- Clases de sistemas de
suspensión - Sistema de suspensión
delantera - Suspensión Macpherson
(de pierna) - Suspensión de brazo
largo y corto - Suspensión de doble
viga en I - Sistema de suspensión
traseros
La suspensión de un automóvil tiene como
objetivo el
absorber las desigualdades del terreno sobre el que se desplaza,
a la vez que mantiene las ruedas en contacto con el pavimento,
proporcionando a los pasajeros un adecuado confort y seguridad en
marcha y protegiendo la carga y las piezas del automóvil,
también evitar una inclinación excesiva de la
carrocería durante los virajes, inclinación
excesiva en la parte delantera durante el frenado.
Las características del manejo de un
automóvil dependen del chasis y del diseño
de la suspensión. En un extremo se encuentra la
suspensión diseñada para proporcionar un suave
desplazamiento encontrado en automóviles de lujo, en el
otro extremo se encuentra la suspensión diseñada
para proporcionar un desplazamiento firme y tenso como la
suspensión de un automóvil de
carreras.
La gran mayoría de automóviles de motor poseen
suspensiones que proporcionan un desplazamiento entre los discos
extremos.
En el diseño de la suspensión del
automóvil la diferencia entre el peso amortiguado y el
no-amortiguado es importante. El peso amortiguado es la totalidad
del peso que se soporta por los muelles del automóvil, lo
cual incluye la carrocería, estructura,
motor, componentes de transmisión y todos lo que estos
contienen.
El peso no amortiguado es el de las partes entre los
muelles y la superficie del camino, lo cual incluye llantas,
ruedas, frenos, partes de la dirección y montaje del eje
trasero.
El sistema esta
compuesto por un elemento flexible (muelle de resorte (ballesta)
helicoidal, barra de torsión, estabilizador, muelle de
caucho,
gas o aire, etc. Y un
elemento de amortiguación, cuya misión es
neutralizar las oscilaciones del amasa suspendida originada por
el elemento flexible al adaptarse a las irregularidades del
terreno.
Los elementos más comunes encontrados en los
sistemas de
suspensión son:
- BRAZOS DE CONTROL:
conectan la articulación de la dirección, eje de
la rueda, con la carrocería o chasis. Los brazos oscilan
en ambos extremos, permitiendo movimientos hacia arriba y hacia
abajo. Los extremos exteriores permiten acción oscilatoria para la
conducción. - ARTICULACION DE LA DIRECCION: forma del eje
muñón o eje de rueda para soporte del cojinete y
de la rueda. - BUJES DE HULE: los bujes torsionales de caucho
permiten la acción oscilatoria hacia arriba y hacia
abajo, de los brazos de control. - ROTULAS: permiten la acción oscilatoria entre
el extremo de los brazos de control, para el movimiento
de la suspensión hacia arriba y hacia abajo para la
acción de viraje del automóvil - RESORTES: soportan el peso del automóvil. La
flexión de los resortes en compresión y la
extensión permite que las ruedas se muevan hacia arriba
y hacia abajo para amortiguar la conducción - AMORTIGUADORES: amortiguan la acción de los
resortes, impidiendo que la suspensión tenga una
acción prolongada hacia arriba y hacia
abajo.
CLASES DE SISTEMAS
DE SUSPENSION
INDEPENDIENTE
Una suspensión independiente consiste en que cada
rueda esta conectada al automóvil de forma separada con
las otras ruedas, lo cual permite que cada rueda se mueva hacia
arriba y hacia abajo sin afectar la rueda del lado opuesto. La
suspensión independiente se puede utilizar en las cuatro
ruedas.
NO INDEPENDIENTE
En una suspensión no independiente las ruedas
izquierda y derecha están conectadas al mismo eje
sólido. Cuando una rueda se mueve hacia arriba o hacia
abajo, hace que la rueda del lado opuesto se incline en su parte
superior hacia afuera o hacia adentro. Normalmente es utilizada
en la parte trasera de algunos automóviles con
tracción trasera y en algunos automóviles en la
parte delantera con tracción de cuatro ruedas.
SEMI-INDEPENDIENTE
Es utilizada en algunos automóviles de
tracción delantera, lo cual permite un movimiento
independiente limitado de cada rueda, al transmitir una
acción de torsión al eje sólido de
conexión.
RESORTES EN ESPIRAL
Lo resortes en espiral son los mas utilizados en los
automóviles actuales, se emplean tanto en la
suspensión delantera como la trasera. Un resorte en
espiral es una varilla de acero enrollada.
La presión
requerida para comprimir el resorte es el coeficiente del
resorte. El coeficiente del resorte es calculado para hacerlo
compatible con cada automóvil; en algunos casos esto es
distinto de derecha a izquierda. Los resortes en espiral de
coeficiente variable proporcionando tasas distintas de
compresión de resorte.
Los resortes se clasifican en función de
la deflexión bajo una carga dad, la ley de Hook
indica que una fuerza
aplicada a un resorte hace que este se comprima en
proporción directa a la fuerza aplicada. Al retirarse la
fuerza, el resorte regresa a su posición original, en caso
que no sea sobrecargado. Los automóviles más
pesados requieren resortes más duros. Los resortes
están diseñados para soportar en forma adecuada la
carga y proporcionar al mismo tiempo una
conducción suave y blanda como sea posible.
MUELLES DE HOJA
La mayor parte de muelles de hoja están
fabricados en placas de acero. Se utilizan muelles de una o
varias hojas, en algunos casos como en la parte delantera como la
trasera. Actualmente son utilizados exclusivamente en la parte
trasera de automóviles y camiones ligeros.
Unos muelles de una sola hoja son del tipo de placa de
acero de espesor variable, con una sección central gruesa
y delgada hacia ambos lados, lo cual permite un coeficiente de
resorte variable para una conducción suave y una buena
capacidad de soporte de carga. Un muelle de varias hojas posee
una hoja principal con las terminales en cada extremo y varias
hojas sucesivas mas cortas unidas mediante un perno central o
abrazadera.
El perno central o abrazadera se ajusta al eje, lo cual
impide movimiento hacia delante i hacia atrás del eje,
conservándolo alineado. En algunos casos se utilizan
tacones o grapadas entre las hojas con el fin de reducir el
desgaste, fricción y el ruido. Los
muelles de las hojas poseen un ojo en cada extremo para fijarse
con el chasis o bastidor.
BARRA DE TORSION
La barra de torsión esta sujeta al bastidor y se
conecta indirectamente con la rueda. En algunos casos el extremo
trasero de la barra esta fijo al chasis y el delantero al brazo
de control de la suspensión, que actúa como
palanca; al moverse verticalmente la rueda, la barra se tuerce.
Las barras de torsión pueden estar montadas
longitudinalmente o transversalmente. Las barras de
torsión están hechas de una aleación tratada
por calor para el
acero, durante la manufactura
son precisamente estiradas para darles una resistencia
contra la fatiga.
RESORTE DE AIRE
La membrana de resorte de aire esta fabricada de
compuesto plástico o
caucho sintético. Se trata de un cilindro de aire con una
placa de montaje. El montaje inferior se mueve hacia arriba
dentro del cilindro conforme se comprime el aire en el
mismo-
CAUCHO
Lo cauchos se utilizan entre los brazos de control, los
protectores, los estabilizadores y los amortiguadores. Ayuda a
absorber los golpes de la carretera, permiten algún
movimiento y reducen el ruido.
BRAZOS DE CONTROL
Son los acoplamientos que conectan la
articulación de la dirección, la punta del eje de
la rueda con el chasis o la carrocería durante el
movimiento hacia arriba y hacia abajo. Están construidas
en acero estampado, forjado o de aluminio
forjado. Los brazos de control lateralmente angostos requieren de
una varilla de refuerzo para mantener el control de la rueda
hacia delante o hacia atrás.
Si los brazos de control superior e inferior poseen
igual longitud. La rueda sigue perpendicular al camino, al pasar
por un obstáculo, pero se mueve ligeramente hacia adentro,
o cual reduce la distancia de las ruedas delanteras, altera la
dirección y producen mayor desgaste de las llantas. En
caso que el brazo superior sea mas corto del inferior, la rueda
se inclina hacia adentro, al subir la distancia entre las ruedas
no cambia, lo cual produce más control y menos desgaste de
las llantas.
Los bujes de los brazos de control están
colocados a presión o atornillados en los extremos
interiores de los brazos, permitiendo el movimiento oscilatorio
del brazo sobre el eje o sobre un perno fijo en el
chasis.
La gran mayoría de bujes son de tipo de caucho
torsional. De acuerdo el brazo se mueve hacia arriba o hacia
abajo, se deforma el caucho que hay dentro de las corazas de los
bujes interiores y exteriores, eliminando la fricción
entre las partes de metal.
ROTULAS
La rotula sobre el brazo de control con el muelle de la
suspensión se denomina articulación de bola de
transporte de
peso.
Cuando la unión de la dirección se conecta
a la dirección por encima del brazo de control se denomina
articulación de bola de tensión. Esta en
tensión por que el peso del automóvil trata de
empujar la rotula desde el nudillo.
Cuando el brazo de control esta arriba del nudillo de la
dirección, empuja la rotula hacia la unión. Lo cual
comprime la coyuntura de bola y por ello se le denomina
articulación de bola de compresión.
La rotula sobre el brazo de control no cargado se
precarga porque no transporta peso. La articulación se
precarga con un disco elastometrico o con un resorte de metal. La
articulación se denomina articulación de bola
precargada o de fricción. La precarga es lo
suficientemente grande para mantener la bola asentada durante los
cambios en las cargas en las carreteras ásperas, en los
desplazos laterales y en los altos de emergencia.
VARILLA DE TENSION
La varilla de tensión impide que el extremo
exterior de un brazo de control se mueva hacia delante o hacia
atrás, un extremo esta fijo al chasis y el otro extremo al
brazo de control en un Angulo de control aproximado de
45º.
Los bujes de caucho en la parte delantera de la varilla
de tensión proporcionan amortiguamiento por los golpes en
la varilla de tensión.
BARRA ESTABILIADORA
Una barra inclinada o barra estabilizadora se usa en la
suspensión delantera de muchos vehículos y en
algunas suspensiones traseras, la barra estabilizadora es una
varilla en forma de U y en cada uno de los extremos conectada a
los brazos de control inferiores a través de montajes de
caucho. En las curvas la fuerza centrifuga transfiere parte del
peso del automóvil a las ruedas exteriores. En caso que
posean suspensión independiente no se puede contrarrestar
la tendencia del automóvil a inclinarse hacia el extremo
de la curva.
Para reducir este efecto, los brazos de control
izquierdo y derecho se conectan a una barra estabilizadora, la
cual es en esencia una barra de torsión transversal, que
cuando se inclina el automóvil, se tuerce para resistir el
movimiento y mantener más nivelado el
automóvil.
El peso del automóvil que descansa sobre un
muelle sin amortiguador continua sacudiéndose hacia arriba
y hacia abajo después de una sacudida. El sacudimiento se
detendrá gradualmente por la fricción en el sistema
de suspensión.
Los muelles es espiral de una sola hoja y las barras de
torsión poseen muy poca fricción y los muelles de
hojas múltiples ayuda a detener el sacudimiento con mayor
rapidez. Un automóvil bajo sacudimiento es muy
difícil de controlar, por que el peso efectivo sobre las
llantas cambia de forma permanente.
Los amortiguadores se instalan sobre un sistema de
suspensión para detener rápidamente el sacudimiento
natural de los muelles del automóvil, lo cual mejora el
desplazamiento, control y manejo. El muelle controla el peso del
automóvil y el amortiguador controla el sacudimiento o la
oscilación.
Un amortiguador es básicamente un cilindro con un
pistón que se mueve dentro de el. El pistón posee
unas aberturas u orificios internos.
El liquido o fluido hidráulico es empujado a
través de los orificios a medida que el pistón se
mueve dentro del cilindro. Lo cual permite al fluido
hidráulico que entre en la cámara de
compresión y la cámara de rebote.
Hay un tubo de reserva alrededor de la parte externa del
cilindro de aplicación en la mayoría de
amortiguadores. Una válvula de toma de compresión
ente el cilindro de aplicación y la cámara de
reserva controla el flujo de fluido hidráulico entre
ellos. El pistón es empujado hacia abajo dentro del
cilindro durante la compresión y hacia arriba durante el
rebote.
La energía absorbida por el amortiguador se
convierte en calor, el cual calienta el fluido hidráulico.
El calor pasa a través del compartimiento y se dirige
hacia el aire alrededor del amortiguador. El control de fluido
hidráulico durante la compresión y el rebote usa
las aberturas de los orificios y las válvulas
de disco.
El flujo de fluido hidráulico en una
dirección asienta el disco para restringir el flujo. El
flujo en dirección reversa levanta la válvula desde
su asiento y permite que se desplace el fluido hidráulico
a través de la abertura.
Debido a que las válvulas son de flujo más
que de presión, las fuerzas de presión del
amortiguador cambian a media que se cambia la tasa de
aplicación del amortiguador, por lo tanto entre mas
rápido se aplique el amortiguador, mas fuerza de control
tendrá.
Durante la extensión el amortiguador, el fluido
hidráulico queda atrapado arriba del pistón en la
cámara de rebote pasa a traces de la abertura del
pistón a la cámara de compresión. La varilla
del pistón toma el lugar del fluido hidráulico en
la cámara de rebote y debido a que en la cámara de
compresión no hay varilla, durante la extensión
algo de fluido hidráulico debe desplazarse de la
cámara de reserva a la cámara de compresión,
compensando la cantidad de reserva desplazado por la
varilla.
Durante la compresión ocurre un flujo del fluido
hidráulico de reserva hacia ambas cámaras. La
presión acumulada en la cámara de compresión
abre la válvula de compresión, permitiendo que el
fluido hidráulico se desplace hacia la cámara de
reserva.
La reserva de fluido hidráulico alrededor del
cilindro de aplicación del amortiguador no se encuentra
llena de fluido hidráulico, el aire llena el espacio por
arriba del fluido hidráulico en los amortiguadores
estándar. El fluido hidráulico tiene turbulencia a
medida que es forzado para que fluya hacia adentro y hacia fuera
de la reserva a través de un orificio pequeño. La
turbulencia causa que el aire de la reserva se mezcle con el
fluido hidráulico del amortiguador.
El mezclado causa que se formen burbujas de aire en el
fluido hidráulico. Lo cual se denomina aireación.
La aireación reduce la viscosidad del
fluido hidráulico para disminuir la cantidad de control
del amortiguador.
En los caminos ásperos, los amortiguadores operan
con mayor intensidad y causa que el aire se mezcle con el fluido
hidráulico mas rápido de lo que puede
escaparse.
AMORTIGUADORES DE GAS
Los amortiguadores de gas funcionan bajo los mismos
principios que
los amortiguadores hidráulicos. Una cámara en el
amortiguador esta cargada de nitrógeno, el cual mantiene
una presión constante sobre el fluido hidráulico
que hay en el amortiguador, con el fin de evitar la
aireación del fluido hidráulico durante los
movimientos rápidos de la suspensión. El
rendimiento del amortiguador mejora cuando no existen burbujas de
aire en el fluido hidráulico.
AMORTIGUADORES DE AIRE A PRESION
Los amortiguadores de aire a presión son
básicamente iguales a los amortiguadores
hidráulicos. Las secciones superior e inferior
están selladas mediante un diafragma de noeprofeno a fin
de formar un cilindro de aire. Mediante un compresor de aire
controlado electrónicamente la presión en el
cilindro es mantenida entre aproximadamente 10 y 32 psi. Una
tubería con su conector proporciona presión de aire
al amortiguador. De acuerdo aumenta la carga del
automóvil, los censores de altura señalan a la
unidad de control electrónica, para que active el control del
compresor y así aumentar la presión de aire en los
amortiguadores, el sistema esta diseñado para diferentes
cargas y mantener en forma automática la altura del
automóvil.
AMORTIGUADORES AJUSTABLES
Los amortiguadores ajustables proporcionan una
conducción firme, mediana o suave. Al ajustar el
amortiguador se modifica el ajustable de las válvulas
internas.
Un flujo mayor de fluido hidráulico entre las
cámaras permite un amortiguador más suave, un flujo
restringido da como resultado un amortiguador mas
firme.
Algunos amortiguadores se ajustan en forma manual, al girar
una perilla de ajuste o el cuerpo del amortiguador controlado
eléctrica o electrónicamente se utiliza un
solenoide eléctrico.
SISTEMA DE
SUSPENSION DELANTERA
La articulación de la suspensión delantera
es mucho más compleja que la de la suspensión
trasera.
Las suspensiones delanteras de todos los carros actuales
son independientes. Lo cual significa que cada rueda delantera
esta conectada por separado al chasis. Permitiendo que las ruedas
reacciones independientemente con las irregularidades del
camino.
Las suspensiones delanteras de todos los carros actuales
son independientes. Lo cual significa que cada rueda delantera
esta conectada por separado al chasis. Permitiendo que las ruedas
reaccionen independientemente con las irregularidades del
camino.
SUSPENSIÓN
MACPHERSON (DE PIERNA)
En la gran mayoría de automóviles actuales
se utiliza la suspensión por pierna. Puede ser instalada
adelante o atrás. Se conforma de un solo brazo de control
inferior, un ensamble de pierna (tirante tubular), amortiguador y
un resorte.
El brazo de control esta fijo a través de rotulas
al chasis y a la parte inferior de la pierna. La parte superior
esta sujeta a una sección reforzada de la
carrocería.
La pierna modificada tiene un amortiguador de tipo
pierna espiral ubicado en el brazo de control inferior y el
chasis. La suspensión de pierna utiliza un cilindro de
aire en la parte superior de la pierna en forma de
resorte.
SUSPENSION DE
BRAZO LARGO Y CORTO
La suspensión de brazo largo y corto tiene en
cada rueda un brazo de control superior y un brazo de control
inferior. Los brazos están fijos al chasis en el extremo
interior del brazo mediante bujes que permiten el movimiento
vertical de los extremos exteriores de los brazos.
Los brazos están fijos, mediante rotulas a una
articulación de la dirección. Las rotulas permiten
que la punta del eje de la rueda se mueva hacia arriba o hacia
abajo, así como girar a la izquierda como a la derecha. La
desigualdad de longitud de los brazos hace que en la parte
superior de la rueda se mueva hacia adentro y hacia fuera con el
movimiento de suspensión, impidiendo que la llanta resbale
o ruede lateralmente en la parte inferior, donde esta en contacto
con la superficie del camino.
Cada rueda puede moverse hacia arriba y hacia abajo en
forma independiente. En la suspensión de brazo largo y
corto, el resorte en espiral puede colocarse entre el chasis y el
brazo de control inferior o parte superior del brazo de control
superior.
La suspensión de doble viga en I es una forma de
suspensión semi-independiente. Son utilizadas dos vigas en
I, para cada una de las ruedas, la cual esta fija a un lado del
chasis y se extiende hasta la punta del eje y a la rueda del otro
costado. El extremo de la rueda viga I se mueve hacia arriba y
hacia abajo y gira en el otro extremo. Este tipo de
suspensión es utilizado en algunas camionetas livianas. En
automóviles de tracción delantera, la
función de la doble viga en I se consigue en la parte
delantera mediante dos vigas de eje de acero, una de las cuales
posee el diferencial.
SISTEMA DE
SUSPENSION TRASEROS
La suspensión trasera esta diseñada para
proporcionar comodidad en el manejo, mantener en contacto las
ruedas con el camino; aunque tiene mucho en común con la
suspensión delantera, difiere en diseño y
disposición. El muelle de hojas absorbe la fuerza de
torsión del eje trasero durante la aceleración y el
frenado.
La fuerza de torsión de tiende a torcer el
comportamiento
del eje, el cual, a su vez trata de torcer el muelle. Esta
acción se denomina enrollado se reduce con una
sección corta y dura del muelle hacia delante. La fuerza
de torsión y las cargas del freno absorbidas durante la
aceleración y el frenado tratan de torcer el muelle de
hojas.
La torsión del tren propulsor y las fuerzas de
frenado pueden torcer los muelles.
Para evitarlo, el eje o funda del eje se monta adelante
del centro del muelle, con un amortiguador colocado adelante y
atrás.
La estabilidad de la suspensión trasera se mejora
montando brazos de control que oscilan entre eje o funda del eje
y el chasis, y un brazo de control en diagonal, llamado tensor,
tirante o varilla de tensión.
Los resortes absorben los impactos del camino y soportan
el peso del automóvil; la posición y estabilidad
del eje se logran con brazos de control colocados entre la
carrocería o el chasis y el eje o funda del
eje.
En los automóviles con tracción delantera
la torcion del motor no se transmite a la suspensión
trasera. Muchos automóviles poseen eje de viga flexible,
que son un tipo de suspensión trasera
semi-independiente.
Los sistemas de suspensión trasera con
tracción delantera incluyen suspensión de pierna
independiente, suspensión no independiente de eje
sólido, suspensión semi – independiente de
torsión de los brazos colgantes, suspensión
independiente de formas A
A.D.