A study about the vertical dynamic of a MacPherson vehicle suspension system

O sistema de suspensão de um veículo desempenha papel fundamental na isolação das vibrações provenientes da pista e de outras fontes de excitações e tem como alguns de seus objetivos: melhoria do conforto dos passageiros, manutenção da integridade das cargas e das vias (asfalto), aumento da segurança, proporcionando melhores condições de aderência pneu-piso, etc. A predição do desempenho de um sistema de suspensão veicular antes da construção de um protótipo físico, permite o dimensionamento prévio dos componentes que o integram com maior precisão, otimizando-se, desta forma, o custo final do produto bem como custos e prazos decorrentes de modificações para solucionar problemas que seriam detectados somente na experimentação do protótipo físico. Este trabalho apresenta um comparativo entre os resultados analíticos obtidos utilizando-se as funções transferências de um modelo simplificado (ou clássico) linear de uma suspensão automotiva de 1/4 de veículo (quarter-car); dos obtidos através da utilização de um protótipo virtual do mesmo modelo simplificado (ou clássico) de 1/4 de veículo e, por fim, dos obtidos utilizando-se um protótipo virtual de um sistema de suspensão do tipo MacPherson, sendo que os protótipos virtuais podem trabalhar com não-linearidades. São obtidas as respostas dinâmicas no domínio da frequência (0 a 30 Hz) e também no domínio do tempo, neste último caso utilizando-se como entrada um pulso no pneu, que simula a passagem do veículo sobre um obstáculo a 18 Km/h. Os resultados são comparados objetivamente e conclui-se sobre as limitações de utilização do modelo simplificado (ou clássico) de 1/4 de veículo.The performance of the suspension system of a vehicle is fundamental to isolate the vibrations from road and from other sources and has the following objetives: improve the comfort of passengers (ride), protect the cargo and the road (asphalt), improve vehicle handling, etc. The prediction of the performance of a vehicle´s suspension system prior to the real prototype construction, allows the previous optimization of the design of the suspension´s components, obtaining a low cost product, in a shorter timming, with lower development costs, by solving problems that would be evident only during the tests with the real prototype. This study presents a comparison between analitycal results obtained by the use of transfers functions of a plain or classical linear model of a automotive suspension system named quarter-car; the results obtained from a virtual prototype of the same plain or classical model and, finally, the results obtained from a virtual prototype of a Macpherson suspension system, considering that the virtuals prototypes are be able to work with non-linearities. The dynamic response are obtained in the frequency domain (0 a 30 Hz) and in the time domain too, in this last case, with a pulse input in the tire, that simulates the car passing over a bump with a speed of 18 Km/h. Through the comparison of the results is possible to conclude about the limitations of the classical model