Amortiguador con topes hidráulicos

La suspensión del automóvil tiene como principal función mantener permanentemente en contacto los neumáticos con el suelo, lo que aporta la adherencia, y es como consecuencia la base para la estabilidad del automóvil englobada en la seguridad activa o primaria.

Los elementos elásticos, de los que hay bastante tipos y se representan muelles en este artículo, se encargan de aportar flexibilidad a la suspensión, pero tras actuar ante un balanceo, oscilación o bache los elementos elásticos tienen un periodo de recuperación hasta quedar de nuevo en reposo.

Estas secuencias de subida y bajada de la suspensión alteran la presión de los neumáticos sobre el suelo y consecuentemente la adherencia. Para reducir todo lo posible estas actuaciones de los elementos elásticos de suspensión se incorporan los amortiguadores, se oponen a los movimientos de la suspensión con más o menos intensidad recuperando enseguida el equilibrio.

Esta función la pueden hacer los amortiguadores con más o menos energía, haciendo que la suspensión sea respectivamente más dura o más blanda. Con amortiguadores duros se prima la estabilidad y se reduce el confort y con los blandos a la inversa.

El fabricante decide que amortiguadores equipan a su modelos de automóviles en función de sus características, uso previsto y prestaciones. Actualmente se dispone de distintos sistemas para poder adaptar la dureza de la amortiguación, desde los sencillos a los más sofisticados.

Una solución de reciente presentación es el amortiguador con topes hidráulicos progresivos, cuyo funcionamiento difiere en algo de otro sistema de funcionamiento también hidráulico y con el mismo objetivo pero en principio menos progresivo.

Para tener una visión más completa se presentan en este artículo los distintos sistemas para variar la dureza de amortiguación, indicando al final enlaces a otros artículos del blog para ampliar y completar la información de los aspectos que más puedan interesar.

Topes elásticos de goma de suspensión

Esquemáticamente este es el funcionamiento del amortiguador en una suspensión Mc Pherson, que es el mismo para otras suspensiones. Se puede ver el detalle de los amortiguadores a ambos lados del coche de la imagen superior en reposo.

En el amortiguador de la derecha (también en el de la izquierda) se ven las dos cámaras de aceite en el cuerpo, que asienta en la carrocería. En el interior del cuerpo está el pistón con las válvulas de paso de determinada sección, y que se desplaza según los movimientos del eje acoplado a un elemento móvil de suspensión. Encima de la cámara superior de aceite, en el lado opuesto a la ubicación del eje, hay una cámara, de compensación, con aire o gas a presión separada por una junta de estanqueidad de la cámara de aceite.

Al comprimirse o extenderse la suspensión el aceite pasa de una a otra cámara por los pasos del pistón, si son anchos es un amortiguador blando y duro si son estrechos. Como en la cámara superior no hay eje y en la inferior si, el volumen de paso de aceite entre las cámaras no es el mismo, entonces la cámara de compensación (aire o gas a presión) se comprime o expande para compensar las variaciones de volumen entre las cámaras de aceite.

En la parte superior del cuerpo del amortiguador, donde apoya en la carrocería, se representa el rodamiento para el giro de la dirección, al ser suspensión Mc Pherson, y los silentblocs, copelas, de asentamiento en la carrocería.

En la imagen inferior, la suspensión de la rueda delantera izquierda (desde la posición del conductor) se comprime y la del lado derecho se expande. Se ve en detalle ampliado a ambos lados del coche la situación de los amortiguadores, observándose que los topes de suspensión, de goma, de compresión y extensión actúan antes de que llegue el amortiguador a sus topes internos.

La distancia entre la compresión y extensión máximas es el recorrido del amortiguador. El amortiguador tiene determinados recorridos, en compresión y extensión. Para evitar desgastes y daños prematuros la suspensión del automóvil ha de tener topes de recorrido antes de que el amortiguador llegue a los suyos.

Sistemas de selección de dureza del amortiguador

De los componentes de la suspensión del automóvil los amortiguadores son los que más influyen en la sensibilidad de la suspensión.

    • 1.- Selección de amortiguadores según el automóvil; el diseñador de la suspensión ha de decidir la dureza adecuada al tipo de coche y uso previsto, lo que implica un compromiso entre confort y estabilidad, más si se dispone de 4 o 5 plazas, buen maletero y motor potente. En la imagen 1a se ve un amortiguador con pasos de sección ancha entre las cámaras de aceite, es blando favoreciendo el confort sobre la estabilidad. La imagen 1b representa otro amortiguador con pasos estrechos entre cámaras, es duro, lo que supone primar la estabilidad sobre el confort. Se pueden seleccionar amortiguadores con pasos de sección intermedia en busca de un equilibrio entre confort y estabilidad, pero se ha de primar uno de los dos aspectos del comportamiento.
    • 2.- Variable según el recorrido; un sistema sencillo para mejorar el equilibrio confort – estabilidad consiste en añadir otra comunicación entre las cámaras de aceite además de las válvulas de paso en el pistón, en las imágenes 2 se representa mediante un conducto exterior. Los pasos internos entre cámaras son estrechos, en recorridos medios de suspensión, imagen 2a, el amortiguador se comporta como blando al sumarse a los pasos internos el conducto exterior. Cuando el recorrido de suspensión es más amplio, en la imagen 2b se representa en compresión pero actúa igual en extensión, el pistón tapa uno de los pasos del conducto exterior impidiendo el tránsito del aceite que ha de hacerlo por los pasos estrechos internos del pistón, endureciendo la suspensión.
    • 3.- Variable por regulación mecánica; se ve en la imagen 3 como el conducto exterior adicional tiene un sistema de reglaje desde el exterior que varía la sección de paso de aceite por el conducto adicional. Se representan tres posiciones del sistema o tornillo de reglaje; B blando que es como está, M medio se cierra parciamente el paso de aceite por el conducto adicional, y D duro cerrando el paso de aceite por lo que solamente circula por los pasos estrechos en el pistón. El ajuste se ha de hacer mecánicamente sobre el mismo amortiguador.
    • 4.- Variable por regulación electrónica de los pasos de aceite; partiendo del sistema anterior se sustituye el tornillo de regulación de paso de aceite por el conducto adicional por una válvula eléctrica de paso variable, controlada por un calculador electrónico. El conductor dispone de un mando para seleccionar la dureza de los amortiguadores, por ejemplo B blando, M medio y D duro. Si el coche cuenta con diversos sensores dinámicos específicos se puede sustituir el mando por otro con las posiciones B, A y D, en la A (automático) el tarado de suspensión se adapta al estilo de conducción y condiciones dinámicas de la marcha ajustando la dureza para cada amortiguador en tiempo real.

En las explicaciones de los amortiguadores de las imágenes 2, 3 y 4 se ha representado un conducto exterior adicional para entender mejor el funcionamiento. Estas comunicaciones adicionales pueden estar en el interior del amortiguador, incluso en el mismo pistón, reguladas las válvulas de paso adicionales por muelles de distinto tarado. Los mandos de selección de dureza pueden tener otras siglas, y es frecuente que actúen sobre más sistemas controlados electrónicamente; respuesta al acelerador, dureza de dirección y secuencias de paso de relación en caja de cambios pilotada o automática, son los más frecuentes.

    • 5.- Variable por alteración de la densidad del aceite; en este sistema se utilizan pasos internos anchos en el pistón, y en el aceite se añaden micropartículas metálicas que están uniformemente distribuidas, en principio. Alrededor del cuerpo metálico del amortiguador se coloca un bobinado eléctrico conformando ambos un electroimán. El efecto electroimán es proporcional a la intensidad de corriente eléctrica que recibe el bobinado, lo que modifica también proporcionalmente el volumen de agrupación de las micropartículas metálicas, como formando grumos. El resultado es que los grumos alteran el paso del aceite por los pasos del pistón, como si variase su densidad, lo que modifica el tarado del amortiguador. El mando de selección de dureza es como el explicado anteriormente.

Amortiguador con topes hidráulicos

Al llegar la suspensión al tope, mediante tacos de goma, la flexibilidad es muy reducida lo que supone un efecto como de golpe. Ya se ha comentado que estos topes de suspensión actúan antes de los de los amortiguadores para evitar su deterioro prematuro.

Una forma de lograr mantener flexibilidad al aproximarse la suspensión a sus extremos de recorrido es incorporar en el amortiguador topes hidráulicos progresivos. En la imagen se refleja una forma didáctica de llevarlo a cabo.

En el amortiguador central de la imagen, en reposo Rp, se aprecia como debajo de las dos cámaras de aceite hay otra con forma de dos conos invertidos. El eje del amortiguador pasa por esta cámara y tiene un resalte de mayor diámetro que en esta posición está en el punto de más diámetro de la cámara de doble cono.

Al iniciarse la compresión o la extensión de la suspensión, respectivamente imágenes Ic e Ie, el resalte del eje en las cámaras de doble cono entra en zonas de menos diámetro lo que endurece el efecto amortiguador. Cuando el recorrido de suspensión de aproxima a sus topes de goma, el resalte de más diámetro del eje, tanto al final de compresión Fc como de extensión Fe, deja poco espacio para el paso del aceite endureciendo más el efecto amortiguador.

Se deduce que según disminuye la sección de paso entre el resalte de más diámetro del eje y las cámaras cónicas se endurece progresivamente el amortiguador. Con este sistema se obtiene un primer recorrido del amortiguador desde la posición de reposo suave, primando el confort, y según aumenta el recorrido de la suspensión se va endureciendo progresivamente incrementando el efecto amortiguador.

Se representan en las imágenes la diversas juntas de estanqueidad JE o retenes para mantener estancas las cámaras de aceite, estos retenes están en todos los amortiguadores.

Aplicación de amortiguadores con topes hidráulicos

En las imágenes se representa un automóvil equipado con amortiguadores que disponen de topes hidráulicos.

En la superior está la suspensión del automóvil en reposo y en la inferior la suspensión izquierda se comprime y se expande la derecha, haciendo que entren en acción los topes hidráulicos progresivos de los amortiguadores, antes de llegar estos a su tope lo hace la suspensión en sus tacos de goma, también representados.

Con este sistema se logra endurecer progresivamente la amortiguación según se aproxima al final de sus recorridos extremos.

Este sistema es una modificación del explicado anteriormente “variable según el recorrido”, logrando una actuación más progresiva y eficiente para el equilibrio confort – estabilidad.

Enlaces a artículos del blog relacionados y también a otros que aportan más informaciones

En la sección “Nuevas tecnologías”

    • “Suspensión de apoyo variable( 14.05.2014)
    • ”Amortiguadores de dureza variable” (19.11.2014)
    • “Estabilizadoras activas (28.02.2016)
    • “Suspensión delantera con geometría auto nivelante” (14.02.2018)

En la sección “Evolución de órganos y elementos”

    • “Suspensión pilotada del Renault Safrane” (11.04.2013)
    • “Elementos elásticos de suspensión I y II” (10.09.2014 y 24.09.2014)
    • “Tipos de suspensión” (27.04.2016)
    • “Geometría de suspensión y dirección” (21.09.2016)
    • “Suspensión neumática multicámara” (18.01.2017)

En esta sección de “Actualidad”

    • “El triángulo de seguridad activa” (3.03.2014)
    • “Desgaste de los amortiguadores” (14.01.2015)
    • “Elementos de suspensión” (29.01.2015)
    • “Suspensión Mc Pherson” (6.05.2015)
    • “Los dos tipos genéricos de suspensión” (29.07.2015)

 

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4 comentarios

  1. Juan César Finocchietti

    Hola señores de Tecnología del automóvil; soy un particular, no soy mecánico, pero vuestros Artículos poseen un modo de expresarse tan cabal y sencillo a la vez que se entiende todo. Soy de la idea que al recurrir al Mecánico vayamos munidos del mejor conocimiento posible sobre el problema que enfrentemos. Pueden sonreir pero hasta hoy creía yo que recambiar amortiguadores era cuestión de respetar dimensiones… y elegir una Marca afamada. Ah! y confiar en la recomendación del Mecánico. Pero señores, mucho mejor si comprobamos que el Profesional está en lo correcto
    Así que aplausos por la calidad de los Artículos. que llegan muy bien a las entendederas de todo lector!!! Cordiales saludos

    • La comunicacion mecanico cliente es muy importante, el incoveniente en ocasiones esque los sistemas de un automovil son cada vez mas complejos, y que un cliente que se gasta su dinero, necesita tener confianza en su mecanico, pero si aún asi tiene unos conocimientos de lo complejo es un automovil viaviliza mucho mejor la reparacion y contento del cliente.
      El incoveniente mayoriatario de internet esque se leen articulos o comentarios que ya las personas que lo escriben no lo hacen con total correccion y produce incertudumbres en los clientes.
      En este caso Juan, en este blog esta todo muy bien definido, pero y aun asi si no tienes unos conocimientos minimos de mecanica se hace complicado para un ciudadano comun del dia a dia.

  2. Una duda: ¿El sistema no debería llamarse “de variación electrónica de la viscosidad”? Es decir, la densidad realmente no varía…
    Gracias por el artículo.

    • El efecto físico de agrupación de partículas metálicas por la acción de un electro imán en un líquido no sé como debería denominarse científicamente. Las identificaciones en los coches que han montado o montan este sistema (lo conocí en Cadillac hace ya años) son comerciales. Si sigues el blog habrás leído más información sobre esta tecnología en el artículo con vídeos “Amortiguadores de dureza variable” publicado el 19.11.2014 en la sección “Nuevas tecnologías”.

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