Tecnicamente a Fórmula 1 sempre representou o topo da engenharia automotiva, embora muitos conceitos que são utilizados lá migrem para o uso civil depois de alguns anos, a curiosidade de entusiastas sobre como funcionam esses carros é enorme. E um dos sistemas que geram muitas discussões em fóruns é o sistema de suspensão do f1. Mais precisamente os sistemas de suspensão Push Rod e Pull Rod, e hoje falaremos como funcionam estas eficientes configurações de suspensão.

Double Wishbone Suspension

Antes de começar a entrar nos detalhes da suspensão Push Rod e Pull Rod, é importante saber que os carros de F1 utilizam o sistema de suspensão Double Wishbone (Braços Sobrepostos em português), então a configuração Push Rod e Pull Rod é um subtipo dessa suspensão. Portanto é importante conferir também o funcionamento da suspensão Double Wishbone. Conhecida no Brasil como Duplo A ou Braços Sobrepostos, este conceito de suspensão como o próprio nome diz se caracteriza por ter dois braços de suspensão (wishbones em inglês), um superior e outro inferior. Esses braços podem ter a forma de A ou de L, e possuem suas extremidades ligadas ao chassi e na manga de eixo, buchas e pivores respectivamente intermediam essa ligação. Durante uma curva a roda do lado interno da curva tende a positivar a cambagem, perdendo área de contato com o solo, para reduzir esse fenômeno os braços possuem tamanhos diferentes, sendo o superior mais curto que o inferior, o que induz a roda a ter cambagem negativa. É um tipo de suspensão largamente utilizado em carros de alta performance por combinar facilidade de manutenção e uma grande liberdade para ajuste de diversos parâmetros da geometria da suspensão. Mais detalhes sobre este conceito podem serem visto no artigo especifico. Amortecedores e molas são dispostos de forma concêntricas e inclinados entre os dois braços, no entanto surgiram diferentes formas de acondicionar amortecedores e molas nos carros de corrida que utilizam este conceito de suspensão, e é nesse contexto que entram as Supensões Pull Rod e Push Rod.

Push Rod e Pull Rod

Esta configuração da suspensão Double Wishbone caracteriza-se por ocupar menor espaço no veículo, um conjunto mais compacto e leve se traduz em melhor handling (manuseio) do carro. Nas suspensões Push e Pull Rod sua diferença visível para a suspensão convencional é retirar amortecedores e molas das proximidades da manga de eixo, e trazer para dentro do chassi do veículo. Isso reduz a massa não suspensa, por conseguinte menor exigência em cima dos sistemas de direção e suspensão, e claro, do próprio piloto. Seus componentes são:

• Molas(de torção)/Springs;
• Amortecedores/Dampers;
• Balancins/Rockers;
• Terceira mola/Inerter ou Third Spring;
• Barra estabilizadoras ou Anti-torção/Anti-roll Bars;
• Haste de acionamento/Pull Rod, Push Rod ou simplesmente Rod.

Saem de cena as mola helicoidais concêntricas com os amortecedores, barras anti-torção, e entram molas (Springs) de torção, amortecedores, balancins (Rockers), a chamada terceira mola(Inerter) e barras anti-torção, tudo isso dentro do chassi. Apenas a haste de acionamento (Rod) e os braços da suspensão podem ser vistas, considerando que carro seja um monoposto (open wheels). É importante salientar, que existem suspensões pull e push rod com diferentes combinações de componentes.

Quando a haste de acionamento é fixada na extremidade exterior do braço inferior da suspensão e no balancin em posição superior, a suspensão é chamada Push Rod, pois a haste empurra (push) o balancin que aciona todos os outros componentes da suspensão. Analogamente, quando a haste de acionamento é instalada na extremidade exterior do braço de suspensão superior indo de encontro ao mesmo balancin, porém em posição inferior, a suspensão é chamada Pull Rod, pois a haste de acionamento puxa o balancin, e este ao se movimentar aciona todos os outros componentes do sistema.

Tanto a Push Rod quanto a Pull Rod funcionam de forma parecida, ambas possuem suas particularidades que serão mostradas mais adiante. Cada irregularidade na superfície que a roda passa sobre, gera um movimento seja ele para cima ou para baixo, com isso as hastes acionam os balancins. O balancin é o principal componente do sistema, pois ligado a ele estão amortecedores, molas, barras estabilizadoras e o inerter. Basicamente o balancin transforma a força da haste aplicada sobre ele em movimento rotativo para acionamento das molas e retilíneo para acionar os amortecedores e barras estabilizadoras. A partir daí, os componentes fazem seu trabalho, os amortecedores controlam os movimentos da suspensão evitando que esta chegue ao fim do curso, as molas suportam a massa do veículo e determinam todo o comportamento deste em qualquer situação, as barras estabilizadoras controlam os movimentos da carroceria, o chamado roll, em outras palavras, a transferência de carga lateral e por fim, a terceira mola é utilizada para impedir que o carro tenha uma reação desagradável ao passar por irregularidades, gerando o fenômeno de “pitch”, o arremessado do carro para cima causando a perda do controle direcional. As vantagens dessas alterações são a redução CoG (Center of Gravity/Centro de Gravidade), pois os componentes podem ser montados em posições mais baixas, menor interferência na aerodinâmica do veículo e devido as dimensões compactas da configuração, podem ser utilizadas hastes e braços menores ou mais leves. No entanto, as configurações Push e Pull Rod possuem características distintas que são utilizadas pelas equipes de acordo o regulamento vigente.

Push Rod Suspesion – Suspensão Push Rod

É assim chamada pois a haste (nesse caso chamada de push-rod) empurra o balancin da suspensão (Rocker), o balancin por sua vez está ligado aos amortecedores, molas e barras anti-rolagem. Quando o carro passa sobre um ondulação (bump) a suspensão sofre um deslocamento para cima, a haste empurra o balancin, ligado ao balancin estão as molas(que nessa caso barras de torção), quando o balancin gira, gira consigo a barra que se torce gerando um efeito mola. O balancin também aciona aciona os amortecedores e a chamada terceira mola (inerter), esta última é um amortecedor que evita que o carro seja arremessado para cima ao passar sobre as ondulações fortes e zebras, e os amortecedores exercem seu papel de controlar os movimentos da suspensão evitando que ela chegue no fim do curso.

O trunfo desta configuração se dá pelo fato de ela ser mais resistente aos esforços sofridos pelo carro. Quando a roda se movimenta para cima, a haste exerce uma força sobre o balancin, que também exerce uma força de reação na haste. Assim as forças se anulam e o sistema se desgasta menos. Com isso, o material utilizado nas fabricação das hastes e dos braços de suspensão (wishbones) podem ser menos robustos, resultando na excelente combinação de menor custo e menor massa. As hastes de acionamento podem ser mais finas, o que estressa menos a aerodinâmica do veículo naquele local, que caso o contrário, poderia prejudicar o fluxo de ar para o aerofólio traseiro. Por outro lado, a posição dos componentes é mais alta prejudicando o CoG do carro, e dependendo do projeto do veículo, isso pode comprometer seriamente o desempenho do carro em trechos sinuosos e curvas.

Pull Rod Suspension – Suspensão Pull Rod

De forma análoga funciona a configuração Pull-Rod, nesta a haste (pull-rod ou apenas rod) aciona o balancin (rocker) empurrando-o (push), e então ocorre o acionamento dos demais componentes da suspensão. Ao ser empurrado o balancin gira acionando molas, amortecedores e o inerter, mas com a diferença de que estes componentes encontram-se na parte inferior do chassi.

A posição mais baixa dos componentes melhora o CoG do veículo, e por consequência o manuseio (handling). Contudo, esta configuração gera esforços maiores sobre o braço superior, necessitando de hastes mais robustas, e no caso, a robustez significa uma haste mais grossa. Essa diferença, acaba por prejudicar o fluxo de ar que passa pela suspensão, pois uma haste mais grossa influi ainda mais sobre o caminho que o ar irá percorrer após atravessa-la, atrapalhando um pouco o downforce, além disso por estar na parte mais baixa do chassi, o acesso para manutenção, troca e reparos fica um pouco comprometido, visto que os componentes podem ter seu acesso obstruído, no caso da suspensão traseira, a caixa de marcha pode complicar a vida dos mecânicos.

Diferenças entre pull rod e push rod

Ambas as configurações são soluções compactas e possuem o mesmo nível de performance, suas diferenças são o quanto interferem na aerodinâmica do veículo, posição de montagem dos componentes e nas forças de reação na qual hastes e braços de suspensão são expostos. A posição de montagem dos componentes pode afetar a reparabilidade do veículo, em geral veículos com suspensão pull-rod tendem a tornar a manutenção da suspensão mais complicada, pois os componentes ficam na parte de baixo do chassi, podendo ter o seu acesso obstruído, assim o acesso teria de ser feito por baixo do veículo, ao contrário da suspensão push-rod, que possui componentes montados em posição superior. No entanto isto não chega a ser uma regra, visto que existem soluções criativas de suspensão pull-rod que possuem menor dificuldade para reparos e manutenção. Além da manutenção, a posição dos componentes também afeta o fluxo de ar que passa pelo carro, dependendo do tipo de suspensão as hastes podem mais finas ou mais grossas e robustas, e interferir demasiadamente no fluxo que passar pelo carro, atrapalhando o ar que deveria chegar aos aerofólios, deixa-se de ganhar um pouco de downforce. A durabilidade do conjunto é outro fator importante, ambas as configurações (pull e push rod) possuem problemas com a durabilidade de hastes e braços de suspensão. Isto é observado devido a força de reação na qual os componentes são expostos. Em configuração pull rod, a suspensão possui um grande estresse na extremidade externa do braço de suspensão superior, pois a haste esta ligada a este, e ao balancin. A força de reação das molas retorna pela haste e vai em direção ao braço superior, e acaba se somando a força de reação do chassi, que passa pelo próprio braço de suspensão superior, e este fixado no chassi.
Diferente da suspensão pull-rod, a suspensão push-rod consegue, com um arranjo oposto ao da pull-rod, anular ou reduzir um pouco o estresse em cima de braços e hastes. Basicamente a força de reação das molas sobre as hastes vai em direção a extremidade exterior do braço de suspensão inferior, e se anula com a força com a força que a roda exerce sobre o braço gerando um esforço consideravelmente menor sobre ambos os componentes. Resultado, pode-se utilizar uma haste menos robusta, mais leve e com menor interferência na aerodinâmica do veículo. Pode parecer que a suspensão push-rod é mais resistente, por conseguir anular um parte das forças que agem sobre seus componentes, no entanto sofre de um grande problema quando o veículo passa sobre irregularidades, mais especificamente as que causam o movimento de bump (compressão) da suspensão, a flambagem da haste que não consegue suportar a enorme carga imposta sobre a mesma no movimento ascendente da suspensão. Esse problema pode ser também observado na pull-rod, mas por obter um arranjo de peças invertido, a haste acaba por sofrer essa carga quando a suspensão faz um movimento para baixo, e movimentos descendentes não são tão críticos quanto os ascendentes, por fim acaba não tendo tanta influencia no funcionamento. O que se pode concluir destas duas bem sucedidas configurações de suspensão é que ambas atendem muito bem a proposta de um conjunto robusto e compacto para carros de corrida de alta performance, não apenas na F1, mas em diversos monopostos e open wheels. A definição de qual conceito a ser aplicado no carro vai depender de qual regulamento ou tendências nas quais os carros deverão seguir.