Asignaturas:
- Funcionamiento general del sistema de suspensión.
- McPherson
- suspensión de bobina
- Constante de resorte
- Suspensión de hojas
- Suspensión de aire
- Muelle de torsión
- Suspensión hidroneumática
Funcionamiento general del sistema de suspensión:
El objetivo del sistema de suspensión es absorber lo mejor posible los movimientos de conducción sobre irregularidades de la superficie de la carretera, para mantener el máximo confort de conducción. El comportamiento en carretera también influye en la suspensión. Si la suspensión es muy flexible (pensemos en los coches americanos antiguos), el comportamiento en carretera será mucho peor que el de un coche con una suspensión rígida. Esto se debe a que un coche muy flexible pierde agarre cuando rebota (por ejemplo, al frenar con fuerza o al tomar curvas cerradas). La presión de los neumáticos sobre la superficie de la carretera con una rueda con muelles es mucho menor que con una rueda comprimida y, por lo tanto, se deslizarán mucho más rápido. Al tomar curvas cerradas a alta velocidad, la posibilidad de sufrir una fuga también será muy alta, porque el agarre de los neumáticos en el interior de la curva es mínimo.
Cuando un automóvil con amortiguadores muy suaves circula sobre una superficie de carretera pavimentada y montañosa, el automóvil se balanceará mucho cuando rebote. Cuando el automóvil se suspende, la presión sobre los neumáticos es menor y hay poco o ningún frenado o dirección posible en ese momento.
En un coche con suspensión rígida, especialmente en coches deportivos o coches rebajados, el agarre en las 4 ruedas será el máximo posible al tomar curvas cerradas. La barra estabilizadora y el tamaño de los neumáticos también influyen en gran medida. Cuando un automóvil bajado conduce sobre una superficie de carretera pavimentada y con colinas, el automóvil permanecerá firmemente en la carretera y, por lo tanto, no experimentará problemas con una frenada brusca y repentina en la posición extendida.
La suspensión flexible y rígida (en automóviles con resortes helicoidales) está relacionada con la fuerza del resorte. Para optimizar la suspensión de un coche (según la construcción), se pueden instalar muelles flexibles para mayor comodidad (muelles lineales) o muelles más rígidos para mayor deportividad (muelles progresivos). Más sobre esto en el capítulo de constantes de Spring, más abajo en la página.
McPherson:
La gran ventaja de la suspensión McPherson es que se combinan el resorte y el amortiguador. Esto ahorra mucho espacio y también es fácil de construir al diseñar el automóvil. Como resultado, los costes de producción también son bajos.
La suspensión McPherson es una evolución de la suspensión con dos brazos transversales (también llamada construcción de doble brazo). La horquilla superior se sustituye por el vástago del amortiguador, que ahora también absorbe las fuerzas laterales. Por lo tanto, en caso de colisión con la rueda (por otro vehículo o al chocar contra un bordillo), normalmente se produce un daño inmediato en el vástago del pistón. Este se deforma muy rápidamente y, por tanto, queda torcido. A continuación se debe sustituir el amortiguador completo.
La suspensión McPherson siempre se utiliza en la parte delantera del coche. A veces también se utilizan amortiguadores en el eje trasero, pero no son del tipo McPerson. En la suspensión trasera, los resortes helicoidales y los amortiguadores suelen diseñarse por separado.
El cojinete superior está ubicado encima del puntal. El cojinete superior posibilita los movimientos de dirección. El puntal suele fijarse a la carrocería debajo del capó mediante uniones roscadas. Entonces este es un punto fijo. El cojinete superior, situado debajo, garantiza que todo el puntal pueda girar suavemente con respecto al punto fijo superior. Este sistema con función de soporte de carga y un punto de pivote con cojinete superior se denomina sistema McPherson.
Suspensión de bobina:
El funcionamiento de un resorte helicoidal no se basa en la flexión como podría pensarse a primera vista, sino en la torsión (torsión). Cuando se presiona el resorte, la varilla helicoidal se torcerá. Todo el peso del vehículo está soportado por los resortes helicoidales. El resorte helicoidal está encerrado entre el cojinete superior y el asiento del resorte inferior. Cuando el vehículo se comprime, el cojinete superior empujará el resorte helicoidal hacia abajo. Debido a que gira, se genera una fuerza contraria. Esta fuerza contraria es, en última instancia, el efecto de resorte. Mientras más contrafuerza ejerza el resorte, más poderoso será el resorte.
Constante de resorte:
La flexibilidad de un resorte está indicada por la constante del resorte. La tasa de resorte de un resorte helicoidal lineal es diferente de la de un resorte helicoidal progresivo. Con un resorte lineal, la distancia entre todas las vueltas es la misma. Con un resorte progresivo estas distancias no son iguales; En la parte superior o inferior del resorte, las espiras se colocarán más juntas que en otros lugares. La diferencia entre estos dos tipos de muelles se puede ver en la imagen:
En un resorte lineal, el resorte siempre colapsa una cierta distancia con un cierto peso. A continuación se muestra un ejemplo del recorrido de un resorte lineal:
- +100 kg de carga extra, el coche se hunde 2 cm.
- +200 kg de carga extra, el coche se hunde 4 cm.
- +300 kg de carga extra, el coche se hunde 6 cm.
Ahora existe una relación entre el peso y la distancia con este resorte lineal. A continuación se muestra la compresión de un resorte lineal; cuanto mayor es la fuerza sobre el resorte, mayor es el recorrido de la suspensión. Las líneas son rectas porque la distancia entre todas las vueltas del resorte es igual.
Con un resorte progresivo no existe relación entre peso y distancia. Este resorte se vuelve cada vez más rígido a medida que se comprime más. La primera parte es fácil, pero a medida que aumenta la carga, salta cada vez menos. Esto se debe a que los devanados están más juntos en la parte superior. A continuación se muestra un ejemplo del recorrido del resorte de un resorte progresivo:
- +100kg de carga extra, el coche se hunde 2cm.
- +200kg de carga extra, el coche se hunde 3cm.
- +300kg de carga extra, el coche se hunde 3,5cm.
A continuación se muestra la gráfica de un resorte progresivo. Inicialmente, el recorrido del resorte aumentará a medida que aumente la fuerza del resorte. La línea no es recta, sino que tiene una pendiente ascendente. Esto significa que a medida que aumenta la fuerza sobre el resorte, el recorrido del resorte es cada vez menor. Por lo tanto, el automóvil se deformará cada vez menos a medida que aumente la fuerza sobre el resorte.
Los fabricantes de automóviles siempre buscan la mejor relación entre confort y características de conducción del vehículo. El recorrido del resorte se puede ajustar ajustando la progresividad del resorte (colocando más o menos espiras juntas). El diámetro del devanado en sí también tiene una gran influencia en la cantidad de torsión posible. Esto será diferente para cada coche. También existen diferentes tipos de muelles para un mismo tipo de coches con distinta cilindrada, tipo de motor (gasolina o diésel), paquete deportivo, etc.
Los resortes de descenso a menudo colapsan mucho en la primera parte, de modo que el automóvil ya está más bajo sobre la superficie de la carretera en la posición neutral. Esto debería hacer que sea más difícil comprimir el automóvil, por lo que los resortes se vuelven más progresivos. De lo contrario, el vehículo chocaría demasiado rápido contra la calzada. Debido a que los resortes se comprimen con menos facilidad, el vehículo se vuelve más rígido; Algunas personas experimentan esto como algo desagradable.
Suspensión de hojas:
Las ballestas constan de varias láminas que están montadas una encima de la otra. La hoja superior se llama hoja principal. Cuantas más hojas tiene un resorte, más fuerte y rígido se vuelve. En el pasado, a veces se montaban debajo de los turismos. La ballesta entonces sólo estaba formada por unas pocas hojas, a veces incluso solo la hoja principal. Todavía se utilizan en vehículos comerciales, aunque, por supuesto, son mucho más gruesos. La mitad de las ballestas están unidas al eje y los extremos a la carrocería o chasis. El movimiento elástico se obtiene doblando las múltiples hojas en la mitad de la longitud total.
Hay 2 tipos diferentes de ballestas:
- Resorte trapezoidal: Las hojas del resorte tienen diferentes longitudes y todas tienen el mismo grosor en todas partes.
- Resorte parabólico: Las hojas del resorte tienen todas la misma longitud y son más gruesas en el medio que en los extremos. También hay espacio entre las hojas primaverales. Los resortes parabólicos son más flexibles que los resortes trapezoidales y tienen una masa menor.
Suspensión neumática:
La suspensión neumática se utiliza con menos frecuencia que los resortes helicoidales en los turismos. La suspensión neumática la podemos encontrar, por ejemplo, en un Audi A8, un BMW Serie 7 o un X5. Estos coches suelen tener suspensión neumática en las cuatro ruedas. Algunos automóviles tienen puntales con resortes helicoidales en la parte delantera y suspensión neumática en la parte trasera.
La figura muestra una suspensión trasera con resortes neumáticos. En el interior del automóvil (a menudo en la parte inferior del maletero) hay una bomba que bombea aire a las cámaras de aire. Las cámaras de aire se expanden longitudinalmente para que el peso del vehículo pueda reposar sobre ellas. A menudo hay un sensor en una horquilla que registra hasta qué punto el vehículo está suspendido de la carga (personas sentadas en la parte trasera o un remolque pesado). Basándose en estos datos de medición, la bomba de aire puede inflar el fuelle un poco más fuerte para que el coche no se incline hacia atrás.
Suspensión de torsión:
Torsión es otra palabra para "torcerse". Los muelles de torsión se utilizaban (principalmente) en los coches americanos. La horquilla inferior de esta construcción está unida a la carrocería mediante una barra de torsión. Cuando el vehículo se comprime, los puntos de pivote superior e inferior se moverán. El brazo de soporte en el que se inserta la barra de torsión deberá girar alrededor de la barra de torsión. Sin embargo, esto no es posible porque la barra de torsión tiene una unión fija en el brazo portante. El otro lado de la barra de torsión (en la imagen de abajo) está firmemente conectado a la carrocería.
Esto significa que cuando la rueda se comprime, la varilla está sometida a una carga de torsión. Esta torsión genera resistencia (cuanto más se comprime la rueda, más se tuerce la barra de torsión). Por lo tanto, la compresión se vuelve cada vez más intensa a medida que aumenta la torsión. Toda la suspensión del eje delantero del vehículo funciona según este principio. Ésa es también una de las razones por las que los coches americanos antiguos se comprimen y rebotan con tanta facilidad y suavidad.
Suspensión hidroneumática:
La hidroneumática es una combinación de hidráulica y neumática. Este sistema lo utiliza Citroën desde los años 50 y todavía se puede encontrar en los modelos actuales.
La bola de resorte contiene gas comprimido (azul en la imagen) que es comprimible. El fluido hidráulico (amarillo) no lo es. Durante la compresión, el brazo de soporte empujará el pistón rojo hacia arriba y el espacio de gas se comprimirá. Como resultado, el espacio azul se vuelve más pequeño. Cuando la rueda rebota y el pistón baja, el sistema vuelve a la situación anterior. El efecto elástico y amortiguador se obtiene comprimiendo este gas comprimido.
El sistema se puede controlar ajustando la cantidad de aceite (amarillo). Al agregar aceite adicional al sistema cuando hay mucha carga, lo que ocurre automáticamente gracias a la bomba hidráulica, la altura de manejo aumentará. Entonces el vehículo se asentará más alto sobre sus resortes. Cuando se retira la carga nuevamente (o los pasajeros salen), el aceite del sistema regresará al depósito de almacenamiento a través de una válvula de presión. La altura de manejo disminuirá nuevamente.
