Tipos de suspensión

La suspensión del automóvil tiene como principal objetivo mantener en permanente contacto los neumáticos con el suelo. Hay diferentes tipos de suspensión en prácticamente toda su tecnología, entre otros aspectos; los elementos de unión de las ruedas con la carrocería (brazos, tirantes, barras, guías,…), elementos elásticos (ballestas, muelles, barras de torsión, conjuntos hidroneumáticos, conjuntos neumáticos,…), complementos para curvas (barra estabilizadora, eje torsional,…) y controles de la geometría de asentamiento de las ruedas. En este artículo se van a comentar algunos tipos de suspensiones con los elementos de unión entre ruedas y carrocería como protagonistas. Al final hay enlaces a temas relacionados de interés.

Suspensión por eje rígido e independiente

Hay dos tipos genéricos de suspensión, por eje rígido e independiente y es por donde empezamos.

    • Eje rígido (imagen de un Ford T); lo vemos sobre un automóvil con ballesta transversal y dos tirantes longitudinales oblicuos como elementos de sujeción y guía de eje. En cada extremo del eje, los semiejes de las ruedas (manguetas) están articulados con los elementos para el giro de la dirección (portamanguetas).
      • Las dos ruedas están acopladas a los extremos del eje sustentado por, en este caso, una ballesta transversal.
      • Se reproduce el funcionamiento asimétrico de la suspensión, una rueda baja y la otra sube. Se observa como los movimientos de cada rueda afectan a la otra al estar unidas por un eje común, que se denomina eje rígido.
      • El eje rígido es robusto y sencillo, se adapta a llevar carga y grandes desplazamientos de suspensión sin variar la altura con el suelo, adecuado para pisos bacheados y uso fuera de carretera. Las ruedas interaccionan y el eje tiene un peso importante lo que resta estabilidad y confort sobre todo en firme con baches.

 

    • Suspensión independiente (imagen de un Lada Niva); con dos brazos paralelos transversales con muelles y amortiguadores. Los semiejes de las ruedas (manguetas) van acoplados al elemento que articula con los dos brazos de suspensión de cada lado (portamangueta).
      • Al representar la actuación de la suspensión se aprecia como una rueda baja y la otra sube por los desplazamientos independientes de sus respectivos brazos de suspensión, sin que el movimiento de una rueda repercuta en la otra.
      • La suspensión independiente es más elaborada que el eje rígido, requiere más componentes y articulaciones, permite movimientos independientes de las ruedas ofreciendo más estabilidad y confort.

El eje rígido fué el primer sistema de suspensión del automóvil. Las mejores cualidades de confort y seguridad activa primaria de la suspensión independiente hacen que sea el sistema utilizado en prácticamente todos los automóviles sobre los dos ejes. El sistema de eje rígido se mantiene en algunos todoterreno y es habitual en vehículos pesados, camiones y autocares.

Barra Panhard y paralelogramo De Watt

Los sistemas de control de movimientos de la suspensión por eje rígido son variados, hay que lograr el control longitudinal y transversal de los desplazamientos del eje con relación a la carrocería. Estos son dos de los sistemas para llevarlo a cabo enfocados al control transversal del eje rígido (la imagen de base es un Suzuki Jimny).

    • Barra Panhard; sobre un eje rígido con muelle y amortiguadores.
      • Dos tirantes longitudinales controlan los desplazamientos del eje hacia adelante y hacia atrás al funcionar la suspensión.
      • Una barra transversal asienta por un extremo en la carrocería (izquierdo en este caso) y por el otro en el eje, es la barra Panhard.
      • Al actuar la suspensión la barra Panhard describe arcos de circunferencia desde su punto de anclaje en la carrocería, lo que implica desplazamientos transversales controlados de la carrocería respecto al eje rígido inherente a la geometría de su acoplamiento.
    • Paralelogramo De Watt; este eje rígido también tiene muelles y amortiguadores.
      • Una bieleta gira desde su punto de apoyo en el eje, en los extremos de esta bieleta articulan dos barras transversales que acoplan por sus otros extremos en la carrocería, este conjunto es el paralelogramo De Watt.
      • Al funcionar la suspensión, los movimientos del conjunto compensan las variaciones de longitud entre los puntos de apoyo de las dos barras transversales al girar la bieleta, manteniendo la posición vertical entre la carrocería y el eje. El paralelogramo De Watt controla los desplazamientos transversales sin inducir alteraciones.

 

Este sistema de control mediante el paralelogramo De Watt se puede utilizar, con un conjunto a cada lado del eje en posición longitudinal, para mantener el eje en su posición con respecto a la carrocería, en este caso en sentido longitudinal. En este enlace se puede ver esta aplicación, con la particularidad de que utiliza además una barra Panhard para el control transversal del eje; http://alfasud.alfisti.net/tech05.jpg

Eje torsional trasero

Un sistema muy frecuente de suspensión trasera es utilizar tirantes o barras longitudinales, tanto con eje rígido como suspensión independiente. Vamos a comentar la aplicación de estos tirantes longitudinales con suspensión independiente que aportan una particularidad (es la imagen de un Peugeot 308).

    • Los brazos longitudinales están unidos a un elemento transversal formando un conjunto.
    • Este elemento transversal se puede deformar por torsión, es decir si un brazo longitudinal sube y el otro baja, como en curva, el elemento torsional se opone actuando como una barra estabilizadora.
    • Este efecto induce el nombre de eje torsional al conjunto de los dos brazos y el elemento torsional de unión.

 

El efecto torsional del elemento de unión entre los brazos longitudinales se puede adaptar a las necesidades dinámicas de un modelo o versión, pero es más frecuente que este elemento sea el mismo para una amplia gama de modelos, y mediante una barra estabilizadora adicional se adapte el efecto de control de balanceo en curva adecuado a cada versión.

Los brazos longitudinales implican cierta alteración del paralelismo de las ruedas traseras en curva, por los efectos del par que se genera desde el punto de apoyo de las ruedas en el suelo hasta la articulación del silentbloc del brazo en la carrocería. Se puede controlar este efecto con refuerzos en los puntos de unión del elemento torsional con cada brazo, y también de otra forma que nos permite ver otra aplicación más del paralelogramo De Watt, consiste en ubicarle transversalmente entre los brazos longitudinales de suspensión a los que va acoplada cada extremo de las barras del paralelogramo, y la bieleta giratoria en la carrocería, si es de interés en este enlace se puede ver esta solución ;

http://www.km77.com/00/opel/astra/2010/med/201.jpg

Suspensión Mc Pherson

El nombre de esta suspensión se debe al apellido de su inventor. Esta es su descripción (la imagen es de un Hyundai Santa Fe).

    • Brazo inferior transversal de suspensión.
    • El extremo interior del brazo asienta en la carrocería mediante silentbloc, y el exterior articula con el portamangueta a través de una rótula para permitir los movimientos de suspensión y dirección.
    • No hay brazo superior, desde la rótula un conjunto telescópico asienta por la parte superior en la carrocería. Este conjunto telescópico se compone de, en este caso, portamangueta, mangueta, muelle con amortiguador y en el asentamiento en la carrocería se incluye un rodamiento para el giro de la dirección. Por la parte inferior lo hace por la rótula de suspensión – dirección del extremo exterior del brazo.
    • Se ve el funcionamiento de la suspensión Mc Pherson.
    • Esta suspensión en su implantación original tenía un brazo inferior con un punto de anclaje en la carrocería mediante silentbloc, por lo que no controlaba los desplazamientos longitudinales del brazo, se lograba con la barra estabilizadora como tirante del brazo que añadía esta función a la de reducir los balanceos en curva.

 

La particularidad de la suspensión Mc Pherson es prescindir del brazo superior de suspensión y disponer de un conjunto telescópico vertical de acoplamiento en la carrocería. El elemento elástico puede ser cualquiera, en la siguiente animación se ven algunos ejemplos de tipos de suspensión Mc Pherson y en los enlaces al final del artículo se pueden ver más opciones.

La suspensión Mc Pherson es sencilla, ofrece buenos resultados dinámicos y permite disponer de más espacio para la mecánica o el maletero.

Tipos de suspensión Mc Pherson

Se ven cuatro ejemplos de suspensión Mc Pherson.

    • Imagen 1 (NSU Ro 80 publicado en “Historia del automóvil” el 3.04.2013).
      • La suspensión es por muelles y amortiguadores concéntricos conformando el conjunto telescópico con la mangueta y el portamangueta.
      • Los brazos de suspensión tienen solamente un punto de anclaje en la carrocería, no pudiendo controlar los desplazamientos longitudinales de los brazos.
      • La estabilizadora, además de su función antibalanceo en curvas, ejerce de tirante se suspensión para controlar los desplazamientos longitudinales de los brazos, es como se comentó la implantación original de la suspensión Mc Pherson.
    • Imagen 2 (Audi coupé Quattro publicado en “Historia del automóvil” el 29.04.2015).
      • La suspensión es como en el coche anterior por muelles y amortiguadores concéntricos, conformando con la mangueta y el portamangueta el conjunto telescópico.
      • Los brazos de suspensión en forma de triángulo tienen dos puntos de anclaje en la carrocería, lo que permite controlar los desplazamientos longitudinales de los brazos.
      • La estabilizadora solamente hace la función de control del balaceo en curvas.
    • Imagen 3 (Porsche 914 publicado en “Historia del automóvil” el 18.02.2015).
      • La suspensión es por barras de torsión longitudinales y el conjunto telescópico es el amortiguador con la mangueta y portamangueta.
      • Cada brazo de suspensión triangular tiene dos puntos de anclaje en la carrocería, además del acoplamiento de la barra de torsión, así puede controlar los desplazamientos longitudinales de los brazos.
      • La estabilizadora ejerce su función exclusivamente como control del balanceo en curva.
    • Imagen 4 (Renault Avantime publicado en “Historia del automóvil” el 1.12.2012).
      • El conjunto telescópico lo forman el muelle, amortiguador, mangueta y portamangueta..
      • Los brazos de suspensión en forma de L tienen dos anclajes en la carrocería, controlando los desplazamientos longitudinales de los brazos.
      • La estabilizadora es para el control en curva.

 

En algunas descripciones técnicas, si la suspensión Mc Pherson no es exactamente como la original con la estabilizadora como tirante de suspensión y muelle concéntrico al amortiguador, se identifican de formas diferentes incluso como “falsa Mc Pherson”, pero el hecho de prescindir del brazo transversal superior y prolongar el portamangueta hasta que asiente en la carrocería es la esencia de la suspensión Mc Pherson.

Mangueta desacoplada con suspensión Mc Pherson

Hemos visto la suspensión Mc Pherson y se ha explicado que la dirección gira desde la rótula en el brazo inferior y el rodamiento en el acoplamiento del conjunto telescópico en la superior, puntos donde articula el conjunto mangueta y portamangueta. Se puede mejorar el comportamiento dinámico del automóvil separando los puntos de giro de la suspensión de los de la dirección, es la mangueta desacoplada (son imágenes de dos versiones del Renault Mégane).

    • Se ve primero a la izquierda la mangueta acoplada en la suspensión Mc Pherson.
      • El brazo apoya en la carrocería por un silentbloc y en el extremo exterior articula el conjunto mángueta/portamangueta mediante una rótula de suspensión y dirección.
      • La mangueta o semieje de la rueda está acoplada a la mangueta que forma parte del conjunto telescópico.
    • Seguidamente a la derecha se representa la suspensión Mc Pherson con mangueta desacoplada.
      • El extremo exterior del brazo de suspensión articula con el portamangueta mediante un silentbloc o rótula con funciones exclusivas de suspensión.
      • La mangueta se articula al portamangueta mediante dos rótulas para el giro de la dirección, prescindiendo del rodamiento en el apoyo del conjunto telescópico en la carrocería.
      • Al estar articulada la mangueta sobre el portamangueta por rótulas y no integrada con esta, se denomina a este sistema de mangueta desacoplada.

 

Las ventajas que aporta este sistema son diversas, la más importante es la geometría que permite al separarla de la de suspensión, un mejor control dinámico de la geometría de asentamiento de la rueda con respecto al suelo y en consecuencia beneficia la estabilidad.

Mangueta desacoplada con suspensión de dos brazos transversales

Es el mismo concepto que se ha explicado para la suspensión Mc Pherson (sobre imágenes de Peugeot 407).

    • En la imagen de la izquierda se ve la suspensión de dos brazos transversales paralelos. El conjunto portamangueta/ mangueta se mueve por las rótulas en los extremos exteriores de los brazos, que comparten las funciones de articulaciones de suspensión y dirección, la mangueta está acoplada al portamangueta.
    • En la imagen de la derecha la mangueta gira mediante rótulas sobre el portamangueta, y este articula en los extremos exteriores de los brazos sobre silentblocs o rótulas de suspensión. Se independizan las articulaciones de suspensión de las de dirección, la mangueta está desacoplada del portamangueta.

 

La solución de mangueta desacoplada mejora la geometría de diseño de la suspensión y dirección ofreciendo más control dinámico del automóvil.

Inclinación de las ruedas (caída) en curva como introducción al eje De Dion

Esta introducción es para valorar las aportaciones del eje De Dion que se explica después. Se parte de la base de que el eje De Dion es una solución de suspensión para un eje motriz, por lo que se va a representar el comportamiento en curva de las suspensiones por eje rígido e independiente por brazos transversales, en ambos casos con las ruedas del eje motrices.

    • Eje rígido (imagen de Land Rover Defender); al inclinarse la carrocería en curva las ruedas mantienen su inclinación con respecto al suelo, este dato es el ángulo de caída. Esta posición de las ruedas mejora la adherencia, pero el peso del eje, en este caso con el diferencial y transmisiones, genera un peso que no está controlado por la suspensión (masa no suspendida) mermando la calidad del comportamiento.
    • Independiente con brazos transversales (imagen de Audi Q7); se observa como al inclinarse la carrocería en curva arrastra a las ruedas que varían su posición con respecto al suelo, se modifica su caída. Esta alteración del contacto de los neumáticos con el suelo reduce la calidad de adherencia, pero se compensa con relación al eje rígido por el menor peso no suspendido. Además, la deformación del neumático permite que la banda de rodamiento se mantenga en contacto con el piso aunque no esté la rueda perpendicular.

 

    • Lo ideal sería que las ruedas independientes mantuvieran su inclinación (caída) con relación al suelo en curva, y se puede lograr con la longitud y posición de los brazos de suspensión, pero entonces al circular con carga, suspensión comprimida, las ruedas estarían inclinadas (caída alterada) afectando a la adherencia y desgaste de los neumáticos.

Eje De Dion

El eje De Dion se denomina así por su inventor y se utiliza como suspensión en el eje de las ruedas motrices, en la animación que sigue es en las ruedas traseras (imagen de un Smart).

    • Se ve la estructura interna de la carrocería.
    • El diferencial con las transmisiones.
    • El eje De Dion y su apoyo en la carrocería, este eje está acoplado a las ruedas motrices.
    • Muelles y amortiguadores.
    • Brazos transversales de suspensión.
    • Se ve el funcionamiento de la suspensión por eje De Dion y se identifican los elementos.
    • Detalle del eje De Dion y se aprecia como las ruedas motrices mantienen su inclinación (caída) sobre el suelo al balancear la carrocería hacia los lados como sucede en las curvas, es el objetivo.

 

El eje De Dion es muy ligero afectando muy poco a la masa no suspendida, y permite mantener la inclinación (caída) de las ruedas en todas las condiciones de marcha.

Su utilización más frecuente es en el eje trasero, pero también hay aplicaciones con tracción delantera, al final del artículo se ofrecen enlaces para ver diferentes opciones.

Suspensión trasera multibrazo (vista en planta)

Este sistema de suspensión es una excelente solución para controlar la geometría de las ruedas en todas las condiciones de circulación, permite que dinámicamente las ruedas abran o cierren (divergencia o convergencia) y varíen su inclinación (caída) para lograr la mejor estabilidad posible. Este es su concepto sobre la suspensión trasera y se resaltan las aportaciones anticipadas, primero con vista en planta (es una imagen basada en un Subaru).

    • Para controlar los desplazamientos de cada rueda trasera es necesario…
    • un brazo longitudinal … y un brazo transversal.
    • Si hay más brazos es una suspensión multibrazo o “multilink”, en este caso hay cuatro brazos por cada rueda trasera con diferentes ángulos e inclinaciones.

 

    • Al acelerar o frenar, la interacción de los brazos dispuestos con ángulos y geometrías específicas, … inducen la convergencia de las ruedas, se cierran, para mantener capacidad direccional.
    • En curva, los efectos de los brazos hacen que las ruedas traseras giren ligeramente en el mismo sentido que las delanteras mejorando su capacidad de mantener la trayectoria.

Hay automóviles que equipan ruedas traseras directrices, con un comportamiento similar al explicado circulando por carretera en busca del mismo objetivo, mejorar la fiabilidad de trayectoria en curva.

También se puede utilizar el sistema multibrazo en la suspensión delantera, pero estas ruedas al ser directrices ya cuentan con geometría específica y se ha de evitar que aparezcan desgastes anómalos, además es bastante más complejo corregir una pérdida de adherencia de las ruedas traseras (sobreviraje) que de las delanteras (subviraje).

Suspensión trasera multibrazo (vista desde atrás)

Seguidamente se ve el automóvil desde atrás, primero en recta y después en curva (la imagen de base es de un Mercedes CL).

    • Además de la variación del giro de las ruedas en curva que se ha visto en la anterior animación, se induce por la actuación del sistema multibrazo la modificación de la inclinación de las ruedas con el piso (caída) para contar con la mejor adherencia posible.

 

La suspensión multibrazo mejora sensiblemente la estabilidad del automóvil, pero como se basa en alteraciones geométricas del asentamiento dinámico de las ruedas en el suelo induce unas conformaciones específicas en la banda de rodamiento de los neumáticos. Si con cierto uso y desgaste de los neumáticos se rotan entre lados las ruedas delanteras y traseras, se puede apreciar diferente comportamiento durante algunos kilómetros hasta que se adaptan la bandas de rodamiento a la nueva geometría variable de funcionamiento. Esta apreciación es más detectable si se conduce rápido.

Artículos relacionados este tema en el blog hasta esta fecha:

En la sección “Nuevas tecnologías”                   

  • “Suspensión de apoyo variable” (14.05.14), “Amortiguación de dureza variable” (19.11.14) y “Estabilizadoras activas” (16.03.16)

En esta sección de “Evolución de órganos y elementos”:

  • “Suspensión pilotada del Renault Safrane” ((11.04.2013) y “Elementos elásticos de suspensión I y II” (10.09.2014 y 24.09.2014)

En la sección “Actualidad”

  • “Suspensión trasera multibrazo ´multilink´” (26.05.2014), “Elementos de suspensión“ (25.03.2015), “Suspensión Mc Pherson” (6.05.2015), “Los dos tipos genéricos de suspensión” (29.07.2015),

 

Otros enlaces relacionados

Eje rígido

http://www.wallpaperup.com/uploads/wallpapers/2013/09/02/142103/big_thumb_6a4a865f8d818fb7a7d8c6652b1f0304.jpg

Suspensión independiente

http://www.beaudaniels-illustration.com/technical-drawing-site-2/img/stock-automotive/vehicle-systems/front-Suspension.jpg

Barra Panhard

http://www.landroverclub.net/Club/Mods/Sean_RoverRampant.jpg

Paralelogramo De Watt

http://www.mercadoracing.org/imagenes-anuncios/9/558691/puente-trasero-atlas-ford-escort-grupo-4.jpg

Paralelogramo de Watt y barra Panhard en la misma suspensión

http://alfasud.alfisti.net/tech05.jpg

Eje torsional trasero

http://i796.photobucket.com/albums/yy249/Xandasbolas/Varios/412b72f3.jpg

Paralelogramo De Watt en eje torsional trasero

http://www.km77.com/00/opel/astra/2010/med/201.jpg

Suspensión Mc Pherson original

http://autastec.com/blog/wp-content/uploads/2015/02/caratula_imagen_a41-4.jpg

http://i.kinja-img.com/gawker-media/image/upload/s–zLVrB5Bp–/c_scale,fl_progressive,q_80,w_800/18s518oq0dbp4jpg.jpg

http://automecanico.com/auto2040/vw70790309.jpg

Suspensión Mc Pherson

http://media.caranddriver.com/images/10q2/342120/2011-audi-rs5-s-tronic-transmission-cutaway-photo-342437-s-1280×782.jpg

Suspensión Mc Pherson con barra de torsión

http://grassrootsmotorsports.com/media/img/articles/Classic_Yellow_Porsche_911_Parts_Cutaway_1.jpg

Suspensión Mc Pherson y conjuntos hidroneumáticos

http://www.citroenet.org.uk/miscellaneous/hydraulics/images/xantia/04.jpg

Suspensión Mc Phersony conjuntos neumáticos

http://imagenes.km77.com/fotos/bbtcontent/clipping/KM7KPH20100531_0105/5.jpg

Suspensión Mc Pherson delante y eje torsional detrás

http://i35.tinypic.com/a4n7vc.jpg  

Mc Pherson con mangueta desacoplada

http://www.km77.com/glosario/m/med/mcphersonmd.jpg

Doble brazo con mangueta desacoplada

http://pictures.topspeed.com/IMG/crop/200612/2006-peugeot-407-19_600x0w.jpg

Eje De Dion

http://motorgiga.com/cargadatos/fotos2/diccionario/personajes/800px/de-dion-puente.jpg

http://autastec.com/blog/wp-content/uploads/2013/05/h86caratula_imagen.jpg

Eje De Dion delantero

http://www.thetruthaboutcars.com/wp-content/uploads/2012/12/CORD-L-29-13.jpg

Mc Pherson delante y eje De Dion detrás

http://talleractual.com/images/articles/taller-actual/notas/lanzamientos/tap-149-el-nuevo-smart-fortwo-2014-05.jpg

Suspensión multibrazo

http://www.autolimite.com/wp-content/uploads/2011/11/LexusLFA_tec_151.jpg

http://mundosoloautos.com.mx/wp-content/uploads/2014/05/suspension-multilink.jpg

 

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