Suspensión delantera auto nivelante

Las inercias de la marcha inducen alteraciones del reparto de pesos entre las ruedas del automóvil, al acelerar, frenar y en curvas. Los amortiguadores se encargan de que las oscilaciones y balanceos sean progresivos, pero no limitan la amplitud.

Para reducir al mínimo las oscilaciones longitudinales y balanceos laterales, se requieren elementos elásticos de suspensión o estabilizadoras con actuaciones activas.

En este artículo se va a exponer la suspensión delantera de mantenimiento de altura, auto nivelante o anti hundimiento, mediante geometría específica.

Antes de llegar a este sistema sencillo se comentan otras formas más complejas de hacerlo. Al final hay enlaces a otros artículos del blog relacionados para disponer de más información.

Reparto de pesos, ángulo de avance y altura de faros

Se ve en la imagen un pickup de lado con el conductor circulando en recta.

    • Aparecen los frenos de disco delante y detrás, pasan a segundo plano para resaltar las suspensiones, que se representan Mc Pherson para simplificar las explicaciones.
    • A velocidad mantenida en recta el peso que soportan las ruedas delanteras y traseras depende de la implantación técnica, ocupación del habitáculo y equipaje, a lo que en este tipo de automóvil se añade el peso que pueda transportar en la caja de carga. Al haber más peso delante que detrás no lleva carga en la caja, y en estas condiciones soportan más peso las ruedas delanteras que las traseras.
    • Se identifica el ángulo de avance, es el formado por la vertical y la línea que une los puntos de giro de la dirección viendo el coche de lado. Este ángulo aporta capacidad direccional y retorno del volante al punto medio tras haberle girado en marcha. Como resumen, el ángulo de avance induce la estabilidad en recta manteniendo la trayectoria.
    • A continuación se representan los faros encendidos, a la altura del reglaje para ver y ser vistos. De noche la altura de faros determina la distancia de visión de la que dispone el conductor para ver sin deslumbrar.

 

Al acelerar, frenar y en curvas el reparto de pesos va a ir variando entre las ruedas delanteras, traseras y de cada lado. Los amortiguadores controlan las variaciones de peso en las ruedas para que se mantengan permanentemente en contacto con el suelo, y en curvas las estabilizadoras controlan los balanceos.

Efectos al frenar

Al frenar en recta se altera el reparto de pesos entre las ruedas delanteras y traseras, además de otros detalles.

    • El automóvil circula en recta a velocidad mantenida y a continuación el conductor frena con fuerza.
    • Se hunde bastante la suspensión delantera levantándose la trasera, lo que provoca un gran desequilibrio de pesos, mucho aumento en las ruedas delanteras y disminución en las traseras.
    • En esta situación se altera el comportamiento dinámico del automóvil; con más peso hay más adherencia delante y menos detrás.
    • También se reduce la altura de faros y su longitud de iluminación al hundirse la suspensión delantera.
    • En la posición de fuerte frenada disminuye el ángulo de avance, se ve mejor al comparar las imágenes del coche circulando sin frenar y frenando.
    • Los resultados de la compresión de la suspensión delantera al frenar con bastante hundimiento son;
      • Menos capacidad direccional por la disminución del ángulo de avance, y en frenada es muy importante que se mantenga la trayectoria.
      • Desequilibrio de reparto de frenada; las ruedas delanteras frenan bastante bien por el peso que soportan, pero las traseras pueden llegar a bloquearse a causa de la reducción de peso. Antes del ABS se trataba de evitar con el regulador trasero de frenada, con ABS se encarga el regulador electrónico de frenada trasera con mucha más eficacia.
      • Menos visibilidad de noche; al reducirse la longitud de iluminación de los faros.

 

Si durante la frenada se ha de hacer una maniobra de esquiva girando el volante, el desequilibrio de pesos entre las ruedas y la merma de capacidad direccional reduce la seguridad activa o primaria, más si es de noche por la menor visibilidad.

Suspensiones con mantenimiento de altura de la carrocería

Hay diferentes tecnologías para el mantenimiento de la altura de la carrocería, tanto longitudinal como transversal, estos son tres sistemas.

    • Conjuntos hidroneumáticos como elementos elásticos de suspensión.
      • En la suspensión de cada rueda hay una esfera con dos cámaras separadas por una goma elástica.
      • En la cámara superior (amarillo) hay gas a presión.
      • En la cámara inferior (rojo) hay aceite a presión generada por una bomba mecánica o eléctrica.
      • Al frenar el sistema lo detecta por los sensores de altura de suspensión delante y detrás, envía la bomba más aceite a las esferas delanteras y reduce el de las traseras.
      • El resultado es aumentar la presión en las cámaras de gas de las esferas delanteras y disminuirla en las traseras, manteniendo la carrocería horizontal.
    • Conjuntos neumáticos, suspensión neumática.
      • Son unas cámaras de goma llenas de aire a presión.
      • La presión de aire es controlada por una bomba eléctrica, y esta por un calculador electrónico.
      • Al frenar, los sensores delanteros y traseros de altura de carrocería informan al calculador, haciendo que la bomba de aire aumente la presión delante y la reduzca detrás, así se mantiene la altura de la carrocería.
    • Apoyo variable.
      • El conjunto muelle amortiguador de cada rueda asienta mediante un pistón que está en el interior de una cámara con aceite en la carrocería.
      • El aceite de esta cámara puede variar de volumen mediante la acción de una bomba de presión controlada por un calculador electrónico.
      • Al frenar, los sensores de altura de suspensión informan al calculador que envía más presión de aceite a las cámaras delanteras y la reduce en las traseras.
      • Los efectos son comprimir los muelles delanteros y descomprimir los traseros, manteniendo horizontal el automóvil.
      • Esta suspensión prescinde de barras estabilizadoras, pues actúa de forma similar a lo explicado entre lados en las curvas.

 

También se puede evitar o reducir la inclinación longitudinal y lateral de la carrocería con barras estabilizadoras activas. Se basa en que la estabilizadora de cada eje se divide en dos partes, una para cada lado. Mediante accionadores eléctricos o electrohidráulicos es posible aumentar la presión de cada lado de las estabilizadoras sobre la suspensión en que asientan, manteniendo el coche horizontal. Los sistemas explicados de mantenimiento de la altura de la carrocería disponen también de amortiguadores de dureza variable. En los enlaces al final se incluyen artículos del blog relacionados.

Geometría de suspensión delantera auto nivelante

Se puede lograr reducir el hundimiento de la suspensión delantera al frenar, manteniendo el coche más o menos nivelado, mediante una geometría específica en el brazo de suspensión inferior, en el coche de la imagen solamente hay este brazo inferior al ser Mc Pherson.

    • En principio las suspensiones delanteras de los dos coches que se ven son iguales, el brazo de suspensión en ambos es horizontal.
    • Se ve como en el coche de la imagen inferior el brazo se inclina, queda más alto el punto de apoyo posterior en la carrocería que el anterior. El brazo asienta inclinado en la carrocería.
    • Se representan las frenadas en ambos coches con estos resultados.
    • En el coche de la imagen superior con el brazo horizontal.
      • Al frenar se genera en la rueda una fuerza F representada por un arco en el sentido opuesto a las agujas del reloj.
      • La rótula R sube al comprimirse la suspensión, sin que su desplazamiento tenga relación con la fuerza de frenada en la rueda.
      • Los efectos al comprimirse la suspensión hacen que los puntos de giro de la dirección alteren su posición con relación a la vertical, reduciendo el ángulo de avance; menos capacidad direccional.
      • Con esta inclinación aumenta más el peso en las ruedas delanteras y disminuye en las traseras, desequilibrio dinámico.
      • Si es de noche la visibilidad es sensiblemente menor.
    • En el coche de la imagen inferior con el brazo inclinado.
      • Al frenar la rótula del brazo sube y va hacia delante por la inclinación del brazo.
      • Este desplazamiento de la rótula R se opone a la fuerza de frenada F en la rueda, haciendo que se comprima menos la suspensión
      • Al mantenerse más nivelado el automóvil también lo hace el ángulo de avance, hay menos alteración de pesos delante y detrás y de la iluminación de los faros.
      • Se dispone de más capacidad direccional, mejor equilibrio dinámico y visibilidad.

 

Esta geometría es bastante utilizada por la simplicidad aportando buenos resultados dinámicos.

Enlaces a artículos relacionados en el blog

En la sección “Tecnologías limpias”

    • “La carrocería, consumo y contaminación” (18.06.2014)

En esta sección de “Nuevas tecnologías”

    • “ABS I, II y III” (27.11.2012, 5.12.2012 y 10.12.2012)
    • “Consumo del motor térmico” (26.06.2013)
    • “Suspensión de apoyo variable” (14.05.2014)
    • “Amortiguadores de dureza variable” (19.11.2014)
    • “Estabilizadoras activas” (16.03.2016).

En la sección “Evolución de órganos y elementos”

    • “Suspensión pilotada del Renault Safrane” (11.04.2013)
    • “Regulador de frenada trasera” (30.04.2014)
    • “Elementos elásticos de suspensión II” (4.09.2014)
    • “Geometría de suspensión y dirección” (21.09.2016)
    • “Suspensión neumática multicámara” 18.01.2017)

En la sección “Actualidad”

    • “Sistemas antideslizamiento de ruedas” (9.03.2016)

 

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2 comentarios

  1. Muy buen artículo, como siempre.
    Una duda, ¿Cuál es el último coche del tercer vídeo? No me queda claro de perfil.

  2. Gracias, me alegro que te gusten.
    El último coche del tercer vídeo es un Mercedes clase S, que montaba en opción con el motor V12 la suspensión ABC (Active Body Control). Esta suspensión es tan exclusiva que el coche anterior del vídeo, Mercedes Maybach, no la montaba ni en opción. Hay un artículo en esta sección del blog dedicado a esta suspensión, lo conocerás probablemente si le sigues, es en este enlace; http://autastec.com/blog/nuevas-tecnologias/suspension-de-apoyo-variable/. El coche que utilizo en el artículo es más fácil de identificar, Mercedes CLS, y ya se indica al final que esta suspensión va a evolucionar, ya lo ha hecho, con cámaras de vídeo que “leen” la carretera para que actúe la suspensión según los baches en tiempo real.

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