levantar, isso deixa a logística de uso não muito prática. Já pensei em um zilhão de soluções, mas a que mais me agradou, recentemente por conta de outras modificações que resolvi fazer no cofre, será fazer um esquema de molas helicoidais auxiliares assim como na traseira. Mas como na frente não dá pra colocar a bolsa dentro da mola e na bandeja inferior não consegui visualizar nenhum arranjo viável para alocar bolsa e mola, o jeito será mandar alguma coisa para a bandeja superior. Eu sempre me proibi de pensar nisso porque teria que modificar tudo aquilo que tinha feito no cofre e descrito no capítulo anterior. Mas como atualmente andei brincando bastante com arrancada, e uma das linhas para melhorar o desempenho era arrancar peso da dianteira ou ao menos transferir para a traseira, decidi tirar as baterias de lá. Nisso aquelas chapas de alumínio composto agora podem assumir uma forma diferente, aí, já que vai mexer, já faz no esquema para permitir habitar os novos elementos na bandeja superior. Só que aí o negócio vai ser ao contrário do que está hoje: a bandeja inferior já foi feita pra receber uma mola, então vou aproveitar isso. Sai tudo que foi feito pra bolsa e entra uma mola mole o suficiente para ainda permitir que o carro cole no chão. Depois em cima, um suporte para a bolsa nas bandejas superiores e uma torre no chassi para suportar a bolsa por cima.

Com isso, conseguirei na dianteira aquilo que hoje eu tenho de bom na traseira: sobe e desce muito fácil e rápido e usa pouco ar. Uma única carga do reservatório poderá levantar o carro algumas vezes, além de não precisar estar com reservatório totalmente cheio (pressão no talo) para conseguir subir o carro na altura máxima.

Não faço ideia de quando vou conseguir mexer com isso, nesse meio tempo, sigo rodando feliz e ostentando o visual loco da caranga! Mas obviamente, o dia que fizer essa parada, vai rolar um post extra aqui sobre suspensão!