Sistemas Automotrices (suspensiones)2.docx

Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Ticomán

Ingeniería en Sistemas Automotrices

“SUSPENSION”

Profesor: Osorio Cruz Adolfo

ALUMNO: Trejo Larios Jared Alexander 2014011172 Grupo: 5SM1

19/03/2019

Contenido 1.

INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 1

2.

COMPONENTES DE LA SUSPENSIÓN ........................................................................................... 2

3.

4

5

6

2.1

Elementos de suspensión simples....................................................................................... 2

2.2

Amortiguadores................................................................................................................... 9

2.2.1

Amortiguadores hidráulicos convencionales ............................................................ 10

2.2.2

Amortiguador hidráulico presurizado ....................................................................... 12

2.2.3

Amortiguadores a gas ............................................................................................... 13

2.2.4

Muelle mecánico ....................................................................................................... 13

2.2.5

Muelle neumático ..................................................................................................... 14

2.2.6

Amortiguadores ajustables ....................................................................................... 14

DIFERENCIAS EN EL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE SUSPENSIÓN .................................. 14 3.1

Suspensión pasiva ............................................................................................................. 14

3.2

Suspensiones reactivas ..................................................................................................... 15

3.3

Suspensión semiactiva ...................................................................................................... 15

3.4

Suspensión activa .............................................................................................................. 16

MODELOS DE SUSPENSIÓN MECÁNICA .................................................................................... 16 4.1

Suspensiones delanteras y traseras .................................................................................. 16

4.2

Clasificación de las suspensiones ...................................................................................... 17

4.2.1

Suspensiones rígidas ................................................................................................. 17

4.2.2

Suspensión semirrígida ............................................................................................. 19

4.2.3

Suspensión independiente ........................................................................................ 21

SUSPENSIÓN NEUMÁTICA EN AUTOMÓVILES .......................................................................... 36 5.1

Suspensión neumática integral ......................................................................................... 37

5.2

Componentes de la suspensión ........................................................................................ 37

5.2.1

Muelle neumático ..................................................................................................... 37

5.2.2

Amortiguador ............................................................................................................ 38

SUSPENSIÓN DE AIRE ................................................................................................................ 39 6.1

7

Suspensión de aire con nivelación automática ................................................................. 39

REFERENCIAS ............................................................................................................................. 40

1.

INTRODUCCIÓN

Se llama suspensión al conjunto de elementos elásticos que se interponen entre los órganos suspendidos (bastidor, carrocería, pasajeros y carga) y los órganos no suspendidos (ruedas y ejes). Su misión es absorber las reacciones producidas en las ruedas por las desigualdades del terreno, asegurando así la comodidad del conductor y pasajeros del vehículo y, al mismo tiempo, mantener la estabilidad y direccionalidad de éste, para que mantenga la trayectoria deseada por el conductor. Además, también es necesario que cumplan con otras funciones complementarias:       

Transmitir las fuerzas de aceleración y de frenada entre los ejes y bastidor. Resistir el par motor y de frenada Resistir los efectos de las curvas Conservar el ángulo de dirección en todo el recorrido Conservar el paralelismo entre los ejes y la perpendicularidad del bastidor Proporcionar una estabilidad adecuada al eje de balanceo Aguantar la carga del vehículo

Cuando el vehículo circula por un terreno irregular, las ruedas están sometidas a una serie de impactos que se transmiten a la carrocería a través de los elementos de unión. Si el terreno es llano, las pequeñas irregularidades de este son absorbidas por la elasticidad de los neumáticos. Cuando las irregularidades son grandes, los impactos producidos serían acusados por los ocupantes del vehículo, de no mediar la suspensión; la unión elástica que ésta supone es capaz de absorber dichas reacciones. La absorción de estas reacciones se consigue por la acción combinada de los neumáticos, la elasticidad de los asientos y el sistema de suspensión. Cuando un automóvil pasa sobre un resalte o sobre un hoyo, se produce un golpe sobre la rueda que se transmite por medio de los ejes al chasis y que se traduce en oscilaciones. Una mala conducción o un reparto desequilibrado de las cargas pueden también originar "oscilaciones". Estos movimientos se generan en el centro de gravedad del coche y se propagan en distintos sentidos. Los tres tipos de oscilaciones existentes serian:

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

 Empuje: se produce al pasar por terreno ondulado  Cabeceo: debido a las frenada bruscas Bamboleo: se genera al tomar curvas a alta velocidad.

2.

COMPONENTES DE LA SUSPENSIÓN

El sistema de suspensión este compuesto por un elemento flexible o elástico (muelle de ballesta o helicoidal, barra de torsión, muelle de goma, gas o aire) y un elemento amortiguación (amortiguador), cuya misión es neutralizar las oscilaciones de la masa suspendida originadas por el elemento flexible al adaptarse a las irregularidades del terreno.

2.1

Elementos de suspensión simples

En las suspensiones simples se utilizan como elementos de unión, unos resortes de acero elástico en forma de:   

ballesta, muelle helicoidal barras de torsión

Estos elementos, como todos los muelles, tienen excelentes propiedades elásticas pero poca capacidad de absorción de energía mecánica, por lo que no pueden ser montados solos en la suspensión; necesitan el montaje de un elemento que frene las oscilaciones producidas en su deformación. Debido a esto, los resortes se montan siempre con un amortiguador de doble efecto que frene tanto su compresión como expansión. Ballestas Las ballestas están constituidas (fig. inferior) por un conjunto de hojas o láminas de acero especial para muelles, unidas mediante unas abrazaderas (2) que permiten el deslizamiento entre las hojas cuando éstas se deforman por el peso que soportan. La hoja superior (1), llamada hoja maestra, va curvada en sus extremos formando unos ojos en los que se montan unos casquillos de bronce (3) para su acoplamiento al soporte del bastidor por medio de unos pernos o bulones. El número de hojas y el espesor de las mismas está en función de la carga que han de soportar. Funcionan como los muelles de suspensión, haciendo de enlace entre el eje de las ruedas y el bastidor. En algunos vehículos, sobre todo en camiones, además de servir de elementos de empuje, absorben con su deformación longitudinal la reacción en la propulsión. Existe una abundante normalización sobre ballestas en las normas UNE 26 224-5-6-7 y 26 063. Montaje de las ballestas El montaje de las ballestas puede realizarse longitudinal o transversalmente al sentido de desplazamiento del vehículo.

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Montaje longitudinal: montaje utilizado generalmente en camiones y autocares, se realiza montando la ballesta con un punto "fijo" en la parte delantera de la misma (según el desplazamiento del vehículo) y otro "móvil", para permitir los movimientos oscilantes de la misma cuando se

deforma con la reacción del bastidor. El enlace fijo se realiza uniendo directamente la ballesta (1) al soporte (2) y, la unión móvil, interponiendo entre la ballesta (1) y el bastidor un elemento móvil (3), llamado gemela de ballesta. El número de hojas y el espesor de estas, está en función de la carga que han de soportar. Funcionan como los muelles de suspensión, haciendo de enlace entre el eje de las ruedas y el bastidor. En algunos vehículos, sobre todo en camiones, además de servir de elementos de empuje, absorben con su deformación longitudinal la reacción en la propulsión. Existe una abundante normalización sobre ballestas en las normas UNE 26 224-5-6-7 y 26 063. El montaje de la ballesta sobre el eje (4), puede realizarse con apoyo de la ballesta sobre el eje (figura superior) o con el eje sobre la ballesta (figura inferior); este último montaje permite que la carrocería baje, ganando en estabilidad. La misión se realiza por medio de unas abrazaderas que enlazan la ballesta al eje.

Montaje transversal: utilizado generalmente en turismos, se realiza uniendo los extremos de la ballesta (1) al puente (2) o brazos de suspensión, con interposición de elementos móviles (3) (gemelas) y la base de la ballesta a una traviesa del bastidor o carrocería.

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Muelles Estos elementos mecánicos se utilizan modernamente en casi todos los turismos en sustitución de las ballestas, pues tienen la ventaja de conseguir una elasticidad blanda debido al gran recorrido del resorte sin apenas ocupar espacio ni sumar peso.

Constitución Consisten en un arrollamiento helicoidal de acero elástico formado con hilo de diámetro variable (de 10 a 15 mm); este diámetro varía en función de la carga que tienen que soportar; las últimas espiras son planas para facilitar el asiento del muelle sobre sus bases de apoyo (fig. inferior). Características No pueden transmitir esfuerzos laterales, y requieren, por tanto, en su montaje bielas de empuje lateral y transversal para la absorción de las reacciones de la rueda. Trabajan a torsión, retorciéndose proporcionalmente al esfuerzo que tienen que soportar (fig. inferior), acortando su longitud y volviendo a su posición de reposo cuando cesa el efecto que produce la deformación. La flexibilidad de los muelles está en función del número de espiras, del diámetro del resorte, del paso entre espiras, del espesor o diámetro del hilo, y de las características del material. Se puede conseguir muelles con una flexibilidad progresiva, utilizando diferentes diámetros de enrollado por medio de muelles helicoidales cónicos (figura inferior), por medio de muelles con paso entre espiras variable o disponiendo de muelles adicionales.

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Usando muelles adicionales se puede obtener una suspensión de flexibilidad variable en el vehículo. En efecto, cuando éste circule en vacío, sólo trabaja el muelle principal (1) (fig. Inferior) y cuando la carga es capaz de comprimir el muelle hasta hacer tope con el auxiliar (2) se tiene un doble resorte, que, trabajando conjuntamente, soporta la carga sin aumentar la deformación, dando mayor rigidez al conjunto.

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En la figura inferior puede apreciarse de forma gráfica las tres posiciones del muelle: sin montar, montado en el vehículo y el muelle bajo la acción de la carga.

Las espiras de un muelle helicoidal no deben, en su función elástica, hacer contacto entre sus espiras; es decir, que la deformación tiene que ser menor que el paso del muelle por el número de espiras. De ocurrir lo contrario, cesa el efecto del muelle y entonces las sacudidas por la marcha del vehículo se transmiten de forma directa al chasis. Barra de torsión Este tipo de resorte utilizado en algunos turismos con suspensión independiente está basado en el principio de que si a una varilla de acero elástico sujeta por uno de sus extremos se le aplica por el otro un esfuerzo de torsión, esta varilla tenderá a retorcerse, volviendo a su forma primitiva por su elasticidad cuando cesa el esfuerzo de torsión (fig. inferior). Disposición y montaje de las barras de torsión. El montaje de estas barras sobre el vehículo se realiza (fig. inferior) fijando uno de sus extremos al chasis o carrocería, de forma que no pueda girar en su soporte, y en el otro extremo se coloca una palanca solidaria a la barra unida en su extremo libre al eje de la rueda. Cuando ésta suba o baje por efecto de las desigualdades del terreno, se producirá en la barra un esfuerzo de torsión cuya deformación elástica permite el movimiento de la rueda. Las barras de torsión se pueden disponer paralelamente al eje longitudinal del bastidor o también transversalmente a lo largo del bastidor. En vehículos con motor y tracción delanteros se montan una disposición mixta con las barras de torsión situadas longitudinalmente para la suspensión delantera y transversalmente para la suspensión

trasera.

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Barras estabilizadoras Cuando un vehículo toma una curva, por la acción de la fuerza centrífuga se carga el peso del coche sobre las ruedas exteriores, con lo cual la carrocería tiende a inclinarse hacia ese lado con peligro de vuelco y la correspondiente molestia para sus ocupantes. Para evitar estos inconvenientes se montan sobre los ejes delantero y trasero las barras estabilizadores, que consisten esencialmente en una barra de acero elástico cuyos extremos se fijan a los soportes de suspensión de las ruedas; de esta forma, al tomar una curva, como una de las ruedas tiende a bajar y la otra a subir, se crea un par de torsión en la barra que absorbe el esfuerzo y se opone a que esto ocurra, e impide, por tanto, que la carrocería se incline a un lado, manteniéndola estable. El mismo efecto se produce cuando una de las ruedas encuentra un bache u obstáculo, creando, al bajar o subir la rueda, un par de torsión en la barra que hace que la carrocería se mantenga en posición horizontal. En caso de circular en línea recta y en condiciones normales la acción de la barra es nula.

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Silentblocks y cojinetes elásticos Son aislantes de caucho u otro material elastómero que se encargan de amortiguar las reacciones en los apoyos de la suspensión. Su misión es amortiguar los golpes existentes entre dos elementos en los que existe movimiento. Suelen montarse a presión o atornillados. Su sustitución debe realizarse cuando el caucho esté deteriorado o exista holgura en la unión. Los cojinetes elásticos son elemento de caucho que permiten la unión de los componentes de la suspensión facilitando un pequeño desplazamiento. Su montaje suele realizarse mediante bridas o casquillos elásticos. Estos cojinetes son muy utilizados para el montaje de las barras estabilizadoras.

Rotulas Las rótulas constituyen un elemento de unión y fijación de la suspensión y de la dirección, que permite su pivotamiento y giro manteniendo la geometría de las ruedas. La fijación de las rótulas se realiza mediante tornillos o roscados exteriores o interiores. Su sustitución debe realizarse si existe en este algún daño como, por ejemplo, si esta deformada a causa de algún golpe, o cuando existen holguras (figura inferior).

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Mangueta y buje La mangueta de la suspensión es una pieza fabricada con acero o aleaciones que une el buje de la rueda y la rueda a los elementos de la suspensión, tirantes, trapecios, amortiguador, etc. La mangueta se diseña teniendo en cuenta las características geométricas del vehículo. En el interior del buje se montan los rodamientos o cojinetes que garantizan el giro de la rueda.

Trapecios o brazos de suspensión Son brazos articulados fabricados en fundición o en chapa de acero embutida que soportan al vehículo a través de la suspensión. Unen la mangueta y su buje mediante elementos elásticos (silentblocks) y elementos de guiado (rótulas) al vehículo soportando los esfuerzos generados por este en su funcionamiento.

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Tirantes de suspensión Son brazos de acero longitudinales o transversales situados entre la carrocería y la mangueta o trapecio que sirven como sujeción de estos y facilitan su guiado. Absorben los desplazamientos y esfuerzos de los elementos de la suspensión a través de los silentblocks o cojinetes elásticos montados en sus extremos. Topes de suspensión Estos topes pueden ser elásticos o semirrígidos en forma de taco o en forma de casquillo. Su función es servir de tope para el conjunto de la suspensión, de manera que en una compresión excesiva esta no se detiene. El montaje de este elemento es muy diverso dependiendo de la forma del taco. Por ejemplo, en las suspensiones McPherson se monta en el interior del vástago del amortiguador, mientras que en las suspensiones por ballesta se suele montar anclado en la carrocería.

2.2

Amortiguadores

Estos elementos son los encargados de absorber las vibraciones de los elementos elásticos (muelles, ballestas, barras de torsión), convirtiendo en calor la energía generada por las oscilaciones. Cuando la rueda encuentra un obstáculo o bache, el muelle se comprime o se estira, recogiendo la energía mecánica producida por el choque, energía que devuelve a continuación, por efecto de su elasticidad, rebotando sobre la carrocería. Este rebote en forma de vibración es el que tiene que frenar el amortiguador, recogiendo, en primer lugar, el efecto de compresión y luego el de reacción del muelle, actuando de freno en ambos sentidos; por esta razón reciben el nombre de los amortiguadores de doble efecto. Los amortiguadores pueden ser "fijos" y "regulables", los primeros tienen siempre la misma dureza y los segundos pueden variarla dentro de unos márgenes. En los más modernos modelos este reglaje se puede hacer incluso desde el interior del vehículo. Marcas conocidas de fabricantes de amortiguadores serian: Monroe, Koni, Bilstein, Kayaba, De Carbon, etc

Tipos de amortiguadores

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Los más empleados en la actualidad son los de tipo telescópico de funcionamiento hidráulico. Dentro de estos podemos distinguir:  Los amortiguadores hidráulicos convencionales (monotubo y bitubo). Dentro de esta categoría podemos encontrar los fijos y los regulables.  Los amortiguadores a gas (monotubo o bitubo). No regulables  Los amortiguadores a gas (monotubo). Regulables

2.2.1 Amortiguadores hidráulicos convencionales Son aquellos en los que la fuerza de amortiguación, para controlar los movimientos de las masas suspendidas y no suspendidas, se obtiene forzando el paso de un fluido a través de unos pasos calibrados de apertura diferenciada, con el fin de obtener la flexibilidad necesaria para el control del vehículo en diferentes estados. Son los más usuales, de tarados preestablecidos (se montan habitualmente como equipo de origen). Son baratos pero su duración es limitada y presentan pérdidas de eficacia con trabajo excesivo, debido al aumento de temperatura. No se suelen utilizar en conducción deportiva ni en competición. Estos amortiguadores de tipo telescópico y de funcionamiento hidráulico están constituidos (fig. inferior) por un cilindro (A) dentro del cual puede deslizarse el émbolo (B) unido al vástago (C), que termina en el anillo soporte (D), unido al bastidor. Rodeando el cilindro (A) va otro concéntrico, (F), y los dos terminan sellados en la parte superior por la empaquetadura (E), por la que pasa el vástago (C), al que también se une la campana (G), que preserva de polvo al amortiguador. El cilindro (F) termina en el anillo (H), que se une al eje de la rueda y se comunica con el cilindro (A) por medio del orificio (I). El cilindro (A) queda dividido en dos cámaras por el pistón (B); éstas se comunican por los orificios calibrados (J y K), este último tapado por la válvula de bola (L).

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Así constituido el amortiguador, quedan formadas las cámaras (1, 2 y 3), que están llenas de aceite. Cuando la rueda sube con relación al chasis, lo hace con ella el anillo (H) y, a la vez que él, los cilindros (A y F), con lo cual, el líquido contenido en la cámara (2) va siendo comprimido, pasando a través de los orificios (J y K) a la cámara (1), en la que va quedando espacio vacío debido al movimiento ascendente de los cilindros (A y F). Otra parte del líquido pasa de (2) a la cámara de compensación (3), a través del orificio (I). Este paso forzado del líquido de una cámara a las otras frena el movimiento ascendente de los cilindros (A y F), lo que supone una amortiguación de la suspensión.

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Cuando la rueda ha pasado el obstáculo que la hizo levantarse, se produce el disparo de la ballesta o el muelle, por lo que (H) baja con la rueda y con él los cilindros (A y F). Entonces el líquido de la cámara (1) va siendo comprimido por el pistón y pasa a la cámara (2) a través de (J) (por K no puede hacerlo por impedírselo la válvula antirretorno L), lo que constituye un freno de la expansión de la ballesta o el muelle. El espacio que va quedando vacío en la cámara (2) a medida que bajan los cilindros (A y F), se va llenando de aceite que llega de la cámara (1) y, si no es suficiente, del que llega de la cámara de compensación (3) a través de (I). Por tanto, en este amortiguador vemos que la acción de frenado es mayor en la expansión que en la compresión del muelle o ballesta, permitiéndose así que la rueda pueda subir con relativa facilidad y que actúe en ese momento el muelle o la ballesta; pero impidiendo seguidamente el rebote de ellos, que supondría un mayor número de oscilaciones hasta quedar la suspensión en posición de equilibrio. Según el calibre del orificio (J), se obtiene mayor o menor acción de frenado en los dos sentidos; y según el calibre del orificio (K), se obtiene mayor o menor frenado cuando sube la rueda. En el momento que lo hace, el aceite contenido en la cámara inferior (2) no puede pasar en su totalidad a la superior (1), puesto que ésta es más reducida, debido a la presencia del vástago (C) del pistón; por ello se dispone la cámara de compensación (3), para que el líquido sobrante de la cámara inferior (2) pueda pasar a ella. Todo lo contrario, ocurre cuando la rueda baja: entonces el líquido que pasa de la cámara superior (1) a la inferior (2) no es suficiente para llenarla y por ello le entra líquido de la cámara de compensación (3). Este tipo de amortiguador se ha visto que es de doble electo; pero cuando la rueda sube, la acción de frenado del amortiguador es pequeña y cuando baja es grande (generalmente, el doble), consiguiéndose con ello que, al subir la rueda, sea la ballesta o el muelle los que deformándose absorban la desigualdad del terreno y, cuando se produzca la expansión, sea el amortiguador el que lo frene o disminuya las oscilaciones.

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La energía desarrollada por el muelle en la "compresión" y "expansión" es recogida por el amortiguador y empleado en comprimir el aceite en su interior. La energía, transformada en calor, es absorbida por el líquido. Como el amarre de los resortes se realiza entre el elemento suspendido y el eje oscilante de las ruedas, los amortiguadores se montan también sujetos a los mismos elementos, con el fin de que puedan frenar así las reacciones producidas en ellos por los resortes. Esta unión se realiza con interposición de tacos de goma, para obtener un montaje elástico y silencioso de los mismos.

La temperatura ambiente y el calor absorbido por el aceite en el funcionamiento de los amortiguadores hidráulicos influyen sobre la viscosidad del líquido, haciendo que el mismo pase con más o menos dificultad por las válvulas que separan las cámaras, resultando una suspensión más o menos amortiguada. Por esta razón, en invierno, en los primeros momentos de funcionamiento, se observa una suspensión más dura, ya que el aceite, debido al frío, se ha hecho más denso; en verano, o cuando el vehículo circula por un terreno irregular, el aceite se hace más fluido y se nota una suspensión más blanda.

2.2.2 Amortiguador hidráulico presurizado Un avance en la evolución de los amortiguadores consiste en presurizar el interior de los amortiguadores, esto trae consigo una serie de ventajas. No presurizados tienen la pega de que se puede formar en ellos bolsas de aire bajo las siguientes condiciones.   

El amortiguador se almacena o transporta horizontal antes de ser instalado. La columna de aceite de la cámara principal cae por gravedad cuando el vehículo permanece quieto durante mucho tiempo. El aceite se contrae como consecuencia de su enfriamiento al final de un viaje y se succiona aire hacia la cámara principal.

Como consecuencia de ello, en especial en días fríos, algunos amortiguadores pueden padecer lo que se conoce como "enfermedad matinal". Presurizados Es un tipo de configuración empleada hoy en día en la mayoría de los vehículos cuando se busca mejorar las prestaciones de los amortiguadores de doble tubo convencionales. La solución consiste en añadir una cámara de gas de baja presión (4 bares) es una presión suficiente, ya que la fuerza amortiguadora en compresión la sigue proporcionando el aceite en su paso por las válvulas del émbolo. De esta forma la fuerza de extensión realizada por el amortiguador en su posición nominal es baja. Esto permite utilizar esta solución en suspensiones McPherson en las que se requieren diámetros de amortiguador más elevados. Sus ventajas respecto de los no presurizados son las siguientes:

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Respuesta de la válvula más sensible para pequeñas amplitudes. Mejor confort de marcha Mejores propiedades de amortiguación en condiciones extremas (grandes baches). Reducción de ruido hidráulico. Siguen operativos, aunque pierdan el gas

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    

Respecto a los amortiguadores monotubos, los de doble tubo presurizados tienen la ventaja de tener una menor longitud y fricción para las mismas condiciones de operación.

2.2.3 Amortiguadores a gas Estos amortiguadores a gas trabajan bajo el mismo principio básico que los hidráulicos, pero contienen en uno de sus extremos nitrógeno a alta presión (aproximadamente 25 bar). Un pistón flotante separa este gas del aceite impidiendo que se mezclen. Cuando el aceite, al desplazarse el vástago, comprime el gas, esté sufre una variación de volumen que permite dar una respuesta instantánea y un funcionamiento silencioso. Los amortiguadores a gas además de amortiguar también hacen en cierto modo de resorte elástico, es por ello por lo que este tipo de amortiguadores vuelven a su posición cuando se deja de actuar sobre ellos. 

Amortiguadores de gas no regulables: suelen ser amortiguadores monotubo o bitubo, muy resistente a golpes, de alta duración y de alta resistencia a la pérdida de eficacia por temperatura de trabajo. Aunque el precio es mayor, se ve compensado por su durabilidad y fiabilidad. Es un tipo de amortiguador de muy alta calidad. Su uso es ciertamente recomendable para los vehículos de altas prestaciones.



Amortiguadores de gas regulables: Son amortiguadores monotubo, con o sin botella exterior, con posibilidad de variación de tarados. Es un tipo de amortiguador de alta tecnología, con precio alto pero proporcional a su eficacia, por eso es el más usado en conducción deportiva, en los vehículos de competición y de altas prestaciones.

2.2.4 Muelle mecánico

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Este tipo de amortiguadores están específicamente diseñados para los vehículos con chasis demasiado compacto para instalar los de tipo neumático.

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El amortiguador de compensación de carga dotado de muelle mecánico es un amortiguador bitubo (hidráulico o de gas) con un muelle de poliuretano de diseño revolucionario, de resistencia variable, montado en el vástago para ofrecer un soporte adicional cuando se carga el vehículo. El muelle de poliuretano ha sido diseñado de modo que: - En situación estática, con el vehículo vacío, el muelle sólo roza el cuerpo del amortiguador. En situación de carga, el muelle progresivo se comprime gradualmente, evitando el hundimiento de la parte trasera del vehículo.

2.2.5 Muelle neumático Amortiguador de compensación de carga con muelle neumático: es de tipo convencional (en la mayoría de los casos, de bitubo hidráulico) que se complementa con un muelle auxiliar neumático en lugar de mecánico. Esta combinación presenta tres ventajas: el muelle adquiere la rigidez deseada. Asegura el equilibrio del vehículo cargado. La suspensión normal se reanuda simplemente reduciendo la presión del aire en el sistema. Estas unidades se venden habitualmente en juegos. Éstos pueden incluir dos amortiguadores convencionales, algunos tubos flexibles, una válvula de conexión con junta en “T” y un manómetro. Estas unidades se instalan de modo sencillo y rápido. Los amortiguadores de compensación de carga siempre se instalan en el eje trasero. La altura del vehículo se ajusta aumentando o disminuyendo la presión del aire en el sistema. Cuando se carga el vehículo, el conductor hincha los muelles de aire utilizando el compresor de aire integrado o la tubería de aire del garaje. El amortiguador de compensación de carga eleva la parte trasera del vehículo y simultáneamente garantiza un control correcto y seguro del vehículo en carretera.

2.2.6 Amortiguadores ajustables En este grupo se incluyen todos los amortiguadores en los que el usuario final o el instalador pueden cambiar las fuerzas de amortiguación. Existen distintas posibilidades para realizar este cambio en función de la tecnología de amortiguación empleada, pero todas parten del mismo principio: modificar el flujo de aceite a través de las válvulas (principalmente en la válvula de extensión) para que el amortiguador sea más rígido o más blando. Como ya se sabe, las fuerzas del amortiguador las diseñan los ingenieros teniendo en cuenta el esfuerzo generado por los muelles del vehículo.

3. DIFERENCIAS EN EL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE SUSPENSIÓN 3.1 Suspensión pasiva Bajo esta denominación tienen cabida todos los sistemas de suspensión convencionales o tradicionales. La característica principal de estos sistemas es que, una vez que están instalados en el vehículo, los parámetros de la suspensión (resistencia, altura) no se pueden controlar desde fuera. Todos los muelles y amortiguadores tradicionales se consideran suspensiones pasivas.

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Vista de un sistema de Suspensión pasiva común

3.2

Suspensiones reactivas

Actualmente, todas las suspensiones son también reactivas. Cuando la rueda del vehículo pasa por encima de baches o se introduce en agujeros en el asfalto, el cambio en la posición de ésta hace que la suspensión, como respuesta, se comprima o extienda. La acción de tomar una curva, frenar o acelerar también provoca que se mueva la suspensión haciendo que el cuerpo del vehículo oscile, se hunda o cabecee. En este grupo se incluyen todos los sistemas de suspensión que pueden controlar la altura del vehículo durante la conducción en función de los cambios de peso y de carga aerodinámica. Este sistema también puede reaccionar a la carga interna, tal como el balanceo, y puede contrarrestarla. Un ejemplo de un sistema de suspensión reactiva pasiva es el sistema de suspensión Kinetic RSF de Tenneco. Este sistema cuenta con una interconexión pasiva que facilita la distribución de la carga sobre las ruedas, y desempareja varios parámetros y modos operativos y de diseño, tales como la articulación entre ejes y la suspensión rígida en una única rueda producida por oscilaciones ó balanceo.

3.3

Suspensión semiactiva La característica principal de la suspensión semiactiva es el hecho de que el sistema de suspensión puede cambiar continuamente el coeficiente de amortiguación, haciendo que los amortiguadores sean más rígidos o más blandos en función de las condiciones de la carretera. Este control se consigue acoplando una unidad de control electrónico con cuatro amortiguadores que tiene un coeficiente de amortiguación continuamente variable (y controlable). A veces, aparte de los muelles helicoidales normales, estos amortiguadores se pueden acoplar con varias soluciones autonivelantes, así como con sistemas de suspensión hidroneumática, hidroelástica y de hidrogás.

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Las principales ventajas de la suspensión semiactiva son: A) Una marcha ajustable, optimizada para obtener el mayor rendimiento en la conducción y el confort B) La posibilidad de seleccionar la firmeza de la suspensión C) La suspensión se ajustará automáticamente según las condiciones de la carretera D) El mismo dimensionado comparado con los sistemas de suspensión tradicionales.

3.4

Suspensión activa

El sistema de suspensión activa tiene la capacidad de ajustarse continuamente a las condiciones cambiantes de la carretera. El sistema amplio los parámetros de diseño llevando un seguimiento constante y auto ajustándose, cambiando de características de modo continuo. Los sistemas de suspensión activa disponen de un ordenador que indica a un potente dispositivo ubicado en cada rueda exactamente cuándo, de qué modo, a cuánta distancia y a qué velocidad debe moverse. Los movimientos de la rueda ya no están sujetos a interacciones aleatorias entre la carretera y los distintos muelles, amortiguadores y barras antivuelco. El ordenador que toma estas decisiones utiliza una red de sensores para medir, por ejemplo, la velocidad del vehículo, las aceleraciones longitudinales y laterales, y las fuerzas y aceleraciones que actúan sobre cada rueda. El ordenador, a continuación, ordena a la rueda que se mueva del modo idóneo para las circunstancias que van surgiendo.

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MODELOS DE SUSPENSIÓN MECÁNICA

Según el tipo de elementos empleados y la forma de montajes de estos, existen varios sistemas de suspensión, todos ellos basados en el mismo principio de funcionamiento. Constan de un sistema elástico, amortiguación y barra estabilizadora independientes para cada uno de los ejes del vehículo. Actualmente existen distintas disposiciones de suspensión cuyo uso depende del tipo de comportamiento que se busca en el vehículo: mayores prestaciones, más comodidad, sencillez y economía, etc.

4.1

Suspensiones delanteras y traseras

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No todos los modelos de suspensión pueden ser montados en el eje delantero o trasero indistintamente; la mayor o menor facilidad de adaptación a las necesidades específicas de los dos ejes ha determinado una selección, por lo que cada tipo de suspensión se adapta mejor a uno de los dos ejes.

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4.2

Clasificación de las suspensiones

Se pueden clasificar las suspensiones mecánicas en tres grupos:   

Suspensiones rígidas: en las que la suspensión de una rueda va unida a la otra mediante un eje rígido, se transmiten las vibraciones de una rueda a la otra. Suspensiones semirrígidas: similares a las suspensiones rígidas, pero con menor peso no suspendido. Suspensiones independientes: en esta disposición las ruedas tienen una suspensión independiente para cada una de ellas. Por lo tanto, no se transmiten las oscilaciones de unas ruedas a otras.

4.2.1 Suspensiones rígidas Las primeras suspensiones estaban formadas por un eje rígido, en cuyos extremos se montaban las ruedas. Como consecuencia de ello, todo el movimiento que afecta a una rueda se transmite a la otra del mismo eje. En la figura 4.1 se puede ver cómo al elevarse una rueda, se extiende su inclinación al eje y de este a la otra rueda. Como el eje va fijado directamente sobre el bastidor, la inclinación se transmite a todo el vehículo.

Figura 4.1 Suspensión rígida Además, el peso de las masas no suspendidas aumenta notablemente debido al peso del eje rígido y al peso del grupo cónico diferencial en los vehículos de tracción trasera. En estos últimos, el grupo cónico sube y baja en las oscilaciones como un parte integradora del eje rígido. El principal uso de esta disposición de suspensión se realiza sobre todo en vehículos industriales: autobuses, camiones y vehículos todo terreno. VENTAJAS DESVENTAJAS Resistente Poca comodidad Económico de fabricar Menor seguridad Sencillez de diseño No produce variaciones significativas en los parámetros de la rueda como caída, avance, etc.

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En la figura 4.2 se muestra un modelo de eje rígido actuando de eje propulsor. En estos casos, el eje está constituido por una caja que contiene el mecanismo diferencial (1) y por los tubos (3) que contienen los palieres. El eje rígido en este caso se apoya contra el bastidor mediante ballestas (2) que hacen de elemento elástico transmitiendo las oscilaciones. Completan el conjunto los amortiguadores (4).

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Figura 4.2 Suspensión rígida para el eje trasero propulsor

En la figura 4.3 se observa una suspensión rígida trasera que sustituye las ballestas por muelles. Esta suspensión no presenta rigidez longitudinal, de forma que el eje rígido lleva incorporadas barras longitudinales que mantienen el eje fijo en su posición, evitando que se mueva en el eje longitudinal.

Figura 4.3 Suspensión rígida trasera Además, para estabilizar el eje y generar un único centro de balanceo de la suspensión, se añade una barra transversal que une el eje con el bastidor. Esta barra es conocida como barra Panhard. Tanto las barras longitudinales como la barra Panhard disponen de articulaciones elásticas que las unen con el eje y la carrocería. En la figura 4.4 se puede observar un esquema de la suspensión de barra Panhard.

Figura 1.4 Barra Panhard

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4.2.2 Suspensión semirrígida Las suspensiones son muy parecidas a las anteriores, su principal diferencia es que las ruedas están unidas entre sí y en el eje rígido, pero transmitiendo de una forma parcial las oscilaciones que reciben de las irregularidades del terreno. En cualquier caso, aunque la suspensión no es rígida total, tampoco es independiente. La función motriz se separa de la función de suspensión y de guiado, o lo que es lo mismo, el diferencial se une al bastidor y no es soportado por la suspensión. Existen dos tipos de suspensiones semirrígidas: la de Dion y la de eje torsional. 4.2.2.1 Sistema de Dion En la figura 4.5 se muestra una suspensión de Dion. En ella las ruedas van unidas mediante soportes articulados (1) al grupo diferencial (2) que, en la suspensión con eje de Dion es parte de la masa suspendida, es decir, va anclado al bastidor del automóvil. Bajo este aspecto, se transmite el giro a las ruedas a través de dos semiejes (palieres) como en las suspensiones independientes. A su vez, ambas ruedas están unidas entre sí mediante un tubo de Dion (3) que las anclas de forma rígida permitiendo a la suspensión deslizamientos longitudinales. Este sistema tiene la ventaja, frente al eje rígido, de disminuir la masa no suspendida (debido al poco peso de la traviesa del eje de Dion y al anclaje del grupo diferencial al bastidor), y mantener los parámetros de la rueda prácticamente constantes como los ejes rígidos gracias al anclaje rígido de la traviesa. La suspensión posee, además, elementos elásticos de tipo muelle helicoidal y suele ir acompañada de brazos longitudinales que limitan los desplazamientos longitudinales.

Figura 4.5 Suspensión semirrígida de Dion Otra suspensión semirrígida de Dion, pero que utiliza ballestas en vez de muelles, se puede observar en la figura 4.6.

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Figura 4.6 Suspensión semirrígida de Dion con ballestas

En la actualidad hay pocos coches que montan esta suspensión debido a que su coste es elevado. Componentes  Soportes articulados  Grupo diferencial  Muelles  Tubo de Dion  Elásticos tipo muelles helicoidales VENTAJAS: DESVENTAJAS: Este sistema tiene la ventaja, frente al eje rígido Es de alto costo de que disminuye la masa no suspendida debido al poco peso de la traviesa del eje de Dion y al anclaje del grupo diferencia al bastidor y mantiene los parámetros de la rueda prácticamente constantes como los ejes rígidos gracias al anclaje rígido de la traviesa. 4.2.2.2 Sistema de eje torsional El eje torsional es otro tipo de suspensión semirrígida utilizada en las suspensiones traseras, en vehículos que tienen tracción delantera. El tubo que une las dos ruedas tiene forma de U, por lo que es capaz de deformarse un cierto ángulo cuando una de las ruedas encuentra un obstáculo para después, una vez pasado el obstáculo, volver a la posición inicial. Las ruedas están sujetas rígidamente a dos brazos longitudinales unidos por un travesaño que se tuerce durante las sacudidas no simétricas, dando estabilidad al vehículo. Esta configuración da lugar, a causa de la torsión del puente, a una recuperación parcial del ángulo de caída de alto efecto de estabilización, características que, junto al bajo peso, bajo coste y poco espacio que ocupa, resulta ideal para instalarla junto con otros componentes en la parte inferior del vehículo (depósito de combustible, escape, etc.). Esta configuración ha convertido a este tipo de suspensiones en una de las más empleadas en vehículos de gama media-baja. En la figura 4.7 se observa un esquema de sistema de eje torsional.

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Figura 4.7 Sistema de eje torsional

En la figura 4.8 se observa una figura de un eje torsional integrado en un vehículo.

Figura 4.8 Sistema de eje torsional con vehículo Componentes      

Tubo de unión de ruedas Brazos longitudinales Resortes Rotulas Eje Amortiguadores

Ventajas:  Es de bajo costo  Bajo peso  Ocupa poco espacio

Desventaja: El tubo que une las dos ruedas tiene forma de “U”, por lo que es capaz de deformarse en cierto ángulo cuando una de las ruedas encuentra un obstáculo.

4.2.3 Suspensión independiente El sistema de suspensión independiente tiene un montaje elástico independiente que no está unido a otras ruedas. A diferencia del sistema rígido, el movimiento de una rueda no se transmite a la otra y la carrocería resulta menos afectada. En la figura 4.9 se muestra una suspensión independiente.

Figura 4.9 Suspensión independiente

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En la figura 4.10 se observa una comparación entre suspensión rígida e independiente.

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Figura 4.10 Comparación entre suspensión rígida e independiente Actualmente, la suspensión independiente a las cuatro ruedas se va utilizando cada vez más debido a que es la óptima desde el punto de vista de confort y estabilidad, al reducir de forma independiente las oscilaciones generadas por el pavimento sin transmitirlas de una rueda a otra del mismo eje. La principal ventaja añadida de la suspensión independiente es que posee menos masa no suspendida que otros tipos de suspensión, por lo que las acciones transmitidas al chasis son de menor magnitud. El diseño de este tipo de suspensión debe garantizar que las variaciones de caída de rueda y ancho de ruedas en dichas ruedas directrices deben ser pequeñas para conseguir una dirección segura del vehículo. Por el contrario, para cargas elevadas esta suspensión puede presentar problemas. Actualmente este tipo de suspensión es el único que se utiliza para las ruedas directrices. El número de modelos de suspensión independiente es muy amplio y además posee numerosas variantes. Los principales tipos de suspensiones de tipo independiente son:     

Suspensión de eje oscilante. Suspensión de brazos tirados. Suspensión McPherson. Suspensión de paralelogramo deformable. Suspensión multibrazo (multilink).

Suspensión de eje oscilante La peculiaridad de la suspensión de eje oscilante se muestra en la figura 4.11, es que el elemento de rodadura (1) y el semieje (2) son solidarios (salvo el giro de la rueda), de forma que el conjunto oscila alrededor de una articulación (3) próxima al plano medio longitudinal del vehículo.

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Este tipo de suspensión no se puede usar como eje directriz puesto que en el movimiento oscilatorio de los semiejes se altera notablemente la caída de las ruedas en las curvas. Completan el sistema de suspensión dos conjuntos muelle-amortiguador telescópico (4).

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Figura 4.11 Suspensión de eje oscilante Componentes:     

Semieje Articulación Muelle Amortiguadores Pivote de giro

Ventajas: La ventaja que presenta es que el pivote de giro está a menor altura que en el eje oscilante, pero de una sola articulación. Esta suspensión es utilizada por Mercedes Benz en sus modelos 220 y 300

Desventajas: Este tipo de suspensión no se puede usar como eje directriz puesto que en el movimiento oscilatorio de los semiejes se altera notablemente la caída de las ruedas en las curvas.

Una variante de este sistema es realizada mediante un eje oscilante, pero de una sola articulación mostrada en la figura 4.12. La ventaja que presenta es que el pivote de giro (1) está a menor altura que en el eje oscilante de dos articulaciones. El mecanismo diferencial (2) oscila con uno de los palieres (3), mientras que el otro (4) se mueve a través de una articulación (6) que permite a su vez un desplazamiento de tipo axial en el árbol de transmisión. El sistema también cuenta con dos conjuntos muelle-amortiguador (7).

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Figura 1.12 Suspensión de eje oscilante compensado

Suspensión de brazos tirados o arrastrados La suspensión de brazos tirados o arrastrados se caracteriza por tener dos elementos soporte o brazos en disposición longitudinal, que van unidos por un extremo al bastidor y por el otro a la mangueta de la rueda. Si el eje es de tracción, el grupo diferencial va anclado al bastidor. En cualquier caso, las ruedas son tiradas o arrastradas por los brazos longitudinales que pivotan en el anclaje de la carrocería. Este sistema de suspensión ha creado un gran número de variantes cuyas diferencias estriban fundamentalmente en cuál es el eje de giro del brazo tirado en el anclaje al bastidor y cuál es el elemento elástico que utiliza. En la figura 4.13 se muestra cómo los brazos tirados pueden pivotar de distintas formas: en la figura de la derecha los brazos longitudinales pivotan sobre un eje de giro perpendicular al plano longitudinal del vehículo. Este tipo de suspensión apenas produce variaciones de vía, caída o avance de la rueda. En la figura de la izquierda pivotan los brazos sobre ejes que tienen componentes longitudinales, es decir, sobre ejes oblicuos al plano longitudinal del vehículo. A esta última variante también se la conoce como brazos semiarrastrados, y tiene la ventaja de que no precisa estabilizadores longitudinales debido a la componente longitudinal que tiene el propio brazo o soporte. En este caso, las variaciones de caída y de vía dependen de la posición e inclinación de los brazos longitudinales, por lo tanto, permite que se varíe durante la marcha la caída y el avance de las ruedas con lo que se mejora la estabilidad del vehículo. En cuanto al tipo de elementos elásticos que se utilizan en estas suspensiones, se encuentran las barras de torsión y los muelles.

Figura 4.13 Sistema de brazo semi-arrastrado y arrastrado Componentes:

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Brazos Mengueta de rueda Amortiguador Barra de torsión Barra estabilizadora Muelles

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     

Ventajas:

Desventajas:

Tiene la ventaja de que no precisa estabilizadores longitudinales debido a la componente longitudinal que tiene el propio brazo o soporte.

Aquí las variaciones de caída y de vía dependen de la posición e inclinación de los brazos longitudinales, por lo tanto, permite que se varié durante la marcha la caída y el avance de las ruedas con lo que se mejora la estabilidad del vehículo

Sistemas de brazos tirado con barras de torsión En los sistemas de suspensión de brazos tirados con barras de torsión, las barras se montan de manera transversal a la carrocería. Como mínimo se utilizan dos, pudiendo llegar incluso a montar cuatro en vehículos cuyo tarado sea mayor. Por ejemplo, existen modelos que montan dos barras de torsión en el puente trasero, mientras que un modelo similar, pero con mayor motorización, monta cuatro barras unidas por una gemela. En la figura 4.14 se observa a la izquierda una suspensión de brazos tirados con dos barras de torsión y a la derecha una suspensión de brazos tirados, en este caso con cuatro barras de torsión.

Figura 1.14 Suspensión de brazos tirados con barras de torsión

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En la figura 4.15 se observa el despiece de una suspensión de brazos tirados con dos brazos.

En la figura 4.16 se observa el despiece de una suspensión de brazos tirados con cuatro brazos.

Figura 4.16 Despiece de una suspensión de brazos tirados con cuatro barras de torsión Suspensión McPherson La suspensión McPherson fue desarrollada por Earle S. McPherson, ingeniero de Ford del cual recibe su nombre. Este sistema es uno de los más utilizados en el tren delantero, aunque se puede montar igualmente en el trasero. Este sistema ha tenido mucho éxito, sobre todo en vehículos más modestos, por su sencillez de fabricación y mantenimiento, el coste de producción y el poco espacio que ocupa. Con esta suspensión es imprescindible que la carrocería sea más resistente en los puntos donde se fijan los amortiguadores y muelles, con objeto de absorber los esfuerzos transmitidos por la suspensión. En la figura 4.17 se observa una suspensión McPherson.

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Figura 4.17 Suspensión McPherson

En la figura 4.18 se observa un esquema de una suspensión McPherson.

Figura 4.18 Esquema de un sistema de suspensión McPherson En la figura 4.19 se observa un plano despiezado de una suspensión McPherson.

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Figura 4.19 Despiece de una suspensión McPherson

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La figura 4.20 muestra un modelo detallado de una suspensión McPherson con brazo inferior y barra estabilizadora.

Figura 4.20 Suspensión McPherson con barra estabilizadora En la figura 4.21 se detallan cada una de las partes de la suspensión: • La mangueta (1) de la rueda va unida al cubo (2) permitiendo el giro de este mediante un rodamiento (3). A su vez, la mangueta va unida al bastidor a través de dos elementos característicos de toda suspensión McPherson. • El brazo inferior (4) que va unido a la mangueta (1) mediante una unión elástica (A) (rótula) y unido al bastidor mediante un casquillo (B). • Respecto a los conjuntos muelle helicoidal-amortiguador, el amortiguador (5) va anclado de forma fija a la parte superior de la mangueta (1) y el muelle (6) es concéntrico al amortiguador y está sujeto mediante dos copelas superior (C) e inferior (D). El amortiguador está unido al bastidor por su parte superior mediante un cojinete de agujas (7) y una placa de fijación (8). En las ruedas delanteras se hace necesaria la existencia de este cojinete axial ya que el amortiguador al ser solidario a la mangueta gira con ésta al actuar la dirección.

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Figura 4.21 Detalle de una suspensión McPherson • La suspensión tipo McPherson forma un mecanismo de tipo triángulo articulado formado por el brazo inferior (4), el conjunto muelle amortiguador y el propio chasis. El lado del triángulo que corresponde al muelle-amortiguador es de compresión libre por lo que sólo tiene un único grado de libertad: la tracción o compresión de los elementos elásticos y amortiguador. • Al transmitirse a través del muelle-amortiguador todos los esfuerzos al chasis es necesario un dimensionado más rígido de la carrocería en la zona de apoyo de la placa de fijación (8). • Como elementos complementarios a esta suspensión se encuentra la barra estabilizadora (9) unida al brazo inferior (4) mediante una bieleta (10) y al bastidor mediante un casquillo (E), y en este caso, un tirante de avance (11). Ventajas: Economía de fabricación. Espacio libre que deja sobre el eje. Adecuada para montar motores transversales.

Desventajas: Problema geométrico, ya que debido a su configuración no es posible el movimiento de la rueda vertical. Mayor transferencia de vibraciones de la rueda a la carrocería. Menor confort

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Falsa McPherson Actualmente existen múltiples variantes en cuanto a la sustitución del tirante inferior (4 en la figura 4.21) que pueden ser realizadas por un triángulo inferior, una doble bieleta transversal con tirante longitudinal, etc. A estos últimos sistemas también se les ha denominado falsa McPherson, aunque en cualquier caso todos ellos utilizan el amortiguador como elemento de guía y mantienen la estructura de triángulo articulado. La suspensión clásica McPherson dispone de la barra estabilizadora como tirante longitudinal, mientras que las denominadas falsa McPherson ya absorben los esfuerzos longitudinales con la propia disposición del anclaje del elemento que sustituye al brazo inferior. En la figura 4.22 se muestra un esquema McPherson donde se ha sustituido el brazo inferior por un triángulo (1) que va unido a la mangueta (2) mediante una rótula (A) y a la cuna del motor (3) mediante dos casquillos (C) y (D). El resto de los componentes es similar al de una McPherson convencional.

Figura 4.22 Despiece de una suspensión falsa McPherson En la figura 4.23 se observan varios modelos de conjunto para la suspensión McPherson.

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Figura 4.23 Modelos de conjunto soporte-amortiguador para la suspensión McPherson

Suspensión de paralelogramo deformable La suspensión de paralelogramo deformable, junto con la McPherson, es la más utilizada en un gran número de automóviles, tanto para el tren delantero como para el trasero. Esta suspensión también se denomina suspensión por trapecio articulado y suspensión de triángulos superpuestos. En la figura 4.24 se muestra una suspensión de paralelo deformable con los elementos numerados.

Figura 4.24 Suspensión de paralelogramo deformable En la figura 1.25 se muestra una suspensión convencional de paralelogramo deformable. El paralelogramo está formado por un brazo superior (2) y otro inferior (1) que están unidos al chasis a través de unos pivotes, cerrando el paralelogramo a un lado el propio chasis y al otro la propia mangueta (7) de la rueda. La mangueta está articulada con los brazos mediante rótulas esféricas (4) que permiten la orientación de la rueda. Los elementos elásticos y amortiguador coaxiales (5) son de tipo resorte helicoidal e hidráulico telescópico, respectivamente, y están unidos por su parte inferior al brazo inferior y por su parte superior al bastidor. Completan el sistema unos topes (6) que evitan que el brazo inferior suba lo suficiente como para sobrepasar el límite elástico del muelle y un estabilizador lateral (8) que va anclado al brazo inferior (1).

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Con distintas longitudes de los brazos (1) y (2) se pueden conseguir distintas geometrías de suspensión de forma que puede variar la estabilidad y la dirección según sea el diseño de estos tipos de suspensión.

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Figura 4.25 suspensión de paralelogramo deformable

En la figura 4.26 se observa un detalle de una suspensión de paralelogramo deformable.

Figura 4.26 Detalle de suspensión de paralelogramo deformable La evolución de estos sistemas de suspensión de paralelogramo deformable ha llegado hasta las actuales suspensiones llamadas multibrazo o multilink. Ventajas: Sofisticado, ya que incorpora brazos y articulaciones superiores. Uso mayor en competición. Ofrece de manera directa una inclinación de la rueda que se requiere en la competición. Rigidez e inclinación de la suspensión mayor.

Desventajas: Costo elevado Mayor espacio de ocupamiento. Cantidad de elementos funcionamiento.

para

su

Suspensión de multibrazo o multilink Las suspensiones multibrazo se basan en el mismo concepto básico que sus precursoras: las suspensiones de paralelogramo deformable; es decir, el paralelogramo está formado por dos brazos transversales, la mangueta de la rueda y el propio bastidor. La diferencia fundamental que aportan estas nuevas suspensiones es que los elementos guía de la suspensión multibrazo pueden tener anclajes elásticos mediante manguitos de goma. Gracias a esta variante, las suspensiones multibrazo permiten modificar tanto los parámetros fundamentales de la rueda, como la caída o la convergencia, de la forma más apropiada de cara a la estabilidad en las distintas situaciones de uso del automóvil. Esto significa que las dinámicas longitudinal y transversal pueden configurarse de forma precisa y prácticamente independiente entre sí, y que puede alcanzarse un grado máximo de estabilidad direccional y confort.

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A principios de los noventa se comenzó a instalar estos sistemas multibrazo en automóviles de serie dando buenos resultados, aunque había reticencias para los ejes no motores. En la actualidad, las grandes berlinas adoptan este sistema en uno de los trenes o en ambos. Para que una suspensión se considere multibrazo debe estar formada al menos por tres brazos.

Las suspensiones multibrazo se pueden clasificar en dos grupos fundamentales: • Suspensiones multibrazo con elementos de guía transversales u oblicuos con funcionamiento similar al de las suspensiones de paralelogramo deformable. • Suspensiones multibrazo que además disponen de brazos de guía longitudinal con un funcionamiento, que recuerda a los sistemas de suspensión de ruedas tiradas por brazos longitudinales. En la figura 4.27 se muestra un sistema multibrazo delantero y en la figura 4.28 uno trasero del tipo paralelogramo deformable con tres brazos. La suspensión delantera consta de un brazo superior (1) que va unido a una mangueta (2) larga y curvada mediante un buje de articulación (A) y un brazo inferior transversal (3) que va unido a la mangueta por una rótula doble (B) y al bastidor por un casquillo (C) que aísla de las vibraciones. Cierra el paralelogramo deformable el propio bastidor como en cualquier suspensión de este tipo. Esta suspensión dispone, además, de un tercer brazo (4) que hace de tirante longitudinal y que está unido al bastidor y mangueta de la misma forma que el brazo inferior transversal (3). La gran altura de la prolongación de la mangueta consigue una disminución de los cambios de convergencia de la rueda y un ángulo de avance negativo.

Figura 4.27 Esquema de una suspensión multibrazo delantera La suspensión trasera se observa en la figura 4.28. Esta suspensión consta de un brazo superior (1) con forma de triángulo como la delantera, pero dispone de dos brazos transversales, superior (2) e inferior (3) y un tirante longitudinal inferior (4). Las articulaciones son similares al modelo de suspensión delantera. Ambos sistemas poseen como elementos elásticos muelles helicoidales y amortiguadores telescópicos (5) y también barra estabilizadora. Se puede observar que en la disposición delantera el amortiguador va anclado a la barra inferior transversal (3) mediante una horquilla.

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En la figura 4.29 se observa una suspensión multibrazo trasera en una rueda.

Figura 4.29 Detalle de suspensión multibrazo en una rueda

En la figura 4.30 se observa una suspensión multibrazo en el eje delantero.

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Figura 4.30 Detalle de suspensión multibrazo en el eje delantero

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En la figura 4.31 se observa una suspensión multibrazo en un eje del Audi A6.

Figura 4.31 Suspensión multibrazo Audi A6 eje delantero En la figura 4.32 se observa una suspensión multibrazo de un Audi Quatro.

Figura 4.32 Suspensión multibrazo Audi Quattro eje trasero

Desventajas: Son bastantes costosas Se trata de un esquema mucho más complejo, por lo que no lo podemos ver en todos los vehículos. Por motivo, este tipo de suspensión suele equiparse en vehículos de altas prestaciones, mientras que otras suspensiones nos la encontramos en vehículos más sencillos y económicos.

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Ventajas: Contribuye en una mejor estabilidad direccional. Frente a otras opciones de suspensión, como el eje rígido o el sistema de brazos arrastrados, el Multilink brinda una mayor maniobrabilidad y seguridad. Evita un sobreviraje (el vehículo se va de cola, cuando se dobra a una alta velocidad). Reducir los ruidos y vibraciones provenientes de la interacción entre los neumáticos y el suelo.

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SUSPENSIÓN NEUMÁTICA EN AUTOMÓVILES

Este tipo de suspensión se está utilizando desde hace pocos años sobre todo en vehículos de alta gama. La suspensión neumática basa su funcionamiento en las propiedades que ofrece el aire sometido a presión. En esta suspensión, se sustituye el resorte mecánico (muelle, ballesta o barra de torsión) por un fuelle o cojín de aire que varía su rigidez. La suspensión neumática permite:  

Adaptar la carrocería a distintas alturas en función de las necesidades de marcha. Adaptar la suspensión y la amortiguación a la situación de la calzada y a la forma de conducir.

Se caracteriza por su elevada flexibilidad, notable capacidad de amortiguación de las vibraciones y por la autorregulación del sistema que permite mantener constante la distancia entre el chasis y la superficie de carretera independientemente de la carga presente en el vehículo. La suspensión neumática es un sistema complejo y de coste elevado, ya que integra numerosos componentes y necesita de una instalación de aire comprimido para su funcionamiento. Esta suspensión es muy utilizada en vehículos industriales (autobuses, camiones, etc). Automóviles que utilizan esta suspensión tenemos: Audi A8, Mercedes de la Clase E, S, R, etc. y algunos todos terrenos como el VW Touareg, el Range Rover y el Audi Q7 entre otros. La suspensión neumática se puede aplicar tanto en el eje trasero o integral a las cuatro ruedas. Con esta suspensión se puede variar la altura de la carrocería manual o automáticamente en función de la velocidad, de las características de la calzada y el estilo de conducción. Se conecta o desconecta la suspensión en las patas telescópicas con un volumen de aire adicional.

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5.1

Suspensión neumática integral

Esta suspensión se aplica a las cuatro ruedas, mantiene la altura del vehículo a un valor teórico constante mediante un sistema de amortiguación neumática en el eje delantero y en el eje trasero, independiente de la carga. La distancia entre el eje y la carrocería es determinada por cuatro sensores de altura llamados transmisores de nivel del vehículo. En el caso de existir diferencias con respecto al valor teórico, mediante el compresor y las electroválvulas de suspensión se varía el volumen de aire en el muelle neumático, que vuelve a regular la altura de la carrocería hasta alcanzar el valor teórico. Como ejemplo utilizaremos como base la suspensión neumática montada en el automóvil de la marca Audi y modelo A8.

5.2

Componentes de la suspensión

Brazo muelle/amortiguador La estructura básica de los cuatro brazos telescópicos muelle/amortiguador es idéntica. El brazo de suspensión está formado por dos partes: Una neumática que sustituye al muelle de las suspensiones mecánicas convencionales y que sirve principalmente para nivelar la carrocería. Una suspensión de reglaje continuo de la amortiguación, que utiliza amortiguadores de tarada variable a través de unas electroválvulas que controlan el paso del aceite.

5.2.1 Muelle neumático Estructura El muelle neumático es una versión guiada exteriormente, es decir, que va abrazada por un cilindro de aluminio. Para evitar la penetración de humedad entre el cilindro y la balona hay un manguito de junta que cierra la zona entre el émbolo de desarrollo de la balona y el cilindro. El manguito de junta puede ser sustituido; la balona no es substituible por separado. En caso de avería se tiene que sustituir el brazo muelle/amortiguador completo. Para establecer la mayor capacidad útil posible en el maletero, con una anchura óptima para efectos de carga se procede a limitar a una cota mínima el diámetro de las balonas en el eje trasero. Para satisfacer las exigencias de confort se requiere un volumen mínimo de aire. La solución de este conflicto entre objetivos consiste en integrar un depósito para un volumen de aire adicional, comunicado con el amortiguador. Funcionamiento:

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El muelle neumático no sólo viene a sustituir al muelle de acero; en comparación con éste ofrece también ventajas esenciales. El nuevo guiado exterior del muelle neumático por medio de un cilindro de aluminio permite reducir el espesor de pared de la balona. Esto se traduce en una respuesta más sensible ante irregularidades del pavimento.

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5.2.2 Amortiguador Estructura: Se monta un amortiguador bitubo de gas presurizado con reglaje eléctrico continuo (continuous damping control = amortiguador CDC). La válvula amortiguadora principal (3) en el émbolo (1) es pretensada mecánicamente por un muelle (4). Sobre la válvula está dispuesta una bobina electromagnética (5); el cable de conexión pasa hacia fuera a través de la varilla de émbolo hueca. Funcionamiento: La fuerza de amortiguación viene determinada esencialmente por la resistencia que oponen las válvulas al flujo del aceite interno. Cuanto mayor es la resistencia al flujo del aceite que las traspasa, tanto mayor es la fuerza de amortiguación. Principio de funcionamiento tomando como ejemplo la etapa de contracción (= amortiguación en etapa de compresión):

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La unidad de émbolo (1) completa se desplaza hacia abajo en el tubo cilíndrico (2), a una velocidad (v). La presión del aceite aumenta en la cámara bajo la válvula amortiguadora principal (3). La bobina electromagnética (5) recibe corriente. La fuerza electromagnética FM actúa en contra de la fuerza de muelle FF y la contrarresta parcialmente. Si la suma de la fuerza electromagnética y la fuerza de la presión del aceite (FM+FP) supera a la fuerza de muelle FF se genera una fuerza resultante FR, a través de la cual se produce la apertura de la válvula. La magnitud de la fuerza electromagnética es regulable en función de la intensidad de corriente eléctrica aplicada. Cuanto mayor es la intensidad de la corriente, tanto menor es la resistencia al flujo y la fuerza de amortiguación. La fuerza de amortiguación máxima viene dada cuando se deja de excitar la bobina electromagnética. Para obtener la menor fuerza de amortiguación se aplica una corriente de aprox. 1.800 mA a la bobina electromagnética.

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En la función de emergencia no se excita eléctricamente la bobina electromagnética. En ese caso queda ajustada la fuerza de amortiguación máxima, con lo cual se establecen unas condiciones dinámicas fiables.

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SUSPENSIÓN DE AIRE Vale la pena hacer espacio para hablar sobre la Suspensión de aire. Su objetivo es optimizar de manera inmediata los ajustes de la suspensión adaptándolos a las condiciones del camino, permitiendo llevar cargas considerables. Es más común en camionetas de carga.

La suspensión de aire básicamente lo que hace es elevar y bajar el coche de una forma notable. Suele emplearse en Turing, y en vehículos llevados al extremo ya que supone un cierto atractivo y permite transitar por caminos de difícil acceso sin mayor problema. En este sistema no se cuenta con compresor para inflar automáticamente el amortiguador de aire. Pero se puede adquirir un kit de mangueras y conectores diseñados especialmente para realizar la instalación de la válvula de llenado, la cual es utilizada para subir o bajar la altura del vehículo, mediante el llenado o vaciado de aire.

6.1

Suspensión de aire con nivelación automática

Su objetivo es optimizar los ajustes de la suspensión de manera automática, para lograr que el confort y la estabilidad del vehículo estén a un nivel superior.

1. Velocidad de viaje

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2. Las condiciones del camino

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Este proceso está dirigido por la computadora del vehículo. Así mismo se tienen en cuenta diferentes parámetros:

3. El peso del vehículo (incluidos pasajeros). Esta suspensión la encontramos en algunos vehículos pequeños y SUV’S de lujo, como AUDI, CADILLAC, PORSCHE, VOLKSWAGEN, VOLVO, entre otras.

7



En algunos casos se cuenta con un control manual dentro de la cabina para realizar ajustes a la suspensión.



El amortiguador se alimenta mediante un conector de aire proveniente de un compresor. Así mismo este está controlado por la computadora del vehículo.

REFERENCIAS

https://www.rocarautopartes.com.mx/tipos-suspension-automotriz/ https://especiales.autocosmos.com.mx/tecnologia/noticias/2013/08/23/cuales-son-los-tipos-desuspension-mas-comunes http://www.doctorauto.com.mx/2016/06/16/tipos-de-suspension-automotriz/ https://grupocarman.com/blog/tipos-de-suspensiones-en-automoviles/ https://drive.google.com/file/d/0B_vOBUOWJUUgU2lINkRHdzZZTlk/view http://www.salvadorlivio.com.uy/InfTec/MONROE%20-%20Manual%20Tecnico.pdf

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