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I
II
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA
DESARROLLO DE UN PROTOTIPO DE CONTROL DE SUSPENSIÒN
ACTIVA
TESIS PREVIA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO EN
MECATRÓNICA
AUTOR:
BOLAÑOS REA JULIO ADRIAN
DIRECTOR:
ING. SIMÒN HIDALGO
QUITO – ECUADOR
2010
III
DECLARACIÒN
DEL CONTENIDO DEL PRESENTE TRABAJO SE RESPONSABILIZA EL
AUTOR.
____________________
NOMBRE: JULIO ADRIÀN BOLAÑOS REA
CI: 172057670-9
IV
Quito, DM 10 de Septiembre de 2010.
INGENIERO.
JORGE VITERI MOYA, MBA - Msc.
Decano de la Facultad de Ciencias de la Ingeniería.
Presente.
Certifico que la tesis “DESARROLLO DE UN PROTOTIPO DE CONTROL DE
SUSPENSIÓN ACTIVA.” desarrollada por el Señor BOLAÑOS REA JULIO
ADRIÁN, quien optará por el título de INGENIERO EN MECATRÓNICA, ha sido
concluida bajo mi dirección.
Este trabajo desarrollado por Señor Bolaños Julio, es destinado para la Facultad de
Ciencias de la Ingeniería, por lo tanto será destinado a uno de los talleres de la Facultad.
Atentamente.
Ing. Simón Hidalgo.
Director de Tesis.
V
AGRADECIMIENTO
En primer lugar agradezco a mis Padres por confiar en mí dándome su consejo y
ofreciéndome su apoyo incondicional siempre, a mis hermanos por ser los amigos
más fieles y sinceros, a mi familia que con su aliento hicieron que mi ánimo no
desfallezca y los amigos y compañeros que supieron extenderme su mano en
momentos difíciles y me acompañaron a cumplir mis metas.
A la Universidad Tecnológica Equinoccial por impulsar esta carrera con
profesionales éticos, morales y talentosos en el campo técnico, al Ing. Simón
Hidalgo por acoger mi proyecto de manera desinteresada y profesional, al apoye
técnico del Sr. Don. Juan Gonzàlez A. Gerente taller AUTO MAN.
Julio Adrián Bolaños Rea.
VI
DEDICATORIA
Dedico el presente trabajo a Dios porque solo en el he de confiar ya que si confió en
el confió en mí mismo y si confió en mí puedo hacerlo todo.
Julio Adrián Bolaños Rea.
VII
ÌNDICE GENERAL
CARÁTULA……………………………………………………………….… II
RESPONSABILIDAD DEL AUTOR……………………………………..... III
CARTA DEL DIRECTOR DE TESIS………………………………….….. IV
AGRADECIMIENTO…………………………………………….…………. V
DEDICATORIA……………………………………………………………… VI
ÍNDICE GENERAL……………………..…………………………………… VII
ÌNDICE DE CONTENIDOS……………………………………………….. VIII
ÍNDICE DE CUADROS……………………………………………………... XI
ÍNDICE DE DIAGRAMAS…………………………………………………. XII
ÌNDICE DE ECUACIONES………………………………………………… XII
ÍNDICE DE FIGURAS……………………………………………………… XIII
ÍNDICE DE FOTOS………………………………………………………… XIV
ÍNDICE DE IMÁGENES…………………………………………………… XV
RESUMEN………………………………………………………………….. XVII
SUMMARY…………………………………………………………………. XVIII
VIII
ÌNDICE DE CONTENIDOS
CAPÍTULO I
1. INTRODUCCIÓN……………………………………………….…………………1
1.1. ANTECEDENTES……………………………………….………....……4
1.2. SISTEMATIZACIÓN………………………………….………………...5
1.2.1. DIAGNÓSTICO…………………………………….……..….6
1.2.2. PRONÒSTICO………………………………………….……..8
1.2.3. CONTROL DEL PRONÓSTICO……………………….…….9
1.3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA……………………….……….…9
1.4. OBJETIVOS………………………………………………….…….…..10
1.4.1. OBJETIVO GENERAL…………………………………..….10
1.4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS…………………………………10
1.5. JUSTIFICACIÓN………………………………………………………10
1.6. ALCANCE…………………………………………………………….11
1.7. FACTIBILIDAD……………………………………………………….12
1.7.1 FACTIBILIDAD TÉCNICA………………………….…..…12
1.7.2 FACTIBILIDAD ECONÓMICA…………………………..…..15
CAPÌTULO II
2. MARCO DE REFERENCIA…………………………………….……………..…19
2.1 MARCO TEÓRICO…………………………………….…………..……19
2.1.1. Suspensiones para eje rígido……………….…………….……22
IX
2.1.2. Suspensiones independientes……………….………………….22
2.1.2.1.Diseño de eje oscilante…………….……………….….24
2.1.2.2. Paralelogramo Deformable de Brazos Desiguales......24
2.1.2.3. Puntal McPherson………………………………..……25
2.1.2.4. Suspensión de Horquilla…………………………..….27
2.1.2.5. Suspensión de Tirantes………………………….……28
2.1.2.6. Suspensión de Brazo Tirante…………………..……..29
2.1.2.7. Suspensión de Brazos Semi-Tirantes………….….….29
2.1.2.8. Suspensiones Multibrazo o Multilink…………………30
2.1.3. Suspensión neumática……………………………………..…...35
2.1.4. Suspensión pilotada electrónicamente………………….……..41
2.1.4.1. Suspensión convencional pilotada…………….…….41
2.1.4.2. Suspensión convencional auto-nivelante pilotada…..44
2.1.4.3. Suspensión hidroneumática pilotada………….……..47
2.1.4.4. Suspensión neumática pilotada……………….……..49
2.1.5. Suspensión activa…………………………….………….…….55
2.1.5.1 Seguridad Activa……………………………..……….58
2.1.5.2. Sistema de suspensión activa o adaptativa…………66
CAPÌTULO III
3. METODOLOGÍA…………………………………………….…………………..72
X
3.1. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN…………………………72
3.2. METODOLOGÍA MECATRÒNICA…………………………….….......72
3.2.1. Análisis de requerimientos del proyecto………………...…..…72
3.2.2. Diseño de los componentes mecatrónicos del proyecto………87
3.2.2.1. Plano chasis frontal…………………………….……..88
3.2.2.2. Planos Sistema De Suspensión y Planos Amortiguado...88
3.2.3. Simulación y prototipo…………………………..………………93
CAPÌTULO IV
4. DESARROLLO DEL PRODUCTO MECATRÓNICO…………………………....99
4.1 CONSTRUCCIÓN DEL PROTOTIPO…………………………………...99
4.2. GUÍAS DE FUNCIONAMIENTO……………………………...………108
4.2.1 Manual de funcionamiento………………….…………………..108
4.2.2 Guía de mantenimiento…………………………………………110
4.2.3 Guía de mejoramiento…………………………………………..110
CAPÌTULO V
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES………………………….…..……112
5.1. CONCLUSIONES…………………………………...……………..………..112
5.2. RECOMENDACIONES………………………………………….…………113
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS……………………………….………………114
ANEXOS…………………………………………………………………………….117
XI
ÌNDICE DE CUADROS
CUADRO 1: Sistematización Pasiva De Suspensión………………………………..5
CUADRO 2: Sistematización Activa De Suspensión……………………......…........6
CUADRO 3: Componentes Mecánicos………………………………………..……..13
CUADRO 4: Sistemas De Electro Mecánica Y Electrónica………………….….….14
CUADRO 5: Costo Promedio Entrenador Suspensión Activa…………….…….….15
CUADRO 6: Costo Total Entrenador Y Equipos Adicionales………….……….….16
CUADRO 7: Comparativo Entrenador Prototipo…………………….………….….16
CUADRO 8: Factibilidad De Laboratorio………………………………………..….18
CUADRO 9: Cuadro Comparativo Suspensión Activa Vs. Suspensión Pasiva…...…74
CUADRO 10: Sistema Convencional De Suspensión Pasiva………………….…….76
CUADRO 11: Sistema Propuesto De Suspensión Activa ……………………………..77
CUADRO 12: Datos para la grafica de curva característica Citroën Xantia………82
CUADRO13.- Recorrido Máximo E Inclinación De Compensación Del Amortiguador
Respecto Al Giro Del Volante…………………………………………………….….85
XII
ÌNDICE DE DIAGRAMAS
Diagrama 1: Control Por Bloques……………………………………..……………..78
Diagrama 2: Lógica De Funcionamiento……………………………………………107
Diagrama 3: Secuencia De Encendido………………………………………..…….109
ÌNDICE DE ECUACIONES.
ECUACIÓN 1. Función De Transferencia Del Sistema Mecánico De Suspensión...76
XIII
ÌNDICE DE FIGURAS
Fig. 1: Ensamble principal del prototipo…………………………….…………...94
Fig. 2: Amortiguador en reposo………………………………………….……….95
Fig. 3: Amortiguador bajo presión……………………………………..…………96
Fig. 4: Amortiguador en expansión…………………………………..…………..96
Fig. 5: Ensamble del circuito plataforma ISIS………………………..…………97
XIV
ÌNDICE DE FOTOS
Foto. 1: Ensamble principal del prototipo……………………………………...…...99
Foto. 2: Ensamble del sistema de suspensión y sistema hidráulico……………..….100
Foto. 3: Ensamble del sistema de tracción…………………………………………101
Foto. 4: Sistema Sencillo Bomba Hidráulica Amortiguador…………………………101
Foto. 5: Sistema alivio para bomba hidráulica amortiguador……………....……..102
Foto. 6: Válvula De Alivio………………………………………………….…….…102
Foto. 7: Volante de PC. Empleado en el control como mando principal…..……..103
Foto. 8: Cableado interno del volante para la adquisición de señales…………....103
Foto. 9: Circuito De Control Y Fuente De Alimentación………………….………....104
Foto. 10: Placa LCD De Información Principal……….…………………………….105
Foto. 11: Brakers de encendido del prototipo………….……………………………105
Foto. 12: Electroválvula De Admisión O Escape………………………………...…106
XV
ÌNDICE DE IMÁGENES
Img. 1.- Trabajo del resorte………………….…………….……………………….19
Img. 2.- Trabajo del amortiguador……………………………………………….…20
Img. 3.- Gráficas de amortiguación………………...………………………………20
Img. 4.- Conjunto Horquilla…………………………………...…………………….21
Img. 5.- Suspensión de eje rígido………………………..………………………….22
Img. 6.- Ensamble suspensión independiente………………………………………23
Img. 7.- Suspensión independiente…………………………………………………23
Img.8.- Suspensión eje oscilante……………………………………………………24
Img.9.- Paralelogramo brazos desiguales……………..…………………………...25
Img.10.- Puntal McPherson………………………………….……………………..26
Img.11.- Despiece McPherson……………………………………………………..26
Img.12.- Suspensión de Horquilla……………………………….…………………27
Img.13.- Suspensión de Tirantes……………………………….…………………..28
Img.14.- Suspensión de Brazo Tirante…………………………………………….29
Img.15.- Suspensión de Brazos Semi-Tirantes………….…………………………30
Img.16.- Suspensiones Multibrazo o Multilink……………….………..…………..32
Img.17.- Montaje multibrazo………………………………………………………33
XVI
Img.18.- Montaje multibrazo completo…………………………..………………….33
Img.19.- Montaje multibrazo exclusivo Audi A6……………….……..…………….34
Img.20.- Montaje multibrazo trasera Audi Quattro…………………………………34
Img.21.- Ejemplo de funcionamiento sistema ABS…………………………………..60
Img.22.- Sistema de control de tracción…………………….……….……….………62
Img.23.- Acción del ESP ante subviraje y sobreviraje……….………………….…..67
Img.24.- Sistema de suspensión activa o adaptativa……….……………………..….67
Img.25.- Acción del sistema de suspensión activ………….………………….……...68
Img.26.- Componentes y funcionamiento del sistema de control de presión en los…69
Img.27.- Ilustración principio de Pascal…………………….………………………..70
Img.28.- Ilustración Sistema De Suspensión Pasivo Ideal………………………….75
Img.29.- Gráfica normal del sistema de suspensión Citroën Xantia………………..83
Img.30.- Ilustración zona intervención de aceite hidráulico……………………….84
Img.31.- Ilustración rampa de acelerador y reacción del sistema de suspensión en
función del tiempo……………………………………………………………….……85
Img.32.- Longitud del vástago de pistón en función de la inclinación……………86
Img.33.- Giro del volante en función de longitud de vástago……………………...86
XVII
RESUMEN
El presente trabajo es una recopilación de los sistemas de suspensión automotriz clásica
también conocidas como configuraciones mecánicas de suspensión pasivas. Partiendo
desde los primeros sistemas de suspensión hasta los más recientes empleados en el
mercado automotriz además al finalizar con las suspensiones de suspensión pasivas se
reseña una sección en la cual se muestra una nueva tecnología que se ha incorporado a
diferentes configuraciones pasivas. Esta tecnología se conoce como seguridad activa
que se compone de varios subsistemas de seguridad para la navegación automotriz los
mismos que están controlados electrónicamente para mejorar las condiciones de
navegación de los automóviles de hoy en día.
El sistema de suspensión activa forma parte del sistema global de seguridad activa ya
que ayuda a hacer más segura la conducción y disminuye dramáticamente la
probabilidad de volcarse en los virajes pronunciados y/o a alta velocidad.
Respecto al proyecto como tal, tanto la literatura como el diseño se enfocan a la parte
técnica y pedagógica ya que se propuesto para diferentes trabajos de laboratorio
mecánico automotriz, el cual podrá ser desarrollado bajo la tutela y explicación de un
guía técnico.
La sección usada para la propuesta del proyecto muestra los planos, circuitos y sistemas
aplicados a una configuración pasiva de brazos independientes modificada que será
controlada por un ECU diseñado para comandar amortiguadores de longitud variable
por presión hidráulica, los cuales varían su longitud de acuerdo a la inclinación y
aceleración y condiciones del camino que el sistema de suspensión y el vehículo en si
simulan como experiencia durante su funcionamiento de tal manera que ayuda a regular
el bandeo o bamboleo excesivo del vehículo
XVIII
SUMMARY
The present work is also a summary of the systems of classic self-driven
suspension well-known as passive mechanical configurations of suspension. Leaving
from the first suspension systems until the most recent employees in the self-driven
market also when concluding with the passive suspension suspensions a section it is
pointed out in which a new technology is shown that has incorporated to different
passive configurations. This technology is known as active security that is composed of
several subsystems of security for the self-driven sailing the same ones that are
controlled electronically to improve the conditions of sailing of today's automobiles in
day.
The system of active suspension is part of the global system of active security since help
to make sure the conduction and it diminishes the probability dramatically of being
overturned in the marked turn and/or to high speed.
Regarding the project like such, as much the literature as the design are focused since to
the technical and pedagogic part you proposed for different works of self-driven
mechanical laboratory, which will be able to be developed under it guides her and a
technical guide's explanation.
The section used for the proposal of the project shows the planes, circuits and systems
applied to a modified passive configuration of independent arms that it will be
controlled by an ECU designed to command shocks of variable longitude for hydraulic
pressure, which vary its longitude according to the inclination and acceleration and
conditions of the road that the suspension system and the vehicle in if they simulate as
experience during its operation in such a way that he/she helps to regulate the I cross or
XIX
Excessive swaying of the vehicle
__________________
Ing. Simón Hidalgo.
Director de Tesis.
1
CAPÍTULO I
1. INTRODUCCIÓN
En los inicios de la era automotriz una preocupación de los fabricantes de carruajes fue
tratar de hacer más cómodos los vehículos. Los caminos empedrados eran una molestia
para los ocupantes de los antiguos coches halados por un animal, ya que cada bache o
piedra que las ruedas pasaran se sentía como un golpe para el ocupante, en el punto de
apoyo, es decir donde se sentaban los pasajeros, y se asimilaba en la misma magnitud
de fuerza.
Se hicieron varios intentos para reducir esos impactos, acolchando los asientos o
poniendo unos resortes en el pescante o asiento del cochero, de inicio funciono pero el
problema aún no se resolvía hasta que alguien tuvo la idea de colgar la cabina del
carruaje, con unas correas de cuero, desde unos soportes de metal poco acerado que
venían desde los ejes de modo que quedaba suspendida y ajustada por cuatro soportes y
cuatro correas. El resultado fue que aunque los golpes del movimiento eran
parcialmente absorbidos por este sistema resultó que también era una mecedora pues se
batía sin control, añadiendo al confort conseguido un estado de mareo para los
pasajeros. Sin embargo, podemos decir que desde ahí nació el concepto de suspensión
que es como un medio elástico que además de sostener la carrocería asimila las
irregularidades del camino.
De acuerdo al paso tiempo y la tecnología las suspensiones evolucionaron y fueron
haciéndose más eficientes, las ruedas disminuyeron su tamaño. Esto porque las ruedas
de gran diámetro reducían el efecto de las irregularidades del camino; las ruedas
2
pequeñas las registraban más debido a que entraban en los hoyos en mayor tamaño y
proporción.
Con el desarrollo del motor de combustión interna aplicado a los vehículos, las ruedas
también evolucionaron, de la rueda de rayos o radios pasaron al de metal estampado y al
de aleaciones ligeras; de la llanta de hierro a la de hule o caucho macizo, después al
neumático de cuerdas o tiras diagonales y finalmente al radial.
Hoy en día una suspensión actual de tipo convencional cuenta básicamente con dos
elementos: un resorte o muelle helicoidal y un amortiguador. El resorte tiene como
función principal absorber las irregularidades del camino para que no se transmitan a la
carrocería. El amortiguador en cambio tiene la función de controlar las oscilaciones y
vibraciones de la carrocería. Con esta combinación de elementos se logra una marcha
cómoda, segura y estable, acorde con los requerimientos de los automóviles, el
consumidor y los caminos actuales.
Desde sus inicios el automovilismo y el desarrollo automotriz han dado pasos
importantes en lo que a seguridad y confort se refiere es por eso que con el nacimiento
de los automóviles de uso domestico y profesional también nacen las necesidades de
usuario y fabricante, cuando Henry Ford construyó la gran planta River Rouge para la
fabricación de automóviles. Sus trabajadores en la cadena de montaje produjeron
millones de tractores y coches modelo T durante la década de 1920. De tal manera que
con la llegada de Ford T al mercado se inicio con el tratamiento de seguridad y confort
automotriz no solo por parte de Ford sino también la oleada de diseños arrojados por
parte de las demás casas automotrices consolidadas para entonces.
La historia del automóvil como tal es extensa ya que no solo abarca con el diseño de
máquinas más potentes y de mayor desempeño sino que han pretendido llenar las
3
expectativas del consumidor brindando mayor comodidad y seguridad. Es por esa razón
que la industria automotriz de hoy no es la que se basa en desarrollo de motores de
combustión interna según los diseños de Otto más bien es el acoplamiento de
tecnologías cada vez mas nuevas pasando por sistemas temporizados, inyección
electrónica, cajas automáticas, bolsas de aire, tableros inteligentes, suspensión activa y
demás. Que son aditamentos que vuelven a un motor y al auto en si un elemento muy
versátil y multifuncional.
Las configuraciones del un auto antiguo o clásico se desapegan mucho con las resientes
tecnificaciones de los autos modernos o actuales, dentro del contexto de seguridad,
confort, espacio, funcionalidad y tecnología.
Está claro que las palabras clave son tecnología, confort y seguridad en lo que autos se
refiere además del precio accesible que esto implique para el consumidor.
Mientras un auto sea seguro, cómodo y tecnológicamente bien equipado podemos tener
la certeza que no solo causara sensación sino que hará que el usuario se sienta tranquilo
y preparado para la conducción.
El desarrollo de autos seguros se ha ido masificando de a poco ya que a mayor cantidad
de autos potentes también mayor el riesgo de conducción, cuando las velocidades y
capacidades de desempeño son mayores la eficiencia en el control del auto debe ser de
igual manera alta, a este parámetro se lo llama equidad de desempeño y control.
La seguridad automotriz como bien se ha dicho se desarrolla de tal manera que los autos
cada vez son más potentes y seguros en los sistemas de control de frenado, estabilidad,
seguridad a bordo y otros son sistemas comunes en los automóviles de hoy, la
tecnología por su parte ha ayudado en la creación de estos sistemas ya que mediante
componentes activos e inteligentes se puede monitorear las condiciones del auto, sus
4
fallas y posibles soluciones. Así como también permite al auto en si actuar de acuerdo
con las necesidades instantáneas de usuario durante la conducción reduciendo de esta
manera el riesgo de conducción y aumentando el confort de los ocupantes.
1.1. ANTECEDENTES
Los sistemas de seguridad automotriz se definen como anexos indispensables para la
conducción de un automóvil, la seguridad activa se destaca por ser el complemento
perfecto de la potencia y tecnología del auto de tal manera que dan confort y confianza.
El sistema de suspensión activa es un sistema indispensable para la conducción ya que
brinda un grado de seguridad alto y permite aumentar no solo la seguridad sino también
la comodidad de los ocupantes reduciendo los niveles de riesgo al conducir.
Tradicionalmente el tipo de suspensión que se monta en los vehículos es la suspensión
pasiva.
A grandes rasgos consiste en un sistema de muelle-amortiguador que trata de absorber
las irregularidades del terreno. Ahora bien, este tipo de suspensión no alcanza un
resultado suficientemente satisfactorio o preciso. Esto se debe a que, así como a nivel de
confort de los pasajeros una suspensión blanda es la idónea, no lo es tanto a nivel de
seguridad ya que se produce un balanceo excesivo en curvas y se favorece el cabeceo
durante la frenada. Esto puede resultar peligroso para la seguridad de los pasajeros.
La solución a esta falta de seguridad pasaría por la utilización de una suspensión más
rígida, que controlaría mucho mejor el balanceo en curva y el cabeceo, pero que,
disminuiría en gran manera el confort de los pasajeros.
5
Este problema se resuelve parcialmente por un sistema de suspensión que permita
conseguir una solución de compromiso aceptable entre la seguridad y el confort en la
conducción.
1.2. SISTEMATIZACIÓN.
CUADRO 1: SISTEMATIZACION PASIVA DE SUSPENSION
Fuente: Automan
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
En relación al cuadro anterior que representa el control mecánico en un sistema de
suspensión convencional o de la suspensión pasiva tradicional, a continuación en el
siguiente cuadro se presenta la función determinada para un control de suspensión
activa que se presenta de acuerdo a las experiencias determinadas por el autor.
Es por esa razón que se han reducido el número de salidas controles y mecanismos
sintetizando el cuadro de manera general.
Sistema pasivo de suspensión
Control Estabilidad del auto
Entrada Irregularidades del camino
Mecanismos 1 Sistema mecánico de amortiguación 2 Chasis o compacto pasivo
Salida Estabilidad
media relacionada al
control mecánico de suspensión
6
CUADRO 2: SISTEMATIZACIÒN ACTIVA DE SUSPENSIÒN
Fuente: Automan
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
1.2.1. DIAGNÓSTICO.
En los diferentes sistemas de suspensión y sus variadas configuraciones se puede
observar que en el momento del manejo el control solo depende del sistema mecánico y
de la destreza del conductor sin embargo la estabilidad de los diferentes sistemas de
suspensión se ve afecta en los cambios bruscos o giros inesperados del vehículo.
Las configuraciones y disposición de los vehículos que se conocen no siempre es segura
y más bien algunas configuraciones tienen problemas de estabilidad en su construcción.
El progreso de la tecnología en todas las áreas de la ciencia y la técnica han permitido
no solo desarrollar maquinas más poderosas sino también controles más seguros y
Sistema activo de suspensión Entrada Irregularidades del camino
Mecanismos 1 Sistema automático de amortiguación 2 Chasis o compacto activo 3 Sistema controlado desde central de
procesamiento (cerebro del auto). 4 Sensores constantes
Salida 1. Aumento de
estabilidad. 2. Control de
conducción. 3. Seguridad
activa.
Control 1 Estabilidad del auto. 2 Seguridad de conducción 3 Confort total.
7
prácticos para que estas maquinas puedan ser controladas por el usuario de tal manera
que su trabajo sea más sencillo de monitorear.
Los sistemas de suspensión que se emplean en la actualidad cuentan con dispositivos
que forman parte del sistema general de seguridad activa que funcionan en principio con
sensores que permiten identificar en qué circunstancias se encuentra en el momento de
sondeo el automóvil y actuadores que corrigen las diferentes fallas que se puedan
presentar en los subsistemas de seguridad activa.
Análisis (FODA) Fortalezas, Oportunidades, Debilidades y Amenazas
Al aplicar la herramienta (FODA) entenderemos la necesidad de implementar el
prototipo de suspensión activa para el desarrollo de habilidades técnicas.
FORTALEZAS
El prototipo de suspensión activa es una herramienta de aprendizaje que en las
instituciones educativas técnicas y universidades del Ecuador no se halla.
Sin embargo las casas automotrices en el país venden entrenadores para técnicos de sus
concesionarios y talleres bajo pedido y además del costo de este que ya de por si es
elevado se debe obtener un escáner automotriz de la marca que es un costo adicional a
este para realizar los diferentes laboratorios y diagnósticos que se permite de acuerdo a
las funciones del entrenador
OPORTUNIDADES
El establecer un prototipo de suspensión activa que se ajuste a las necesidades
específicas de un proceso de aprendizaje básico, brinda la capacidad de automatizar,
modificar o adaptar dicho sistema en su totalidad a un sistema pasivo.
8
DEBILIDADES
En el mercado existen laboratorios de entrenamiento completos que se distribuyen a los
laboratorios de capacitación técnica de las casas automotrices como es el caso de
Jaguar, Ford, Porsche, Chevrolet, Toyota, Mazda, Fiat, entre otras, que se ajusta a las
necesidades de la demanda industrial a precios accesibles para grandes empresas. La
construcción de un prototipo de suspensión activa implica la construcción del producto
completo es decir un prototipo en bancada de suspensión destinado para cualquier fin
necesario, cuyo presupuesto sobrepasa el índice de competencia establecido por el
mercado.
AMENAZAS
El desarrollo de tecnología en países desarrollados es la principal amenaza del producto
ya que los empresarios desconfían de la calidad de nuestro producto y prefieren
importar un producto extranjero.
Otro factor que influye y amenaza a los proyectos es el poco interés de los técnicos por
expandir su conocimiento en cuanto a tecnología de estudio se refiere.
1.2.2. PRONÒSTICO.
En el mundo modernizado en que vivimos la técnica y la tecnología avanzan mientras
crecen y el desarrollo de nuevas maquinas automotrices sigue en expansión mientras
que nosotros solo los recibimos. Si los modelos de suspensión presentes en el campo
automotriz hoy en día no son estudiados, analizados y manejados por nuestros
profesionales, técnicos y conductores la problemática de los sistemas activos y su
mantenimiento en cuanto a suspensión se seguirán viendo como complejos y la
9
recepción de nuevas tecnologías será abrupta e inesperada por el poco conocimiento de
las mismas.
1.2.3. CONTROL DEL PRONÓSTICO.
Al implementar un prototipo de control de suspensión activa se podrá generar no solo
un campo de aprendizaje y comprensión sino que también se ayudara a que los
próximos profesionales del área estén capacitados para afrontar los nuevos retos
tecnológicos como lo son las actualizaciones automotrices.
1.3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.
La ineficiencia de los autos al curvar o cambiar de dirección de manera regular o brusca
a altas velocidades es básicamente el foco del estudio ya que estos tienen un sistema de
suspensión que tiende a desestabilizarse en su configuración principal.
Desde su origen y hasta finales del siglo XIX, los automóviles han cambiado y
evolucionado en respuesta a los deseos de los consumidores, las condiciones
económicas y las nuevas tecnologías de tal manera que han generado mejores
estructuras en su configuración de suspensión y diseño.
A comienzos del siglo XXI, los automóviles se enfrentan a dos desafíos fundamentales:
Por un lado, aumentar la seguridad de los ocupantes para reducir así el número de
víctimas de los accidentes de tránsito, ya que en los países industrializados y no
desarrollados estos constituyen una de las primeras causas de mortalidad en la
población en general según técnicos de GM GENERAL MOTORS, SAAB, Mercedes-
Benz y Porsche; por otro lado, aumentar la eficiencia y confort de los automotores para
generar que los mercados potenciales se acojan en ellos.
10
Por último contar con técnicos e ingenieros capacitados en todos los sectores de
distribución para que los autos entregados tengan asesoría y mano de obra calificada.
1.4. OBJETIVOS
1.4.1. OBJETIVO GENERAL
Modelar un prototipo de suspensión activa que permita la práctica de banco real, el
análisis y estudio de estabilidad de un sistema activo para entender sus ventajas sobre el
sistema mecánico convencional.
1.4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
1. Desarrollar una estructura que permita el montaje de un sistema de
suspensión activa con base electrohidráulica.
2. Implementar el prototipo de suspensión activa controlado desde la ECU o
unidad de control.
3. Diseñar una ECU o unidad de control propia para el diseño mecánico de
suspensión activa.
4. Adecuar el prototipo de suspensión de manera didáctica para poder
realizar laboratorios de banco.
1.5. JUSTIFICACIÓN.
En nuestro país y el resto del mundo disminuir las causas de accidentes
automovilísticos, reducir los riesgos para conductor y los pasajeros incrementando la
11
seguridad del vehículo en el mercado automotriz es una de las razones para ofrecer este
proyecto además que las técnicas relacionadas con la mecánica en el país solo se han
limitado a estudiar los diferentes tipos de configuraciones de los sistemas de suspensión
mecánico mas no los diferentes sistemas de suspensión activa y otras tecnologías que el
mercado de hoy oferta y distribuye en los modelos automotrices actuales el rededor del
mundo.
En el patrón comercial didáctico los entrenadores para el área de mecánica automotriz
solo se ofertan bajo pedido y tienen costos elevados además se emplean y fabrican
exclusivamente en las casas automotrices de prueba.
En nuestro país es necesario que se obtengan y desarrollen entrenadores básicos tanto
de motores, electrónica automotriz, suspensión activa, etc. Para el desarrollo integral de
los futuros profesionales ya que la tecnología avanza y el talento de nuestros técnicos se
desperdicia.
1.6. ALCANCE
El proyecto tiene como fin obtener un prototipo de control de suspensión activa que
pueda implementarse en un laboratorio de prácticas automotrices y tenga las siguientes
características:
1. Un subsistema simulado de sensoreo encargado de distribuir las variables
a un procesador (ECU).
2. Prototipo electro hidráulico de suspensión comandado y controlado por el
procesador (ECU).
12
3. Un control lógico captador de señales de entrada y ordenador para las
acciones de salida programado en el procesador (ECU) que comande los
actuadores del prototipo electro hidráulico y así cerrar el ciclo para que se
cumpla con el algoritmo de control requerido para la compensación de la
estabilidad del sistema de suspensión.
1.7. FACTIBILIDAD
A continuación se mostrara la factibilidad técnica y económica que este proyecto tiene
además estos análisis nos harán comprender la funcionalidad del prototipo de
suspensión activa.
1.7.1 FACTIBILIDAD TÉCNICA
Como se describió anteriormente el costo de los entrenadores de campo de los sistemas
de suspensión activa es de costos elevados ya que se tiene que adquirir instrumental
adicional al equipo para poder realizar las diferentes prácticas de laboratorio, de tal
manera que su compra se realiza solo bajo pedido y mediante casas automotrices de
acuerdo con la necesidad de investigación, de tal manera que la factibilidad técnica se
muestra en el siguiente cuadro tomando en cuenta antes que se saco un promedio tanto
de costos y características técnicas importantes tanto del prototipo como del entrenador
especial de esta manera se podrá asimilar un modelo estándar de prototipo así como del
entrenador.
13
CUADRO 3: COMPONENTES MECÀNICOS
Fuente: Ing. Fernando Robalino, DFM motors.
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
PROTOTIPO
ACTIVE
SUSPENTION
ENTRENADOR
ACTIVE
SUSPENTION
COMPACTO
Es adaptable a bases
automotrices básicas
como compactos de
automóviles simples
Solo se puede
ensamblar en sistemas
de entrenamiento de la
marca fabricante
SISTEMA
SUSPENSORIO
Se puede adaptar a
refacciones de marcas
alternativas pasivas
Tiene algunos
componentes únicos e no
intercambiables dentro de
su configuración
MONTAGE Y
PUESTA EN
MARCHA
Es básico y acorde al
concepto de diseño
automotriz
Necesita de supervisión
para su ensamblaje y
depende únicamente de
la configuración central
de fabricación.
14
CUADRO 4: SISTEMAS DE ELECTRO MECÁNICA Y ELECTRÒNICA
PROTOTIPO
ACTIVE SUSPENTION
ENTRENADOR
ACTIVE SUSPENTION
AMORTIGUADOR
ACTIVE
SUSPENTION
Posee un sistema de
control estándar que
facilita su trabajo además
es fácil de encontrar en
nuestro mercado
Se caracteriza por tener
cualidades eléctricas base
llamadas magneto-
reològicas
SISTEMA LOGICO DE
REACCIÓN
Esta provisto de sensores y
actuadores de rápida
respuesta simulados
Tiene componentes de alta
sensibilidad que forman
parte del actuador principal
COMUNICA_
CIÓN CON
LA ECU O
UNIDAD DE
CONTROL
Se comunica a través de una
interface previamente
programada que permite
entrar en el microcontrolador
de manera rápida y eficiente.
Se comunica a través de una
mini red LAN interna que
interactúa con los todos los
sistemas del automóvil.
Fuente: Ing. Fernando Robalino, DFM motors.
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
15
1.7.2. FACTIBILIDAD ECONÓMICA.
La factibilidad económica del prototipo de suspensión activa se determinara bajo un
análisis de costo beneficio y de acuerdo a tres aspectos.
Costo
Tiempo
Funcionalidad de laboratorio
Costo
Partiendo del siguiente cuadro se marco un promedio sobre el costo de los entrenadores
de suspensión activa y asistida electrónicamente, para lo cual se tomaron marcas de
diferentes gamas automotrices y de esta manera generalizar su valor así.
CUADRO 5: COSTO PROMEDIO ENTRENADOR SUSPENSIÓN ACTIVA.
Marca entrenador
costo suspensión
completa
VALOR USD
Porsche 18.000,00
BMW 10.000,00
Citroën serie activa 8.000,00
Chevrolet suspensión asistida 6.500,00
TOTAL 42.500,00
COSTO PROMEDIO 10.625,00
Fuente: almacenes autorizados de marcas mencionadas.
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
16
Adicional a esto la institución debe adquirir un escáner automotriz para el laboratorio
que permita recoger las lecturas del entrenador para determinar las fallas simuladas en
el mismo.
Como fuente para el costo del escáner se obtuvo la asesoría técnica del Ing. Jorge
Martínez C. que a su vez es Distribuidor exclusivo CARMAN SCAN para Ecuador y
se obtuvo el costo del CARMAN VGplus que es de 5.000,00 USD.
Eso quiere decir que el costo del equipo de laboratorio en promedio es de:
CUADRO 6: COSTO TOTAL ENTRENADOR Y EQUIPOS ADICIONALES.
Entrenador
valor USD
Escáner
Valor USD
TOTAL
USD
10.625,00 5.000,00 15.625,00
Fuente: Ing. Jorge Martínez C.
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
En relación al proyecto de Prototipo de control de suspensión activa que tiene un costo
final de 5.655,00 USD.
CUADRO 7: COMPARATIVO ENTRENADOR PROTOTIPO.
Prototipo
completo
Vs.
Entrenador
completo
5.655,00
USD
15,625,00
USD
Fuente: J. Adrián Bolaños R.
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
Para el cuadro anterior y como refuerzo Revisar Anexo 1: Presupuesto General
Mediante este análisis se puede decir que el costo del Entrenador es 2.76 veces
mayor al del Prototipo y es factible económicamente.
17
Tiempo
Respecto al beneficio tiempo partiremos de que el sistema de suspensión activa de
entrenamiento no tiene los sistemas listos en stock dentro del país como
amortiguadores, sensores, actuadores, etc. Que se encuentran en sistemas Magneto-
geológicos, electro-hidráulicos o de altura variable controlada. Y se necesita hacer un
pedido a una casa comercial del extranjero tanto para la suspensión entrenador como
para sus refacciones en caso de un eventual mantenimiento, a diferencia del Prototipo
que cuenta con los repuestos necesarios dentro del país y se los puede conseguir en las
casas comerciales de las marcas implicadas en su diseño como lo son Citroën, Fiat,
Austin y Toyota. Además son susceptibles a ajustes de diseño de acuerdo a la
necesidad del prototipo.
Por otra parte el retiro de equipos de la aduana dura entre 3 y 6 meses y necesita del
pago de aranceles para este trámite de acuerdo al tipo de suspensión solicitada, en este
tiempo los equipos están en desuso y el valor de su inversión queda en stand by que
quiere decir que no se aprovecha del producto ni se puede explotar el mismo para la
recuperación de la inversión realizada durante la compra del entrenador, mientras que
la compra del proyecto implica un tiempo de desarrollo de 2 meses entre ensamblaje,
ajustes y calibración. Que nos deja con una diferencia de tiempo que oscila entre 1 y 4
meses. Además la mano de obra para la mayoría de entrenadores en su eventual
mantenimiento tiene que ser calificada eso quiere decir que en su defecto el tiempo de
desuso durante el mantenimiento será mayor en el Entrenador ya que para el Prototipo
de control de suspensión activa se requiere únicamente de un técnico en mecánica y
tiene asesoría del diseñador del prototipo dentro del país.
18
Funcionalidad de laboratorio.
Este parámetro lo revisaremos en base a un cuadro comparativo Entrenadores vs.
Prototipo de acuerdo con las tareas o laboratorios posibles en cada uno de ellos
ponderando su rendimiento.
Como se puede apreciar en el siguiente cuadro el rendimiento de entrenador y prototipo
dentro del laboratorio va a la par sin embargo se ha podido determinar que la inversión
realizada en tiempo y costo es mejor en el Prototipo por esta razón se concluye que el
Prototipo de control de suspensión activa es viable y aplicable a la práctica de
laboratorio.
CUADRO 8: FACTIBILIDAD DE LABORATORIO.
LABORATORIO o PRACTICA ENTRENADOR PROTOTIPO
Mecánica X X
Mediciones X X
Calibraciones X X
Física X X
Electrónica automotriz X X
Hidráulica automotriz X X
Diseño automotriz X X
Uso de herramientas y materiales X X
Simulación de trabajo X X
TOTAL 10/10 10/10
Fuente: Ing. Fernando Robalino, DFM motors.
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
19
CAPÌTULO II
2. MARCO DE REFERENCIA.
2.1 MARCO TEÓRICO.
La suspensión como tal siempre contara con elementos de similares para el
funcionamiento de la misma. Los elementos que principalmente se encuentran en el
sistema de suspensión son un resorte o muelle helicoidal y un amortiguador. El
resorte tiene como función principal absorber las irregularidades del camino para
que no se transmitan a la carrocería El amortiguador a su vez, tiene la función de
controlar las oscilaciones de la carrocería Con esta combinación de elementos se
logra una marcha cómoda, segura y estable, acorde con los requerimientos de los
automóviles y los caminos actuales como se muestra en la figura.
Obviamente, los componentes mencionados no trabajan solos, ya que se encuentran
integrados en conjuntos mecánicos que funcionan como un equipo y que juntos
constituyen el sistema llamado suspensión.
Img. 1.- Trabajo del resorte
RESORTE Y GRAFICA DE TRABAJO
Fuente: Fundación Universidad de Atacama
Unidad Técnico Pedagógica Profesor: Sr. Jorge Hernández Valencia
Tipos de suspensión.
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
20
Img. 2.- Trabajo del amortiguador
AMORTIGUADOR Y GRAFICA DE TRABAJO
Fuente: Fundación Universidad de Atacama
Unidad Técnico Pedagógica Profesor: Sr. Jorge Hernández Valencia
Tipos de suspensión.
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
Img. 3.- Graficas de amortiguación
OSCILACIONES DE LA SUSPENSION SIN AMORTIGUADOR
OSCILACIONES DE LS SUSPENSION CON AMORTIGUADOR
Fuente: Fundación Universidad de Atacama
Unidad Técnico Pedagógica Profesor: Sr. Jorge Hernández Valencia
Tipos de suspensión.
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
21
Otros elementos de la suspensión, como las horquillas, ayudan en combinación con
cojinetes de metal-goma en el trabajo de proporcionar buena calidad de trabajo. En la
siguiente figura se observara una horquilla normal. Los ángulos de los soportes, el tipo
de los cojinetes y la estructura de la pieza cumplen funciones más complejas que la de
soportar la rueda.
Img. 4.- Conjunto Horquilla
Fuente: Fundación Universidad de Atacama
Unidad Técnico Pedagógica Profesor: Sr. Jorge Hernández Valencia
Tipos de suspensión.
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
Sin embargo no solo existe este tipo se sistema de suspensión ya que existen
diseños anteriores a este y es por eso que empezaremos viendo los diferentes tipos
de sistemas de suspensión para un mejor desarrollo del conocimiento general en
cuanto a suspensión se refiere.
Las suspensiones pueden clasificarse en dos tipos: no independientes e
independientes.
22
2.1.1. Suspensiones para eje rígido
Las suspensiones pueden clasificarse en dos tipos: no independientes e independientes.
El diseño no independiente es en el que las ruedas delanteras o traseras están montadas
en el mismo eje como se muestra en la imagen.
Img. 5.- Suspensión de eje rígido
Fuente: Universidad de Atacama
Unidad Técnico Pedagógica Profesor: Sr. Jorge Hernández Valencia
Tipos de suspensión.
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
Este eje sólido de viga da resistencia pero sacrifica la calidad de manejo del vehículo.
Además puede afectar la tracción neumática, cuando un neumático pasa sobre un bache,
debido también mayor peso no suspendido.
En la actualidad este diseño solamente se usa en sistemas de propulsión en las ruedas
traseras
2.1.2. Suspensiones independientes.
Los diseños de suspensión independiente utilizan piezas separadas de suspensión en
cada una de las ruedas, como se muestra en las siguientes imágenes.
23
Img. 6.- Ensamble suspensión independiente.
Fuente: www.google.com imágenes suspensión independiente.
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
Img. 7.- Suspensión independiente
Fuente: Chasis (Suspensión, ruedas neumáticos, eje cardan, etc.).Pdf-adobe Reader.
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
La acción de una rueda tiene poco o ningún efecto en su "compañera" al pasar sobre
una, irregularidad en el camino. Este diseño es el tipo principal de suspensión delantera
24
en vehículos y camionetas hoy día. Muchos vehículos de tracción delantera también
tienen suspensión trasera independiente.
Las suspensiones delanteras independientes pueden clasificarse en tres categorías
básicas de diseño que se mostraran a continuación en la siguiente reseña.
2.1.2.1. Diseño de eje oscilante
Popularmente conocido como "viga doble", es el tipo más sencillo de suspensión
independiente donde se utiliza un tirante longitudinal para evitar la torsión del eje y su
desplazamiento en el plano horizontal.
Img.8.- Suspensión eje oscilante
Fuente: http://www.automecanico.com/auto2028/suspenc12.jpg
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
2.1.2.2. Paralelogramo Deformable de Brazos Desiguales.
En este diseño el uso de un brazo superior corto y un brazo inferior más largo, montados
en posición paralela, permite que la rueda se mueva verticalmente sin variar la
inclinación del neumático entre los neumáticos delanteros, cambiando solamente la
efecto del neumático. Como se observa en la imagen.
25
Img.9.- Paralelogramo brazos desiguales.
Fuente: http://www.problemsolver.com.
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
2.1.2.3. Puntal McPherson
Consiste de un pivote de dirección y mangueta en un amortiguador grande con un
muelle helicoidal concéntrico que casi siempre es montado alrededor del amortiguador.
El puntal funciona como el brazo de control superior. El brazo inferior se conecta a la
rótula para facilitar la dirección. El resorte también puede estar montado en forma
paralela al puntal en vez alrededor como se nota en la imagen.
Además diferentes tipos de suspensión independiente incluyen el tipo de horquilla, el
tipo tirante, el tipo de brazo tirante y el tipo de brazo Semi-tirante ya que para diferentes
configuraciones son ideales y para otras no por ejemplo no es igual el trabajo que una
suspensión de camioneta realiza que el de un automóvil compacto.
26
Img.10.- Puntal McPherson.
Fuente: Conocimientos Básicos del Automóvil Por: Edgar Mayz Acosta
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
Img.11.- Despiece McPherson
Fuente: Conocimientos Básicos del Automóvil Por: Edgar Mayz Acosta
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
27
2.1.2.4. Suspensión de Horquilla
Este tipo de suspensión consiste de dos brazos, uno superior e inferior, los cuales
soportan los neumáticos, y un muñón para suspensión delantera y un eje portador
para suspensión trasera que une los brazos en conjunto. Las características de
suspensión se determinan por la longitud de los brazos superior e inferior y sus
ángulos de instalación, permitiendo así una gran cantidad de libertad en este diseño de
suspensión dándole un mayor movimiento en cuanto a altitud de recorrido se refiere.
Img.12.- Suspensión de Horquilla
Fuente: Conocimientos Básicos del Automóvil Por: Edgar Mayz Acosta
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
28
2.1.2.5. Suspensión de Tirantes
En este tipo de suspensión los amortiguadores son parte de los brazos que soportan los
neumáticos, haciendo que el espacio entre el punto de apoyo izquierdo y derecho sea
más grande y los cambios en el ángulo montante de los neumáticos debido a sacudidas y
baches en pista y se minimiza. Este tipo de suspensión es utilizado principalmente para
la suspensión delantera de carros para transporte de pasajeros de tamaño mediano.
Cuando es usado para la suspensión posterior, los brazos son de doble articulación
fijados y montados en paralelo en cada lado de la dirección en la carrocería. Este tipo de
suspensión es usado a menudo en vehículos FF.
Img.13.- Suspensión de Tirantes
Fuente: Conocimientos Básicos del Automóvil Por: Edgar Mayz Acosta
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
29
2.1.2.6. Suspensión de Brazo Tirante
Con este tipo de suspensión, los puntos de apoyo de los brazos que soportan a los
neumáticos son montados en ángulos rectos en la dirección longitudinal de la carrocería.
Img.14.- Suspensión de Brazo Tirante
Fuente: Conocimientos Básicos del Automóvil Por: Edgar Mayz Acosta
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
2.1.2.7. Suspensión de Brazos Semi-Tirantes
Este tipo de suspensión se parece al tipo de brazos tirantes, pero los puntos de apoyo
son montados inclinándolos con respecto a la dirección longitudinal de la carrocería de
tal manera que entre sus ejes de sujeción se forma un ángulo apropiado para un
funcionamiento correcto de la suspensión obteniéndose de esta manera un alta calidad
de amortiguación cuando se inicia el trabajo motriz.
30
Img.15.- Suspensión de Brazos Semi-Tirantes
Fuente: Conocimientos Básicos del Automóvil Por: Edgar Mayz Acosta
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
2.1.2.8. Suspensiones Multibrazo o Multilink
Las suspensiones multibrazo se basan en el mismo concepto básico que las mostradas
anteriormente, las suspensiones de paralelogramo deformable, es decir que el
paralelogramo está formado por los dos brazos transversales, el extremo de eje de
dirección de la rueda y el propio bastidor. La principal diferencia que aportan estas
nuevas suspensiones es que los elementos guía de la suspensión multibrazo pueden
tener anclajes elásticos mediante manguitos o esferas de goma conocidos como
pulmones de caucho. Gracias a esta variante las suspensiones multibrazo permiten
modificar tanto los parámetros fundamentales de la rueda, como la caída o la
convergencia de la misma, y es muy apropiada respeto a la estabilidad en las distintas
situaciones al usar el automóvil. Esto quiere decir que las dinámicas longitudinal y
31
transversal pueden configurarse de forma precisa y prácticamente independiente entre
sí, y que puede alcanzar un grado máximo de estabilidad direccional y comodidad.
A principios de los noventa se comenzó a instalar estos sistemas multibrazo en
automóviles de serie y a dado buenos resultados aunque había reticencias para los ejes
no móviles. Las 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 clasifica en dos grupos fundamentales:
Suspensiones multibrazo con elementos de guía transversales u oblicuos
con que funcionan de manera similar al de las suspensiones de paralelogramo
deformable.
Suspensiones multibrazo que además disponen de brazos de guía
longitudinal con un funcionamiento que se parece a los sistemas de suspensión
de ruedas tiradas por brazos longitudinales.
Como se especifica en el catalogo de ensamble mecanicavirtual.org trabajo de
suspensión doc. :
En la figura inferior se muestra en la parte izquierda un sistema multibrazo delantero y
en la derecha 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 de configuración.
32
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.
Img.16.- Suspensiones Multibrazo o Multilink
Fuente: http://www.mecanicavirtual.org/suspension3.htm
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
La suspensión trasera (figura inferior) 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 diseñadas en este tipo de configuración.
Ambos sistemas poseen como elementos elásticos muelles helicoidales y
33
amortiguadores telescópicos (5) y también barra estabilizadora. Observar que en la
disposición delantera el amortiguador va anclado a la barra inferior transversal (3)
mediante una horquilla.
Img.17.- Montaje multibrazo.
Fuente: http://www.mecanicavirtual.org/suspension3.htm
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
Img.18.- Montaje multibrazo completo.
Fuente: http://www.mecanicavirtual.org/suspension3.htm
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
34
Img.19.- Montaje multibrazo exclusivo Audi A6
Fuente: http://www.mecanicavirtual.org/suspension3.htm
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
Img.20.- Montaje multibrazo trasera Audi Quattro.
Fuente: http://www.mecanicavirtual.org/suspension3.htm
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
35
2.1.3. Suspensión neumática.
Esta suspensión se basa en el mismo principio de la suspensión convencional o
hidroneumática pasiva, Consiste en intercalar entre el bastidor y el eje de las ruedas o
los brazos de suspensión un resorte neumático.
El resorte neumático está formado por una estructura de caucho o goma sintética
reforzada con fibra de nailon que forma un cojín o balón vacío en su interior. Por abajo
está unido a un émbolo unido sobre el eje o brazos de suspensión. Por encima, va
cerrado por una placa unida al bastidor lo que permite su acción y posterior
funcionamiento.
En su funcionamiento Cuando una rueda sube o baja debido a la irregularidad del firme,
la variación de volumen provoca una variación de presión en el interior del resorte, que
le obliga a recuperar su posición inicial después de pasar el obstáculo. La fuerza de
reacción está en función del desplazamiento del émbolo y de la presión interna de aire
ya que se usa como fluido en lugar del aceite.
Este sistema necesita de una fuente de aire comprimido. Solamente puede ser utilizado
en vehículos dotados con frenos de aire comprimido, aprovechando la instalación.
Este sistema consta de dos partes como lo son:
Parte mecánica de la suspensión neumática.
Circuito de aire comprimido.
Un solo eje propulsor se encuentra apoyado en su parte inferior al eje y por la parte
superior unido al bastidor. Entre los dos anclajes del resorte neumático está colocado el
36
amortiguador para absorber las reacciones producidas por las irregularidades del
camino.
Dos ejes, los dos fuelles neumáticos actúan en cada uno de los lados del soporte
balancín que se apoya sobre el eje propulsor. El eje conducido está equipado con un
solo resorte neumático por cada lado, pero de mayor capacidad.
Dos ejes propulsores hacen que este sistema funcione y consiste en la adopción de dos
fuelles por cada lado y en cada eje.
Circuito de aire comprimido
Circuito de alimentación
La alimentación del aire comprimido es proporcionada por el compresor para el circuito
general de frenos y suspensión neumática. Éste es accionado por el motor térmico,
comprime aire, lo envía al depósito húmedo donde se elimina la humedad del aire. Este
aire llega al depósito de frenos hasta alcanzar una presión de 770 kPa primordiales ya
que se toman por seguridad.
Alcanzada esa presión de funcionamiento se interrumpe la entrada de aire al depósito de
frenos mediante una válvula limitadora y se abre una válvula de alivio que deriva el aire
a los depósitos auxiliares de suspensión donde se almacena a una presión de 1200 kPa.
El Mando de control de nivel de altura por su parte es un elemento que permite
mantener el mismo nivel de la carga independientemente de la carga. Cuando ésta
aumenta, la reacción de la válvula permite el paso de aire a los fuelles aumentando su
presión y, cuando disminuye, reduce la presión.
37
Se dispone de tres válvulas de nivel colocadas una en el tren delantero, y dos en el
trasero, una a cada lado.
El control de nivel se puede conseguir de forma manual o automática.
De forma manual es el conductor quien lo regula mediante un mando: de forma
automática, el aire pasa por la válvula solenoide a la de nivel y de esta a los fuelles
neumáticos.
Funcionamiento del circuito neumático hace que el aire procedente del compresor, pase
por el depósito húmedo para su secado, tras lo cual pasa por la válvula limitadora y la de
4 vías al circuito neumático de frenos.
Las válvulas de seguridad mantienen la presión constante del circuito.
Después, pasa el aire por una válvula de alivio que da prioridad al circuito de frenos ya
que es un sistema de mayor jerarquía, permitiendo el paso de aire al circuito de
suspensión cuando alcanza el de frenos una presión de alrededor de 1000 kPa. A la
entrada de los depósitos de suspensión, hay una segunda válvula de alivio para controlar
la presión de entrada y llenado de los mismos, estando uno de ellos dotado también de
una válvula anti retorno.
A la vez que se llenan los depósitos, el aire puede pasar por la válvula solenoide desde
la cual, en determinadas ocasiones, se puede alimentar las válvulas de nivel para regular
los fuelles neumáticos.
La válvula de accionamiento manual es pilotada eléctricamente mediante los mandos de
la cabina.
38
La instalación está dotada de racores para conexión de manómetros, realizar
comprobaciones de presión, grifos de vaciado de depósitos, filtro de aire, alimentación
de la válvula del corrector de frenado para su regulación según la carga y un silenciado.
Órganos constructivos
Válvula de alivio
Formada por una válvula de paso con su correspondiente muelle tarado. Está situada a
la entrada del circuito de suspensión. Su función es permitir el paso de aire a la
suspensión cuando el circuito de frenos tiene su presión. Por debajo de esta presión, el
aire alimenta el circuito de frenos.
La Válvula solenoide está formada por un cuerpo con unos orificios por los que circula
el aire controlados mediante un inducido combinado con la acción de una bobina. En el
circuito neumático de suspensión existen agrupadas varias en bloque, tantas como
válvulas de nivel.
Su misión consiste en distribuir el aire hacia los fuelles neumáticos a través de las
válvulas niveladoras o de nivel.
Las Válvulas de nivel están formadas por una válvula de paso fijada al bastidor unida
mediante una varilla al eje de la rueda. Mediante esta varilla se gradúa el nivel del fuelle
de la rueda. En algunos casos, incluso el de las dos ruedas del mismo eje.
Una Válvula limitadora de presión está formada por un émbolo con su correspondiente
muelle antagonista. Su función consiste en mantener la presión constante dentro de unos
márgenes.
39
Por su parte la Válvula limitadora de altura se encuentra Formada por una válvula de
paro de aire anclada al bastidor que lleva sujeta una varilla o cable móvil unido al eje.
Su misión consiste en impedir que la elevación de la plataforma resulte excesiva y
pueda perjudicar al sistema. El funcionamiento consiste en el movimiento de la varilla
permitiendo el paso de aire hacia los fuelles neumáticos o permitiendo la expulsión de
aire de los fuelles neumáticos.
Su accionamiento puede ser manual o automático en función de la carga.
Unidades autonivelante o adaptables.
Los muelles y amortiguadores son muy importantes para la seguridad y el confort en la
conducción del vehículo.
Cuando se transporta carga o remolque, el coche se inclina hacia atrás y la suspensión se
hace más esponjosa.
Los dispositivos autonivelantes están dotados con una acción interna de bombeo propia.
La energía necesaria se obtiene de los movimientos verticales de la carrocería. Cuando
el coche se mueve intervienen las suspensiones y con ella la bomba interna que aspira el
fluido hidráulico de un depósito interno y lo envía a una cámara de presión en la que
actúa un gas comprimido. Así se regula la altura, llevándola a la óptima.
El dispositivo de control de altura está integrado en el vástago de los amortiguadores.
Las unidades están constituidas por una envoltura exterior en la que hay dos cámaras:
40
La cámara de baja presión: situada en la parte inferior, funciona como depósito de
aceite y está prácticamente llena de gas a presión.
La cámara de alta presión: situada en la parte superior, está dividida en dos por un
diafragma; en la parte exterior está el gas a presión, mientras que el interior está
lleno de aceite.
Principio de funcionamiento:
La presión en el interior de las dos cámaras se iguala en vacío, pero a plena carga, la de
alta presión tiene unas 10 veces más presión que la de baja presión.
En la envoltura exterior se encuentra el cilindro del amortiguador en cuyo vástago se
encuentra el pistón con las válvulas de amortiguación. El vástago de bombeo, conectado
a la base de la unidad, se desliza por el interior del pistón hueco, formando la bomba de
aceite. En la superficie exterior del vástago hay un orificio, que funciona como sensor
de altura.
En los movimientos verticales de las ruedas, el aceite de la cámara de baja presión es
aspirado por la bomba de aceite y enviado a la cámara inferior del amortiguador y
después a la de alta presión comprimiendo el gas y elevando el coche por la extensión
del vástago.
Cuando el sensor de altura comienza a descubrirse, el aceite a presión puede fluir hacia
la cámara de baja presión, indicando que se ha alcanzado la altura óptima de marcha.
La nivelación óptima se alcanza a los 2000 metros de marcha, dependiendo de la
irregularidad del firme. Para un firme irregular, la elevación es unos 15- 20 mm mayor.
41
Eliminación de las unidades autonivelantes:
Para eliminarlas hay que quitarles la presión antes de desmontarlas por ser peligroso.
Para quitarles la presión se taladran las cámaras de alta y baja presión con un diámetro
de 1 mm y una profundidad de 8 mm. Utilizando una pantalla de protección porque por
los orificios saldrá una mezcla de gas y aceite a presión.
2.1.4. Suspensión pilotada electrónicamente.
2.1.4.1. Suspensión convencional pilotada.
Los amortiguadores pueden ser blandos, absorbiendo las vibraciones, o duros, para
mayor estabilidad en curvas y altas velocidades.
La suspensión pilotada e inteligente ofrece distintos niveles de rigidez ya que ajusta sus
componentes de acuerdo a las necesidades del usuario de esta manera tenemos lo
siguiente:
Suspensión controlada: que está formada por un amortiguador convencional o
normal que en conjunto adicional posee dos electroválvulas accionadas por un
calculador electrónico. El funcionamiento está basado en el peso no calibrado
variable del paro de aceite del amortiguador, controlado por una válvula
electromagnética. Permite la elección de tres tipos de suspensión: suave, medio
y firme.
Suspensión inteligente: se ponen elementos electrónicos en distintas partes del
coche que envían información a una centralita electrónica o microcontrolador,
42
mediante un programa preestablecido, actúa automáticamente sobre la
suspensión controlando sus funciones como la rigidez.
El principio de funcionamiento se divide de igual manera en dos partes: La electrónica
y la mecánica es decir amortiguadores y dos electroválvulas parecidas a la anterior pero
totalmente controlada desde el ECU.
Como se especifica en el MANUAL CEAC DE ENSAMBLAJE Y SUSPENSIONES:
La parte electrónica utiliza los sensores que mandan información tal como el ángulo de
giro y la velocidad de rotación del volante, posición del acelerador, velocidad del
vehículo, porcentaje de frenada y desplazamiento vertical de la carrocería. Estas
informaciones son contrastadas por el calculador con las medidas de su programa. Si se
sobrepasa alguno de sus valores provoca una toma de decisiones que afecta a las
electroválvulas modificando los orificios calibrados del amortiguador.
Además tienen como órganos constructivos cuatro elementos de suspensión McPherson
con la diferencia de que el amortiguador cambia su resistencia al movimiento del
muelle por medio de dos electroválvulas haciendo de este más rígido o blando.
El funcionamiento del amortiguador de contra peso o tarado variable que realiza el paso
de un tipo de suspensión a otra se realiza mediante las electroválvulas de los
amortiguadores. El amortiguador está formado por dos cámaras más una tercera
complementaria unida mediante pequeños orificios a una de las cámaras y a la otra
mediante dos electroválvulas que son activadas por el calculador. Las dos primeras
cámaras van unidas mediante un orificio en el émbolo tarado de la siguiente manera.
43
Cuando se necesita la configuración Suave: la electroválvula de mayor caudal es
abierta y la de menor caudal es cerrada.
Cuando se necesita Medio: la electroválvula de mayor caudal es cerrada y la de menor
caudal es abierta
Cuando se necesita Deportiva: Las dos electroválvulas son cerradas así las
electroválvulas no intervine en el trabajo de suspensión, esta toma una altura adecuada
para que el auto se acerque al piso haciéndolo seguro para las velocidades de
conducción deportiva o de pista.
Este sistema tiene además 5 Captadores o sensores en conjunto con el calculador:
1.- Captador de ángulo y velocidad o acelerómetro de rotación del volante que se trata
de un captador de ángulo, de tipo óptico que es colocado en la columna de la dirección
y señala la velocidad, el sentido, el tiempo en que se realiza el giro y el punto de línea
recta y acciona el estado firme en función del giro.
2.- Captador de recorrido del pedal acelerador que por su parte es una resistencia
variable o potenciómetro, cuyo cursor es accionado por el acelerador. señala las
variaciones del pedal mediante una señal de rampa que hace pasar al estado firme
cuando lo cree conveniente.
3.- Captador de presión de frenos este es un manocontacto accionado por el pedal de
freno en su sección mecánica. En una frenada en seco o abrupta informa al calculador
que impone el estado firme de la suspensión ya que en este sentido se requiere de
estabilidad.
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4.- Captador de velocidad está montado sobre el velocímetro, es de efecto Hall. En
función la velocidad, se cambia la estabilidad de la suspensión.
5.- Captador de desplazamiento de carrocería que está basado en el mismo principio que
el captador del volante es decir esta comandado con acelerómetros. Según el estado de
la carretera pasa de un estado a otro de suspensión.
Interruptor de información suplementaria es colocado en el salpicadero, permite
imponer un estado permanente manualmente este elemento es adicional a los captadores
o sensores del sistema en general.
2.1.4.2. Suspensión convencional auto-nivelante pilotada.
Solamente es usado en el tren trasero con la diferencia respecto al sistema de suspensión
convencional pilotada electrónicamente es la incorporación de un grupo de válvulas en
los amortiguadores compuesto por:
1.- Una válvula de modulación diferenciada, que regula la altura en función de la carga.
2.- Una electroválvula de amortiguación variable accionada por el calculador.
Según la carga, se regula la altura y según los sensores de frenado, aceleración, ángulo y
velocidad de giro de la dirección y velocidad del vehículo, el calculador electrónico
varía el tarado de los amortiguadores.
En cuanto al Circuito hidráulico no admite ningún tipo de elección sobre el mismo por
parte del conductor y solo reacciona mediante las variaciones de carga manteniendo la
altura constante del vehículo.
45
Está compuesta por una bomba de aceite y su depósito de alimentación o reservorio de
aceite hidráulico. La bomba envía el aceite necesario para la regulación de altura y los
ruidos los absorbe un resonador.
Esta Bomba de aceite es de tipo volumétrico, formada por dos pistones contrapuestos y
unida generalmente a la bomba de la servodirección y accionada mediante una correa o
banda por el motor.
Por otra parte el Resonador situado a la salida de la bomba, está formado por una
cavidad que atenúa los ruidos de la bomba. Las pulsaciones de la bomba influyen a las
canalizaciones y son absorbidas por una tubería dilatable para evitar errores de rodaje.
Además los reservorios hidráulicos equilibran los volúmenes de aceite durante la
distensión y compresión de los amortiguadores. El espacio reservado al aceite está
conectado al amortiguador por un racor y a su vez al regulador de altura. En la
compresión, el aceite pasa a los acumuladores comprimiendo el nitrógeno y, en la
distensión es empujado a los amortiguadores.
De esta manera el Regulador de altura mantiene le carrocería del vehículo a una altura
determinada mediante un varillaje.
El regulador está fijado al bastidor y conectado a la suspensión, enviando aceite a los
amortiguadores cuando se carga el vehículo, y descargándolos de aceite cuando se le
quita la carga.
Los Amortiguadores posteriores son amortiguadores convencionales formados por un
cilindro unido al eje de las ruedas y un émbolo unido al bastidor. Como elemento
46
elástico tiene un muelle y como fluido el aceite que regula la altura y ajusta la
amortiguación en función de la carga.
Una Válvula moduladora está formada por una válvula de pistón y un muelle tarado que
modifica la sección del orificio. Está situada entre el amortiguador y el acumulador.
Permite el paso de aceite en los dos sentidos pero gradúa el tarado de los
amortiguadores.
En funcionamiento el pistón regula siempre la sección del conducto permitiendo al
aceite el evitar las válvulas u obligándole a pasar por estas. Sobre el pistón ejercen dos
fuerzas, la del muelle que obliga a dejar libre el conducto, y la de la presión del aceite
que obliga a cerrar el conducto. Si la presión del sistema auto-nivelante es baja, no
vence la fuerza del muelle y el conducto queda abierto. Si la presión es alta, vence la
presión del muelle y obliga al aceite a pasar por las válvulas provocando una respuesta
rígida de la suspensión.
La electroválvula controlada por el calculador electrónico. Puede tener un ajuste suave
o rígido de amortiguación y su funcionamiento en condiciones de ajuste suave se
configura para cuando la electroválvula está abierta, la bobina es alimentada y el pistón
es levantado dejando libre el conducto. En condiciones de ajuste rígido, la bobina no
está alimentada, por esto la válvula permanece cerrada y el pistón cierra el conducto
empujado por el muelle. El aceite es obligado a pasar por las válvulas tanto hacia el
acumulador como hacia el amortiguador. La válvula anti vacío evita la formación de
vacío en las válvulas para mantener el volumen necesario de aceite para usarse en el
momento en que la configuración lo necesite.
47
2.1.4.3. Suspensión hidroneumática pilotada.
Tiene un funcionamiento de forma activa, denominada también suspensión hidractiva.
No solo varía la dureza del amortiguador, sino también el tarado del muelle,
permitiendo la elección entre dos estados de suspensión: sport y auto.
En posición sport pasa a un estado confortable adquirido por la elección del conductor;
en la posición auto, la suspensión actúa de forma inteligente, pasando de un estado a
otro.
La suspensión hidractiva como la llamaremos de ahora en más se divide en dos partes,
una electrónica y otra hidráulica.
Como se especifica en el MANUAL CEAC DE ENSAMBLAJE Y SUSPENSIONES:
La parte electrónica utiliza los sensores que mandan información tal como el ángulo de
giro y la velocidad de rotación del volante, posición del acelerador, velocidad del
vehículo, frenada y desplazamiento vertical de la carrocería, estas informaciones son
contrastadas por el calculador con las medidas de su programa. Si se sobrepasa alguno
de sus valores provoca una toma de decisiones que afecta a las electroválvulas
modificando los orificios calibrados del amortiguador además la parte hidráulica actúa
sobre el estado de rigidez de la suspensión mediante un regulador que está formado por
una esfera y dos amortiguadores por cada eje dispuestos de tal forma que puedan ofrecer
dos estados de suspensión.
En su funcionamiento:
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1.- Una esfera adicional por eje más para obtener una flexibilidad variable, la
flexibilidad varía también en función de la cantidad de nitrógeno contenido en las
esferas. Se añade una tercera esfera integrada en el circuito según las condiciones de
carga y rodaje convencional.
2.- Principio de funcionamiento elástico se aplica cuando la tercera esfera está integrada
en el circuito trabaja de tal manera que el volumen total de gas es equivalente a la suma
de los volúmenes de gas de las tres esferas. Al ser mayor el volumen de gas, las
compresiones quedan repartidas entre las tres esferas y es más flexible.
3.- Principio de funcionamiento rígido para esto la esfera adicional está separada del
circuito y el volumen se reduce haciéndose más rígido.
4.-Dos amortiguadores más por eje, situados en cada una de las esferas adicionales para
obtener una amortiguación variable.
En su construcción la suspensión hidractiva incluye todos los órganos de la suspensión
hidroneumática con el mismo funcionamiento a demás de un regulador de rigidez
formado por una esfera, dos amortiguadores y una electroválvula. En cada eje hay una
electroválvula, acoplada al regulador de rigidez, a la que la llega una información
eléctrica enviada por el calculador que la transmite al regulador de rigidez el cual indica
el paso de un estado a otro de la suspensión además La electroválvula tiene dos
posiciones de trabajo.
1.- Posición de reposo y retorno al depósito: el bobinado no recibe alimentación
eléctrica. La aguja se mantiene sobre su asiento por acción del muelle y la utilización
está comunicada con el depósito. Corresponde a la posición firme de la suspensión.
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2.- Posición activada y alimentación de alta presión: el bobinado recibe alimentación
eléctrica y la aguja cierra el retorno al depósito, comunicando la alta presión con la
utilización. Corresponde al reglaje elástico de la suspensión.
2.1.4.4. Suspensión neumática pilotada.
Tiene los mismos órganos que cualquier suspensión neumática y adicional el un
regulador electro neumático que contiene en su interior las válvulas de solenoide o
electroválvulas que están controladas por el calculador electrónico.
Funciona cuando la carga aumenta, el resorte se comprime, baja la carrocería, el
calculador electrónico lo detecta y permite el paso de aire al fuelle elevando la
carrocería.
Cuando se descarga el vehículo, la carrocería sube y la válvula de nivel se lo indica al
calculador que abre el paso de aire para vaciar los fuelles y devolver el altura al
vehículo.
En la disposición de los elementos sobre el vehículo, el sistema de suspensión está
formado por el depósito auxiliar el regulador electro neumático que contiene en su
interior las electroválvulas unidas a los fuelles uno para cada eje y al corrector de freno.
El mando a distancia situado en el salpicadero permite al conductor elevar o descender
la altura del vehículo.
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En su construcción tenemos que: Como lo explica el MANUAL ITA DE SISTEMAS
ACTIVOS:
El Regulador electro neumático incorpora tres válvulas y tres electroválvulas. Dos
válvulas alimentan a los fuelles, cada una a uno. La tercera cumple dos funciones
diferentes: la alimentación de aire del regulador electro neumático y el vaciado de los
fuelles cuando se quiere bajar la altura del vehículo. El calculador alimenta las tres
electroválvulas. El regulador funciona así: la tercera válvula recibe el aire del depósito,
el calculador ordena la entrada de aire, el regulador accione el bobinado de la
electroválvula 5 y ésta coloca la tercera válvula en posición abierta, pasando el aire a los
fuelles dependiendo de las otras dos válvulas que funcionan a través de las otras dos
electroválvulas recibiendo, éstas, órdenes del calculador. Cuando hay que descargar aire
de los fuelles, se desconecta la electroválvula 5 y la válvula 3 deja el fuelle comunicado
con la atmósfera hasta alcanzar el nivel de altura óptimo, activando la electroválvula 5.
Además el Mando a distancia está unido al calculador y permite al conductor regular la
altura.
El Captador de nivel está unido por un extremo a una varilla cuyos movimientos por la
variación de altura se transforman en señales eléctricas enviadas al calculador.
Los Dispositivos de limitación del balanceo se utilizan barras estabilizadoras que se
colocan tanto en el eje delantero como en el trasero, enlazando los sistemas de
suspensión del mismo eje, limitando la diferencia angular entre los brazos derecho e
izquierdo oponiéndose a la inclinación del vehículo. A mayor rigidez mayor eficacia
antibalanceo y menor flexibilidad y confort.
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Como se observa en el MANUAL DE ENSAMBLES DE SISTEMA CITROËN:
El control activo de balanceo (SC/CAR) aunque independiente, se añade a los efectos
producidos por la suspensión hidractiva. Mantiene la carrocería horizontal, al igual que
las ruedas, ganando adherencia además las leyes de cambio de estado de la suspensión
hidractiva han sido adaptadas, con pasos más frecuentes al estado sport, para limitar los
movimientos y las amplitudes de cabeceo en una carrocería sobre la que se ha suprimido
los movimientos de balanceo.
Utiliza dos subsistemas independientes para combatir el balanceo:
Conmutación anticipada entre dos estados de rigidez de la barra estabilizadora.
Corrección del ángulo de inclinación.
Funciona en trayectoria recta, el cilindro hidráulico está comunicado con la esfera, así
no actúa la barra estabilizadora directamente. Al iniciar una curva se interrumpe esa
comunicación y la barra estabilizadora actúa de manera rígida.
Cuando la carrocería se inclina más de 0,3°, el cilindro recibe o expulsa aceite a presión
estirándose o encogiéndose, aplicando una fuerza en sentido inverso a la inclinación de
la carrocería.
Como se observa en el MANUAL DE ENSAMBLES DE SISTEMA CITROËN:
“El sistema SC/CAR es un complemento a la suspensión hidractiva, recurre a la
inteligencia de la electrónica y a la fuerza de la hidráulica para mantener el vehículo en
horizontal. Está formada por una parte electrónica, una hidráulica y otra mecánica.”
52
Como se aprecia nuevamente en el MANUAL DE ENSAMBLES DE SISTEMA
CITROËN:”La parte electrónica está formada por captadores, un calculador con un
programa preestablecido y una electroválvula del regulador SC/CAR sobre la que
actúa.”
La parte hidráulica está formada por el aceite a presión de la dirección frenos y
suspensión. Se constituye de un cilindro hidráulico delantero izquierdo que une el brazo
de suspensión delantero izquierdo y la barra estabilizadora; un cilindro hidráulico
trasero derecho que une ese brazo y la barra estabilizadora; una esfera que da elasticidad
situada en la parte trasera central formando conjunto con la electroválvula y el
regulador; Un corrector comandado por bieletas, que provoca el accionamiento de los
cilindros para mantener la carrocería en horizontal. Está fijado sobre el puente
delantero; y un acumulador de líquido para el propio sistema.
La mecánica del sistema está compuesta de una barra estabilizadora delantera, otra
trasera y un conjunto de bieletas y resortes que aseguran la unión entre los dos brazos de
suspensión delanteros y correctores SC/CAR.
El mando mecánico de balanceo da la orden necesaria para mantener la carrocería
horizontal durante una curva.
Como se observa en el MANUAL DE ENSAMBLES DE SISTEMA CITROËN:”Los
movimientos oscilantes de los brazos se transforman en movimientos rectilíneos
mediante las bieletas y una diferencia de 0,3° de los ángulos de los brazos delanteros
provoca el movimiento del eje corrector SC/CAR.”
53
El Corrector del balance es el encargado de añadir o retirar el aceite de los cilindros con
el fin de equilibrar la carrocería. Sólo debe actuar en solicitaciones importantes para
privilegiar el confort.
Es un distribuidor de dos vías que según la posición de su eje pone en comunicación la
admisión con la utilización de los cilindros, la utilización de los cilindros con el retorno
al depósito o aísla la utilización de los cilindros.
El autor especifica en su MANUAL DE ENSAMBLES DE SISTEMA CITROËN:
- Tren delantero:
El cilindro SC/CAR permite inclinar la carrocería con relación al suelo para obtener el
comportamiento natural deseado. Éste cilindro une la barra estabilizadora al elemento
de suspensión delantero izquierdo asegurada esta unión en el lado derecho mediante una
bieleta de longitud fija y en el izquierdo por un elemento de longitud variable.
Hidráulicamente el cilindro puede presentar tres estados diferentes:
Unido a la esfera de regulador SC/CAR = mayor elasticidad en línea recta.
Completamente aislado = asegura la rigidez al inicio de la curva.
En unión con la fuente de presión = mantiene la carrocería horizontal en giros
pronunciados.
- Tren trasero:
El cilindro SC/CAR permite inclinar la carrocería con relación al suelo para obtener el
comportamiento natural deseado. La barra estabilizadora está fijada sobre el eje trasero.
54
Éste cilindro une la barra estabilizadora con el brazo de suspensión trasero derecho
asegurada esta unión en el lado izquierdo mediante una bieleta de longitud fija y en el
derecho por un elemento de longitud variable.
Hidráulicamente el cilindro puede presentar tres estados diferentes:
Unido a la esfera de regulador SC/CAR = mayor elasticidad en línea recta.
Completamente aislado = asegura la rigidez al inicio de la curva.
En unión con la fuente de presión = mantiene la carrocería horizontal en giros
pronunciados.
- Control de balanceo ARS:
En este sistema se sustituye la barra estabilizadora convencional por una barra activa
que está formada por dos semibarras conectadas entre sí mediante un motor hidráulico.
Si éste permanece en reposo, las dos semibarras se mueven de forma independiente, no
afectando al confort.
Cuando el coche entra en una curva, el motor colocado entre las dos semibarras de un
mismo eje, actúa ejerciendo la fuerza necesaria para unirlas formando una barra
estabilizadora rígida.
El calculador recibe información mediante los sensores de velocidad del vehículo,
posición y ángulo de giro del volante.
A partir de estos parámetros, el calculador ordena a un grupo hidráulico que contiene las
electroválvulas. Recibe presión de una bomba y la envía al motor hidráulico a través del
acumulador.
55
En función del paso de aceite al motor hidráulico, éste ejercerá más o menos fuerza
sobre las Semi-barras. Así se puede variar la dureza de las barras estabilizadoras.
En funcionamiento los sensores mandan la información a las electroválvulas tras
detectar la inclinación del vehículo. Acciona la bomba y permite el paso de
líquido a través de éstas hacia los motores hidráulicos con lo que la fuerza entre
las barras estabilizadoras va aumentando y la rigidez de la barra estabilizadora
también.
2.1.5. Suspensión activa
Como explica en su estudio la Mech. Eng. Universidad Nacional de Rosario, Argentina,
2005:
Las suspensiones activas se componen de un sistema hidráulico o neumático, capaz de
generar fuerzas para compensar el balanceo y el cabeceo del vehículo. Un computador
se encarga de recoger los datos tomados por sensores distribuidos estratégicamente para
poder enviar las señales adecuadas a los actuadores, y que éstos actúen de forma que se
mantenga un nivel máximo de estabilidad.
La principal ventaja de la suspensión activa frente a la suspensión pasiva es que la
suspensión activa permite un control de cada rueda independiente. Gracias a este control
se consigue mayor adherencia del vehículo al terreno, con lo que se aumenta la
seguridad en la conducción.
La principal desventaja de la suspensión activa es su elevado coste, principalmente para
el control sobre altas frecuencias, cuya implementación resulta demasiado cara, por lo
que es inviable en vehículos de serie.
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Describe el autor del Manual Citroën De Ajustes y Calibración de Suspensiones pasivo
y activo:
La suspensión activa o suspensión inteligente utiliza un sistema hidroneumático que
administra la presión en cada uno de las cuatro alas de la suspensión. Esta suspensión
nunca utilizaba resortes: cuatro cilindros hidráulicos uno por rueda acompañados por
un tanque que formará parte crucial en el sistema. Aquí es donde entra el factor
electrónico, lo que hace esta suspensión "inteligente" o controlada inteligentemente.
El tanque y los 4 cilindros son conectados a unas electro válvulas que a la vez son
manejadas por una computadora, que de por sí está programada por los ingenieros del
equipo o casa automotriz. Esta computadora maneja y distribuye todas las formas de
presiones que debe recibir cada uno de los cilindros que hacen el papel de resortes del
auto.
Pero para que esta computadora sepa cuándo y cómo actuar, debe estar conectada a
unos sensores que le indicarán cada variación de altura del auto o presión de las llantas
debido a las imperfecciones de la pista es algo parecido a cómo se comporta un
sismógrafo.
Si seguimos con el ejemplo de la variación de presiones entre las llantas delantera
izquierda y trasera derecha, éstos sensores le mandan un mensaje a la computadora
detectando la anomalía, y ésta automáticamente envía una respuesta a las electro
válvulas (que administran el paso del líquido a través del sistema) haciendo que dejen
pasar líquido a cada uno de los cilindros que requieran, hasta que el nivel del auto
respecto al suelo sea el óptimo; es decir, hasta que el auto parezca una tabla durante el
movimiento y que en términos simples se diría simplemente que este nivelado.
En el ejemplo, la presión del líquido la recibiría el cilindro de la rueda delantera
57
izquierda. Todo este proceso tomaba apenas milésimas de segundo. En la práctica
resulta impresionante ver al coche comportarse como una tabla al tomar una curva.
Nadie puede dudar de la importancia de este sistema que a simple vista parecía tener
vida propia. Pero los altísimos costos de los sistemas electrónicos hicieron que las
brechas entre los equipos grandes y los chicos de la categoría reina se agrandaran y las
velocidades aumentaran peligrosamente, y ante esto la FIA no encontró otra solución
que eliminarlos definitivamente para 1994 de sus campeonatos principales y carreras.
De acuerdo con el autor Germán Filippini, Estudio del comportamiento dinámico de
vehículos terrestres mediante bond graphs:
Aunque la suspensión inteligente no desapareció del mercado, la masificación de ésta
entre los autos de calle nunca se realizó. Son pocos los fabricantes que se atreven a
emplear esta tecnología en sus modelos de serie como Alfa Romeo y Citroën pero
quien sabe algún día la tengamos entre nosotros con mayor frecuencia.
De acuerdo con el autor anterior Germán Filippini, Estudio del comportamiento
dinámico de vehículos terrestres mediante bond graphs: Para resolver el inherente
conflicto entre el soporte de carga efectivo, el confort del vehículo, al mismo tiempo
que se mantiene un contacto suficiente entre neumáticos y se elimina el balanceo en
curva y cabeceo en la frenada, se desarrolla la suspensión activa.”
Para entrar un poco más en detalle de la base de la suspensión activa tenemos que
resaltar que el actuador principal del sistema es el amortiguador ya que de este
dependerá la estabilidad y hacia él se dirigirá el control de estabilidad del auto.
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La suspensión activa no funciona sola ya que cuenta además con aliados importantes
dentro del campo de seguridad activa.
2.1.5.1 Seguridad Activa
Tomando el documento de seguridad vehicular-Seguridad Activa.doc.:
La seguridad activa es la encargada de evitar, dentro de lo posible, situaciones de riesgo
que pueden provocar accidentes.
Existen variados equipamientos de estabilidad que se pueden incorporar a un vehículo,
los cuales son descritos en detalle en las siguientes hojas. Sin embargo, el diseño inicial
del vehículo es uno de los factores más influyentes en su estabilidad,
independientemente de los elementos adicionales que incorpore. Dinámicamente, en la
estabilidad de un vehículo tienen especial relevancia la posición su centro de gravedad y
la distribución del peso entre los dos ejes. Mientras más bajo esté el centro de gravedad
y más uniforme sea la distribución del peso entre sus ejes, mayor será el límite de
adherencia del vehículo. Otros elementos de importancia son la geometría de la
suspensión del vehículo, el tipo de neumáticos o el sistema de frenos.
Es importante tener estos elementos en cuenta antes de hacer un juicio sobre la
estabilidad de un vehículo sólo al leer su listado de equipamiento de seguridad activa.
Probablemente, un todoterreno provisto de una extensa batería de elementos
electrónicos de estabilidad no estará a la altura en comportamiento dinámico en
pavimento de un sencillo compacto, ya que se verá penalizado por su elevado centro de
gravedad, unas suspensiones y neumáticos diseñados para circular por terrenos
escarpados, y su mayor peso.
- Sistema antibloqueo de frenos (ABS)
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El bloqueo de las ruedas es una situación crítica puesto que limita la capacidad de
control del automóvil por parte del conductor. Esta situación conlleva una pérdida de
estabilidad de marcha y derrape del vehículo, produce un aumento de distancia y tiempo
de frenado, y hace que se pierda progresividad en la frenada. Si el bloqueo se produce
en las ruedas traseras, el vehículo derrapa tendiendo a cruzarse en la carretera, y si
ocurre en las ruedas delanteras, el vehículo continúa en línea recta dejando inoperante el
sistema de dirección.
La función que ejerce el sistema ABS (Antilock Brake System) es la de dosificar el
esfuerzo de frenada adecuándolo a las condiciones de adherencia en cada una de las
ruedas, de manera que nunca se llegue al bloqueo de ninguna rueda. Los dispositivos de
freno antibloqueo son capaces de dar una respuesta apropiada a la pérdida de adherencia
y, en consecuencia, suprimir todo riesgo de pérdida direccional y de estabilidad del
vehículo en la frenada. Además, regula la presión aplicada al líquido de frenos sobre
cada rueda en función de la adherencia de la misma con el suelo y del esfuerzo ejercido
por el conductor sobre el pedal, limitando la fuerza de frenado en ellas a un valor
inferior al del bloqueo.
Por ejemplo, si pasamos con nuestro vehículo por un charco de aceite de manera que
una de las ruedas como se ve en la figura. Queda en contacto con este líquido y
frenamos, la rueda izquierda rodará sin resbalar, lo cual constituye su normal
funcionamiento, pero la rueda derecha debido al contacto con el aceite tenderá a
resbalar, lo que produce una clara inestabilidad. Es por esto, que el sistema ABS dejará
de frenar esta rueda, con el fin de que deje de resbalar y se logre nuevamente la
estabilidad.
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Img.21.- Ejemplo de funcionamiento sistema ABS
Fuente: www.google.com seguridadvehicular-Seguridad Activa.doc
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
En resumen, el sistema antibloqueo de frenos aporta tres ventajas principales desde el
punto de vista de la seguridad activa:
Mayor eficacia sobre superficies resbaladizas (agua, nieve, hielo) ya que la
detención del vehículo se consigue en un tiempo y distancia menores. En el caso de
la frenada sobre pavimento seco se obtienen valores menores con este sistema
aunque muy similares a los obtenidos sin él.
Mejor estabilidad puesto que al no bloquearse las ruedas, se tiene un control
total de la dirección del vehículo. De hecho, la mayor ventaja del ABS sobre
pavimento seco no es la distancia de frenado sino que permite al conductor
mantener el control direccional del vehículo durante el frenado, lo que en muchas
situaciones será más importante que parar en una distancia determinada.
Frenada más progresiva al no bloquearse las ruedas, se tiene un control total de
la frenada, que es función directa de la fuerza aplicada al freno por el conductor.
61
Para darle un adecuado uso el sistema de frenos ABS es importante seguir los consejos
que se describen a continuación:
Debe mantener su pie en el freno en situaciones de frenado de emergencia.
Mantenga una presión firme y continua sobre el pedal del freno mientras trata de
hacer que el ABS en las cuatro ruedas del vehículo funcione adecuadamente. No hay
que despegar el pie del pedal del freno hasta que el vehículo se haya detenido.
Tampoco hay que solicitar en exceso el freno. En el caso de que se trate de un
vehículo con ABS únicamente en las ruedas traseras, puede que las ruedas
delanteras se bloqueen, tal como sucede con los frenos convencionales. Si ello
sucediera, el conductor debería soltar ligeramente el pedal del freno en la presión
justa para que éstas volvieran a girar y con ello no se perdiera la dirección del coche.
Debe practicar el conducir con ABS en un estacionamiento vacío o en un área
abierta. La práctica ayuda a los conductores a acostumbrarse a las pulsaciones o
ruidos que pueden ocurrir cuando el ABS está activado.
No debe conducir un vehículo equipado con ABS más agresivamente que uno
que no lo tenga.
No debe bombear los frenos en un frenado de pánico o repentino. El sistema
ABS bombea los frenos automáticamente, mucho más rápido, y permite un mejor
control de la conducción.
Por otra parte tenemos.
Sistema de control de tracción (TCS)
El TCS (Tracción Control System en inglés) consiste en un sistema muy similar al ABS,
pero no actúa en casos de frenado, sino en casos de excesiva aceleración. Cuando la
potencia transmitida al eje de la tracción es superior a la admisible por el rozamiento
62
entre las ruedas y el pavimento, se produce un deslizamiento y el vehículo pierde
motricidad y control. Este sistema busca la mejor motricidad del vehículo para evitar el
patinado de los neumáticos sobre firme deslizante o bajo una fuerte aceleración. Utiliza
los mismos elementos que componen el sistema de frenos antibloqueo.
Img.22.- Sistema de control de tracción
Fuente: www.google.com seguridadvehicular-Seguridad Activa.doc
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
El diferencial que equipan todos los vehículos que permite diferencias de giro entre las
ruedas motrices de un mismo eje, lo cual es beneficioso cuando el vehículo gira. En las
curvas, las ruedas que van por la parte exterior recorren una trayectoria más larga que
las que van por el sector interno, con lo que se produce una diferencia de giro que el
diferencial es capaz de absorber.
Sin embargo, este sistema no es el más adecuado para repartir la tracción sobre
superficies resbaladizas. Supongamos que una de las ruedas tractoras está sobre asfalto
mojado y la otra sobre asfalto seco. Al momento de acelerar con decisión, la rueda sobre
asfalto mojado patinaría y, por acción del diferencial, recibiría toda la fuerza motriz,
mientras a la rueda que puede transmitirla se le elimina por completo esta fuerza. La
consecuencia de este hecho es el derrape una rueda del vehículo sin que este tracciones
y comience su marcha. El sistema de control de tracción permite corregir esta situación
63
a través del frenado de la rueda que derrapa, con lo que la fuerza motriz
automáticamente se transmite a la otra rueda.
La otra situación en que este sistema es útil ocurre cuando las dos ruedas del eje de la
tracción pierden adherencia. En este caso, el TCS trata de igualar la velocidad de giro de
los dos ejes del vehículo, ya sea frenando las ruedas motrices o actuando sobre la
gestión electrónica del motor para reducir su potencia.
Sistema de control de estabilidad (ESP) (incluye ABS y TCS)
Llamado programa electrónico de estabilidad o Electronic Stability Program en inglés,
este sistema mejora las prestaciones del vehículo en cualquier combinación de las tres
situaciones básicas de la conducción: aceleración, frenado y curva.
Los ESP reconocen eficazmente cuando un conductor puede perder el control del
vehículo y activan los frenos individualmente en cada rueda, además de reducir el par
motor para ayudar a mantener la estabilidad. El sistema se compone de sensores de
velocidad, de aceleración y de giro del volante, entre otros, junto con actuadores en los
frenos para cada rueda y un procesador que analiza la dinámica del vehículo más de 100
veces por segundo.
Cuando se realiza una maniobra brusca o a elevada velocidad en un vehículo, pueden
producirse dos situaciones: el subviraje y el sobreviraje. El subviraje ocurre cuando
deslizan las ruedas del eje delantero en una curva, provocando que el vehículo tienda a
seguir derecho realizando una trazada más amplia que la determinada por su conductor.
El sobreviraje, por su parte, corresponde al deslizamiento del eje trasero del vehículo en
una curva. En estas circunstancias, el eje trasero tiende a girar más que el resto del
vehículo lo que podría provocar un trompo.
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Img.23.- Acción del ESP ante subviraje y sobreviraje
Fuente: www.google.com seguridadvehicular-Seguridad Activa.doc
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
El sistema ESP permite controlar, siempre dentro de los límites de la física, las
situaciones anteriores mucho mejor que un conductor promedio. Por ejemplo, si en una
curva hacia la derecha se produce sobreviraje y el vehículo comienza a realizar un
trompo, el sistema interviene frenando la rueda delantera izquierda, creando de esta
forma una fuerza que contrarresta el sobreviraje y permite estabilizar el vehículo. Por
otro lado, si en la misma curva anterior se produce subviraje, el ESP frena la rueda
trasera derecha de manera que el vehículo mantenga la trayectoria escogida por su
conductor. En casos extremos, el sistema también puede reducir el par motor con el
objetivo de disminuir la velocidad, a través de la gestión electrónica del motor.
El Sistema distribución automática de frenado (EBD) (Electronic Brake Distribution)
representa un perfeccionamiento del sistema ABS y proporciona una extraordinaria
estabilidad al frenar bruscamente en curvas, regulando individual y electrónicamente la
65
presión de frenado en cada una de las cuatro ruedas. Este sistema utiliza la
infraestructura de los frenos antibloqueo, a la que agrega un sensor del ángulo de la
dirección y un control sobre la gestión del motor.
En un vehículo convencional se permite la independencia en el frenado de los ejes
delantero y trasero, de manera que las ruedas delanteras efectúen la mayor parte del
trabajo producto del mayor peso que reciben cuando se frena. Sin embargo, la
adherencia de las ruedas, el nivel de carga o realizar una curva modifican la cantidad de
frenado que puede transmitir cada rueda al pavimento. Además, en un mismo eje no hay
independencia de frenado entre las dos ruedas, con lo que las dos transmiten la misma
cantidad de frenada al pavimento. Este hecho no supone ningún inconveniente si el
vehículo frena cuando circula en línea recta, aunque la situación cambia si el frenado se
produce en una curva.
Cuando un vehículo está trazando una curva, las ruedas que van por el exterior de ella
deben soportar un mayor peso debido a la acción de la fuerza centrífuga sobre la masa
del vehículo. Por esta razón, las ruedas que van por el exterior de la curva pueden
transmitir una mayor cantidad de frenada sin perder adherencia que las interiores. Si el
vehículo cuenta con EBD, el sistema permite en estas circunstancias la independencia
en la cantidad de frenada que se envía a cada rueda, con lo que se obtiene una mayor
eficacia en el frenado al aprovechar al máximo la adherencia de cada rueda.
Con este sistema se logra la independencia total del frenado de las cuatro ruedas,
logrando una frenada óptima.
Adicional a este existe el Sistema de asistencia a la frenada (BAS), Se ha demostrado
que en situaciones de frenada de emergencia, la mayoría de los conductores comienzan
presionando el freno con poca presión y luego la van aumentando. Este comportamiento
66
generalmente desencadena distancias de frenado mayores a las que se podrían haber
conseguido frenando apropiadamente. El comportamiento ideal en una frenada de
emergencia es justo el contrario: inicialmente se debe pisar con decisión el pedal del
freno, y luego ir soltando si es necesario.
El sistema de asistencia a la frenada (Brake Assistant System) es un sistema electrónico
que interpreta el comportamiento del conductor, e inicia un frenado a fondo cuando
identifica una situación de emergencia, lo que hace reducir la distancia de frenado
sustancialmente. Para realizar la frenada el sistema guarda en un acumulador líquido de
freno, el cual se abre para provocar la sobrepresión en la frenada cuando el sistema lo
determina.
En algunos vehículos equipados con este sistema, cuando se detectan frenadas de
emergencia se encienden automáticamente los intermitentes, de manera de avisar a los
demás conductores que el vehículo se detendrá bruscamente.
2.1.5.2. Sistema de suspensión activa o adaptativa
El sistema de suspensión activa se presenta como la respuesta a la necesidad de
desarrollar vehículos seguros y capaces de combinar elevados niveles de confort,
control y maniobrabilidad.
Este sistema resuelve el clásico conflicto entre confort y estabilidad, manteniendo un
contacto suficiente entre neumáticos y eliminando tanto el balanceo en curva como el
cabeceo en la frenada.
67
Img.24.- Sistema de suspensión activa o adaptativa
Fuente: www.google.com seguridadvehicular-Seguridad Activa.doc
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
Al estudiar los Componentes del sistema de suspensión activa tenemos que el sistema
se compone de actuadores hidráulicos que reemplazan en algunos casos al conjunto
muelle-amortiguador de cada rueda, junto con bombas, sensores, servoválvulas y la
unidad de control electrónico. Esta unidad monitorea constantemente el perfil de la
carretera y envía señales eléctricas que controlan las suspensiones delantera y trasera.
De esta forma, con el sistema de suspensión activa se consigue que el comportamiento
de la suspensión sea el apropiado para cada circunstancia de la conducción.
68
Img.25.- Acción del sistema de suspensión activa
Fuente: http://www.tallervirtual.com/2009/12/13/sistema-de-suspension-activa-primera-parte/
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
Tomando el documento de seguridad vehicular-Seguridad Activa.doc.:
Cuando un vehículo con suspensión activa toma una curva, el sistema limita la
inclinación de la carrocería, permitiendo un mejor control del vehículo al evitar el
movimiento de su centro de gravedad. Además, este sistema permite controlar el reparto
de carga entre los ejes delanteros y traseros del vehículo, distribuyendo las fuerzas en la
suspensión de cada rueda para que el vehículo mantenga una altura fija y nivelada sin
importar su nivel de carga. Por otro lado, este sistema también permite mejorar la
adherencia de cada neumático al asfalto, con lo que aumenta la capacidad de
maniobrabilidad del vehículo y su nivel de seguridad activa.
Anexo al sistema general el Sensor de presión neumáticos es un aditamento que existe
ya que en casos de viraje es muy difícil que un neumático en buen estado e inflado a la
presión correcta se reviente repentinamente, sobre todo si se le ha dado un uso normal.
69
Generalmente, lo que sucede es que el neumático que ha sufrido un pinchazo comience
a perder presión lentamente hasta quedar completamente bajo. Este proceso conlleva
peligro si el conductor no percibe que uno de sus neumáticos se está desinflando, ya que
al perder aire aumenta la temperatura de este, con lo que se pueden producir
deformaciones e incluso el desllante del neumático.
Img.26.- Componentes y funcionamiento del sistema de control de presión en los
neumáticos
Fuente: www.google.com seguridadvehicular-Seguridad Activa.doc
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
El sistema de control de presión de los neumáticos se compone de sensores en las cuatro
ruedas que monitorean continuamente la presión, una unidad de control y un display en
el tablero de instrumentos que puede contar con una alarma sonora. Cuando el sistema
detecta una pérdida de presión en algún neumático, activa una señal en el tablero de
instrumentos que alerta al conductor de la situación.
En este punto de las descripciones de los tipos de suspensión se pueden destacar los
principios de funcionamiento de los amortiguadores propios de la suspensión activa y
70
del sistema de suspensión activa como tal de acuerdo con parámetros físicos de control
y físico mecánicos del sistema en general.
Comenzaremos por interponer conocimientos básicos de:
Hidrostática
Hidrodinámica
Acelerómetros
Sensores de velocidad digitales
Que son sistemas de principal importancia para el sistema activo de suspensión, llegada
su comprensión se podrá enfocar el estudio desde parámetros de diseño y construcción.
Como reseña se darán parámetros de conocimiento general de los temas antes expuestos
con el fin de que el conocimiento adquirido sea de ayuda para la comprensión de la
suspensión activa en su esencia.
Principio de Pascal
Tomando como referencia la Enciclopedia mentor, edición 2006
"La presión ejercida sobre la superficie libre de un líquido en equilibrio se transmite
íntegramente y en todo sentido a todos los puntos de la masa líquida”.
Img.27.- Ilustración principio de Pascal
Fuente: www.imagenes google.com
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
71
P’A = PA + P
P’B = PB + P
Donde P = F / S
Fuente: Enciclopedia Mentor 2006
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
En la figura anterior se verifica el principio de Pascal, en la cual PA y PB son las
presiones ejercidas en los puntos A y B respectivamente antes de aplicar la fuerza F y
P'A y P'B son las presiones luego de aplicar dicha fuerza. La presión P es la generada
por la aplicación de la fuerza F sobre la superficie S en A y esta es la ecuación
predominante para la presurización de las esferas en 30 psi medidas por el fabricante
de Citroën.
72
CAPÌTULO III
3. METODOLOGÍA
A continuación se determinara la metodología que se usara en el prototipo de control de
suspensión activa, para lo cual se enfocara el método de investigación a realizarse al
igual que la metodología técnica del proyecto en particular.
3.1. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
Teniendo en cuenta que este un proyecto de investigación y desarrollo partimos del
argumento inductivo en el caso de la revisión de los diseños y la adaptación a uno
nuevo para así desarrollar el conocimiento y deducir su funcionamiento para ponerlo en
práctica por lo cual el método de investigación usado en este trabajo es inductivo
deductivo además el proyecto se usara el Método Experimental que se pondrá en
práctica en la etapa de prueba del proyecto.
.
3.2. METODOLOGÍA MECATRÒNICA.
3.2.1. Análisis de requerimientos del proyecto
En primera estancia el proyecto se analizara y demostrara por medio de cuadros de
control y bloques el funcionamiento de ensamblaje en base a las curvas características
del sistema de suspensión.
Iniciaremos con la consideración en la cual se tomara como sistema estable de
suspensión aquella que no degrade la función de transferencia en ninguna de las llantas
en recta o viraje durante el movimiento del vehículo, no degradar la función de
transferencia quiere decir que el sistema de suspensión mantiene las cuatro ruedas en
contacto permanente con la superficie, por otra parte el sistema pasivo de suspensión
bandea en viraje por lo cual se determina la estabilidad normal mientras el vehículo
73
pase la mayoría de tiempo tendiendo a la posición horizontal en rodaje esto quiere decir
que en la carrocería del vehículo se efectúa la compensación de las fuerzas de inercia
tangentes al giro del vehículo provocando así la que mejore la estabilidad, cabe recalcar
que el sistema de suspensión activa no influye en el giro de la llanta solo compensa el
bandeo lateral provocado por la inercia del giro como se aprecia en las imágenes
presentadas en el capítulo de marco teórico.
Revisar Img.23.- Acción del ESP ante subviraje y sobreviraje e Img.25.- Acción
del sistema de suspensión activa.
En el caso del sistema propuesto se simula el factor de inclinación lateral de la
carrocería por medio de un acelerómetro el del cual se tomaron rango 0 ideal, sección
media de rampa al 50% y sección final de rampa tendiendo al 100%, por medio de un
volante de PC.
Se detallara por medio de un cuadro comparativo en base a las consideraciones tomadas
las diferentes mejoras propuestas por un sistema activo de suspensión.
Como se observa en el siguiente cuadro, las ventajas y mejoras que el sistema de
suspensión activa presenta no son otra cosa que potenciar el mismo sistema mecánico a
una expresión más alta refiriéndose así a la ganancia en cuanto a estabilidad y contacto
superficial en las cuatro ruedas se refiere.
Por otra parte el cuadro muestra las ventajas de conducción y control que el humano
tiene sobre el sistema.
74
CUADRO 9: CUADRO COMPARATIVO SUSPENSIÓN PASIVA VS.
SUSPENSIÓN ACTIVA
Cuadro comparativo Suspensión pasiva vs. Suspensión activa
Detalle en parámetros de estabilidad
Suspensión Activa Suspensión Pasiva
Estabilidad en viraje no se degrada Se degrada al menos en una rueda.
Estabilidad en recta no se degrada no se degrada
Viraje de alta velocidad no se degrada tiende a perder equilibrio por acción de la inercia
Controlabilidad en manejo mayor regular (normal)
Poción de carrocería en curva mejor regular (normal)
Adherencia a la superficie en las cuatro llantas mayor regular (normal)
tendencia al vuelco regular(normal) mayor
desempeño en curvas progresivas o constantes mayor regular (normal)
Revisado por: Ing. Simón Hidalgo
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
El diseño de suspensión activa se desarrollo con el fin de mejorar el rendimiento de la
suspensión durante los virajes o curvas y se desarrollo dentro del sistema global de
seguridad activa porque una de sus funciones es prevenir el volamiento, por esta razón
75
se denomina además como sistema anti-vuelco además este proyecto se lo enfoco con
fines pedagógicos ya que permitirá realizar una serie de práctica de laboratorio en el
área mecánica y electrónica automotriz.
De acuerdo con lo antes mencionado tenemos que:
El siguiente grafico nos muestra como se configura mecánicamente el sistema de
suspensión pasiva de tal manera que se pueden observar las representaciones
características de los elementos inmersos en todo sistema pasivo de suspensión.
Img.28.- Ilustración Sistema De Suspensión Pasivo Ideal
Fuente: Ing. Juan Gonsalez Aldaz.
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
Donde:
m Masa Suspendida
b Coeficiente De Fricción Viscosa
76
y(t) Desplazamiento Vertical
k Constante De Resorte
r(t) Fuerza Aplicada
El cuadro de control que determina las cualidades típicas que un sistema completamente
mecánico tiene es:
CUADRO 10: SISTEMA CONVENCIONAL DE SUSPENSIÓN PASIVA
Fuente: Automan
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
Donde:
ECUACIÓN 1. Función De Transferencia Del Sistema Mecánico De Suspensión.
()()
= ାା
Fuente: Automan
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
Sistema pasivo de suspensión ()()
= ାା
Control Estabilidad del auto
Entrada Irregularidad
es del camino
Velocidad (v)
Mecanismos 1. Sistema mecánico de amortiguación 2. Chasis o compacto pasivo
Salida Estabilidad
relacionada al control
mecánico de suspensión
77
Es la función de transferencia típica del sistema de suspensión pasiva que permite la
estabilidad del auto durante su rodaje lineal ya que en curvas o virajes se degrada y no
mantiene esta condición en las cuatro ruedas.
En este caso su curva característica en funcionamiento es:
Para el sistema de suspensión activa propuesto se tendrá en cambio las siguientes
mejoras en cuanto a diseño.
CUADRO 11: SISTEMA PROPUESTO DE SUSPENSIÓN ACTIVA
Revisado por: Ing. Simón Hidalgo
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
Sistema pasivo de suspensión
()()
= ାା
Control digital Estabilidad del
auto Seguridad anti
vuelco Estabilidad en
viraje Entradas
Condición del camino
Entradas (sensores) Velocidad (v) Inclinación (α)
Mecanismos 5 Sistema de Control digital 6 Sistema mecánico de amortiguación 7 Chasis o compacto pasivo
Salida 4. Aumento de
estabilidad gracias a un variable del conjunto cilindro pistón.
5. Control de conducción.
6. Seguridad activa.
78
Además el siguiente diagrama de control representa el sistema propuesto de tal manera
que se puede apreciar el sistema aplicado al proyecto.
En este caso el prototipo toma al sistema pasivo como su planta para control y se
determina así con el fin de no afectar su configuración de funcionamiento durante los
virajes o curvas.
Diagrama 1: Control Por Bloques
(v) (α)
Revisado por: Ing. Simón Hidalgo
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
La función de transferencia típica en cuanto el diseño del sistema mecánico no se
degrada ni se modifica en el sistema propuesto para este trabajo ya que en el caso de el
sistema empleado la esfera empleada para el sistema es la que contiene un ensamblaje
que actúa como muelle helicoidal y amortiguador internamente, por esta razón es que no
se considero el uso de un muelle de ningún tipo en la configuración propuesta.
Los requerimientos del proyecto en su totalidad se desenvolverán de acuerdo con
parámetros mecánicos, eléctricos, electrónicos e informáticos para lo que realizara una
descripción textual y luego se determinara el respectivo diagrama de procesos para cada
conjunto de parámetros.
Como se especifico en el párrafo anterior primeramente se analizaran los
requerimientos mecánicos del proyecto teniendo en cuenta que:
PLANTA ()()
= ାା
PROCESADOR CAD
CAD CDA y
79
1. De acuerdo con el alcance del proyecto se desarrollara un ensamblaje didáctico y
de demostrativo del sistema de suspensión activa que permitirá conocer una de
las diferentes funciones del sistema de seguridad activa.
2. Se diseñara un modelo en base a un sistema de suspensión de eje independiente
acoplando un sistema electro-hidráulico que trabajaran bajo un sistema de
control diseñado para presión hidráulica.
3. El moldeamiento del prototipo se hará de forma semejante a un diseño de
suspensión a escala real.
Para describir de manera general los requerimientos que este sistema mecánico necesita
para lograr su función se requiere diseñar un chasis de soporte de igual manera y
disposición que en un auto normal sin embargo se reducirán las medidas de ancho ya
que solo se dará un diseño que se compone de las dos terceras partes de la parte frontal
un auto compacto o sedan, su profundidad se dimensionara con forme la disposición del
guarda-fango delantero y chasis por otra parte su dimensión de altitud se determinara
acorde con la disposición lateral del chasis y altura del guardafangos. Las piezas
internas de la suspensión como son: motor, bomba hidráulica, sistema de suspensión y
transmisión se distribuirán dentro del cuadro de ensamblaje que se comprende dentro
del chasis.
Entonces como requerimientos mecánicos tenemos:
1. Chasis delantero reducido a dos terceras para la vista frontal
2. Guardafangos delantero y capot adecuado a especificaciones de chasis.
3. Bomba hidráulica de inyección.
4. Red de tuberías de cobre para distribución hidráulica.
5. Sistema de transmisión de cadena.
80
6. Sistema de suspensión brazos independientes.
7. Ejes y rodamientos de transmisión de rueda
8. Empotramiento para motor eléctrico y ejes de tracción.
9. Aditamentos frontales de carrocería
En otro contexto de requerimientos tenemos los requerimientos eléctricos y electrónicos
que para este caso se pueden conjugar en uno solo ya que se relacionan entre si dentro
del proyecto.
Con este antecedente partiremos diciendo que:
1. Se usara una fuente de 110VAC que alimentara todo el sistema eléctrico y
electrónico del proyecto.
2. Se diseñara un sistema de control inteligente que permita ajustar la estabilidad
del vehículo de acuerdo con las necesidades inmediatas de este.
Respecto a la descripción de funcionamiento y disposición de circuitos e instalaciones
se requiere que el sistema sea capaz de controlar por medio de circuitos integrados y
microcontroladores la recepción de datos de los sensores, el procesamiento de las
señales y la activación de los actuadores en este caso las electro válvulas y por ende los
amortiguadores que formaran un sistema de laso cerrado de control.
Entonces los requerimientos eléctricos y electrónicos son:
1. Fuente de 110VAC.
2. Fuente de transformación a 5 y 12 VDC para las placas de control y actuadores
del sistema electrónico.
3. Sistema de protección para placas y actuadores (sistema de protección fusible)
4. Placas de conexión aptas para el trabajo automotriz.
5. Instalación de cableado de fuerza propia de componentes automotrices.
81
Culminando con los requerimientos del proyecto nos resta mencionar los
requerimientos informáticos que son los que harán posible que el sistema mecánico,
eléctrico y electrónico sea controlado y funcionen de acuerdo a los parámetros de
diseño.
Desde este punto de vista acotamos.
1. El lenguaje empleado para toda la programación será PIC BASIC.
2. Se simularan internamente dentro del programa los parámetros físicos de todos
los sensores.
3. los parámetros de acción serán previamente cargados en los microcontroladores
como se determina en las memorias RAM, PROM ò E-PROM Y ROM del
computador del automóvil para el control.
Revisar Anexo 2: Programa de validación y software de funcionamiento.
En este punto se determinara la lógica de funcionamiento del prototipo de control de
suspensión activa con el objetivo de aclarar las condiciones de trabajo del mismo.
En primer lugar se comenta en base a las curvas características de los elementos de
entrada y la acción de la planta que en este caso es el sistema de suspensión mecánico
del prototipo la función del sistema en las condiciones especificadas en su lógica de
programación y de acuerdo a los parámetros establecidos para la simulación que en esta
caso son:
Giro menor o igual al 50 % a una velocidad menor o igual al 50%.
Giro menor o igual al 50% a una velocidad mayor al 50%
Giro pronunciado mayor al 50% a una velocidad menor o igual al 50%.
Giro pronunciado mayor al 50% a una velocidad mayor al 50%.
82
Tomando en cuenta que gracias al diseño propio de la esfera, la función de
transferencia no se degrada sino que más bien el vástago del pistón compensa el peso
ejercido por la inercia del vehículo en los virajes manteniendo el sistema de masa
suspendida con las cualidades de rodamiento normales en las cuatro llantas en todos los
intervalos de tiempo.
Mencionado lo anterior concluimos que el sistema de amortiguación no cambiara su
grafica de trabajo en las cuatro condiciones presentadas sino que es sistema como tal
mantiene con una mayor estabilidad en el auto durante su rodaje.
CUADRO 12: Datos para la grafica de curva característica Citroën Xantia.
Gráfica normal del sistema de suspensión Citroën Xantia Tiempo de reacción (t) Porcentaje de amortiguación
Seg. % 0,0 0 0,5 40 1,0 80 1,5 110 2,0 134 2,5 142 3,0 135 3,5 96 4,0 91 4,5 103 5,0 105 5,5 101 6,0 99 6,5 101 7,0 99 7,5 100 8,0 99 8,5 100 9,0 100 9,5 99
10,0 100 Revisado por: Ing. Simón Hidalgo
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
83
Img.29.- Gráfica normal del sistema de suspensión Citroën Xantia
Revisado por: Ing. Simón Hidalgo
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
El sistema de sistema de control revisa cada segundo los posibles cambios aun durante
el tiempo de corrección ya que este es un sistema de baja resolución y no es necesaria
una velocidad mayor de respuesta. Para el primer caso de la lógica de funcionamiento
en el cual hay un Giro menor o igual al 50 % a una velocidad menor o igual al 50%,
La electroválvula de admisión se abre mientras se tenga girado el volante. Y para evitar
el descarrilamiento del pistón la lógica permite que a los dos segundos de saturación del
cilindro a 90 psi que son el tiempo y la presión en la cual el cilindro llena a 700 ml de
aceite y se alarga en el espacio de holgura entre 11y 12 cm. Esta es la respuesta de
acción para la primera condición de lógica.
En la segunda y tercera situación de lógica el sistema reacción alta ya que un Giro
menor o igual al 50% a una velocidad mayor al 50% o Giro pronunciado mayor al 50%
a una velocidad menor o igual al 50%. Comprenden una acción rápida ya que se trata de
020406080
100120140160
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0
Gràfica normal del sistema de suspensiòn Citroën Xantia
% de amortiguación
t
84
un giro brusco y prolongado o una velocidad que en viraje se entiende como una
acumulación de inercia en el sistema durante el viraje
Para la última condición se repite el caso de la segunda y la tercera ya que en el caso de
de un Giro pronunciado mayor al 50% a una velocidad mayor al 50%. Se tiene tanto un
velocidad alta y un giro pronunciado y abrupto de tal manera que la reacción del sistema
es mecánicamente y literalmente instantánea ya que los cambios de dirección son
rápidos y constantes sin embargo son tiempos altos en programación por esta razón la
electroválvula de admisión se acciona de igual manera mientras se tenga girado el
volante y la electroválvula de escape se abre al segundo de la apertura de la
electroválvula de admisión ya que las curvas se toman con mayor velocidad y se las
culmina en menor tiempo.
Img.30.- Ilustración zona intervención de aceite hidráulico.
Revisado por: Ing. Simón Hidalgo
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
Sección capa de transmisión de fuerza de acción para la esfera.
85
Img.31.- Ilustración rampa de acelerador y reacción del sistema de suspensión
en función del tiempo.
Revisado por: Ing. Simón Hidalgo
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
CUADRO13.- Recorrido Máximo E Inclinación De Compensación Del
Amortiguador Respecto Al Giro Del Volante.
COMPARATIVO DE VARIABLES Y GRÀFICAS DE FUNCIÓN. Inclinación α Giro de volante en grados Longitud en cm.
9,21 90 12 9 80 12 8 70 11 7 60 10,8 6 50 10 5 40 9 4 30 7,5 3 20 6,3 2 10 4,8 1 0 2 0 0 1,5
Revisado por: Ing. Simón Hidalgo
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
0
20
40
60
80
100
120
1 2 3 4 5
curva ideal del potenciometro en parametros de porcentaje R (resistencia) en porcentaje
% de R
t
86
Img.32.- Longitud del vástago de pistón en función de la inclinación
Revisado por: Ing. Simón Hidalgo
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
Img.33.- Giro del volante en función de longitud de vástago
Revisado por: Ing. Simón Hidalgo
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
02468
101214
0 2 4 6 8 10
longitud de vàstago de pistòn
longitud
-20
0
20
40
60
80
100
0 2 4 6 8 10
% de giro de volante Vs. longitud de vàstago
giro de volante
Longitud
Giro del volante
Longitud
Angulo de inclinación α
87
Los gráficos mostrados anterior mente están en base al cuadro 13 y representan la
acción del prototipo en base al ángulo de giro del volante que de igual manera como se
observa en la imagen 31 estas curvas no afectan la curva del sistema mecánico por que
estas variables de acuerdo al giro presentado permiten mantener las cuatro ruedas sobre
el asfalto.
3.2.2. Diseño de los componentes mecatrónicos del proyecto.
Para comenzar con el diseño de los diferentes componentes que tiene el proyecto
empezaremos separando las partes mecánicas, electrónicas y de programación. Para
luego concatenar la información en un solo modelo mediante el ensamblado de esta
manera podremos apreciar de manera completa la estructura en terminología
Mecatrònica.
Comenzando con el diseño de las partes mecánicas tomaremos en cuenta que el diseño
del prototipo de suspensión se enfocara en la zona delantera del auto contemplado por:
1. Tercio delantero Chasis frontal.
2. Sistema de suspensión convencional de tipo independiente.
3. Sistema de amortiguación electrohidráulico. (separando sector hidráulico
del sector piezoeléctrico).
Estos planos tienen como referente de construcción sus cotas para definir
completamente todas y cada una de las graficas así se acoplan en el ensamble de tal
manera que las medidas mostradas en los mismos son exactas pero no por esto dejan de
ser ajustables a las diferentes aplicaciones que el sistema como tal permite en conjunto y
por separado además el ensamble que se mostrara en la parte de simulación y en la
sección de construcción se puede adaptar como sistema pasivo convencional como
activo.
88
3.2.2.1. Plano chasis frontal.
El chasis está diseñado de forma que se asemeja de manera real a un chasis
convencional de suspensión presente en automóviles compactos o sedan, en este caso se
tomo algunas especificaciones del manual de diseño de Toyota como el ancho y la
profundidad ya que son diseñados para posteriores adaptaciones de competencia y
tienen un costo promedio para acoplar el sistema de suspensión además se dimensiono
para adaptar un juego de mesas Fiat modificadas para un sistema de tracción Austin
mini mil con el objeto de reducir costos y aligerar principal mente el peso del prototipo.
Además su altura se determina con la longitud máxima y mínima del amortiguador
que en este caso es de Citroën Xantia hidra-activa que en funcionamiento dentro del
proyecto es de entre 340 mm. En reposo y 350 mm. De extensión total y es el
referente de medición que el Toyota Tercel tiene especificado en su configuración
pasiva en cuanto al conjunto amortiguador muelle.
Sin embargo en cuanto a materiales de construcción para el modelo real estos son
pesados y posterior mente al diseño se determinara un material más liviano pero
resistente, capaz de soportar el peso de los componentes así como del sistema en su
totalidad ya que el transporte de este sería un inconveniente en el momento de la
práctica de laboratorio además que necesitaría calibrar una mayor presión de la bomba
hidráulica para su trabajo.
Revisar anexo 3 de planos de acuerdo a lo leído. Plano 1: Chasis frontal.
3.2.2.2. Planos Sistema De Suspensión Y Planos Amortiguador
A continuación se mostraran los planos de las piezas tomadas en cuenta para la
suspensión en el siguiente orden:
89
1. Mesas superior e inferior.
2. Manzana.
3. Amortiguador.
4. Placa de soporte base de amortiguador.
5. Eslabones base para mesas y acoples.
Planos Mesa Superior E Inferior.
Con respecto a las mesas suprior e inferior en mecánica se les conoce así a los brazos de
sujeción del sistema de amortiguación ya que en estos se hace tierra o punto de apoyo al
momento del movimiento además son puntos de junta completa que le da la libertad de
movimiento requerida y holgura necesaria cuando el automóvil está en marcha.
Este diseño con dos mesas permite que el amortiguador no se incline de manera
inapropiada y más bien mantenga una posición correcta durante su funcionamiento y
como tiene el mismo funcionamiento que la mesa inferior se mueve de manera que
ambas mesas se posicionen de manera paralela en cada instante de tiempo.
De estas piezas también dependerá la sujeción de la manzana ya que esta cumple con la
función de aislar la parte motriz de tracción o de transmisión de movimiento hacia la
rueda.
Revisar anexo 3 de planos según el tema leído. Plano 2: mesa superior y Plano 3:
mesa inferior.
Como se puede ver en los planos de diseño básico de las mesas y como se verá en el
transcurso del planeamiento algunas piezas se han modificado para su mejor trazado y
montaje posterior con el fin de facilitar el trabajo de diseño conjunto del sistema general
de control de suspensión activa.
90
Revisar anexo 3 de planos según el tema leído. Plano 2: mesa superior y Plano 3:
mesa inferior.
Plano Manzana
La siguiente descripción representa esquemáticamente la manzana que fue tomada de
una suspensión Austin Mini Mil y adaptada a las necesidades del diseño sin dañar la
función primordial del prototipo ni la holgura del sistema en conjunto el sistema Austin
tiene la característica de ser un sistema sencillo de montar y simple en cuanto a su
configuración por esta razón se selecciono e incorporo esta parte al prototipo.
La manzana nos permitirá tomar las medidas correctas y facilitara la realización de
pruebas de laboratorio ya que el sistema tendera a equilibrarse y a funcionar de manera
ideal.
Revisar anexo 3 de planos según el tema leído. Plano 4: Manzana
Plano Amortiguador Activo.
Los siguientes componentes forman parte del amortiguador que se ha despiezado
previamente para su observación.
-Esfera Presurizada.
La esfera presurizada cumple la función de resorte y amortiguador a la vez ya que el
líquido hidráulico contenido dentro de esta se caracteriza por sus propiedades de
compresión y expansión controladas por un sistema de amortiguación mecánico k, b.
b Coeficiente De Fricción Viscosa
91
k Constante De Resorte
Que internamente complementan su trabajo por esta razón es que no existe un muelle
helicoidal en este sistema ya que como tal está diseñado para realizar el proceso de
amortiguación.
-Pistón-Eslabón Interno De Amortiguación.
Este elemento del amortiguador por su parte es el que controla la longitud o más bien
recibe la presión producida en el cilindro en su parte superior o sea la cabeza y es
empujado de tal manera que aumenta la longitud del amortiguador si afectar las
propiedades mecánicas de este y manteniendo en las cuatro ruedas la función de
transferencia en cada instante de tiempo ya sea en recta o viraje.
-Cilindro De Presión Hidráulica Controlada.
Esta parte del amortiguador se acopla tanto al Pistón-Eslabón Interno De Amortiguación
y a la Esfera presurizada siendo él intermediario de funcionamiento ya que tiene una
válvula de ingreso y retorno de aceite hidráulico, este cilindro completa el sistema que
hace de vaso comunicante entre el reservorio de aceite y el amortiguador.
Revisar anexo 3 de planos según el tema leído. Plano 5: Esfera presurizada, Plano
6: Eslabón interno de amortiguamiento y Plano 7: Cilindro de presión hidráulica
controlada.
Revisar además las figuras 13, 14 y 15. Del funcionamiento del sistema.
-Plano Placa De Soporte base de amortiguador.
92
Esta placa se soldó a la parte superior del chasis y servirá como el soporte superior del
amortiguador simulando así soporte real que un auto con compacto tiene en su
configuración permitiendo así la sujeción y empotramiento del amortiguador desde la
esfera.
Revisar anexo 3 de planos según el tema leído. Plano 8: placa de soporte base de
amortiguador.
-Planos De Eslabones Base Para Mesas Y Acoples.
A continuación se mostrara algunas piezas que fueron adecuadas al sistema de
suspensión para hacerla adaptable al diseño del chasis y así mantener el altura de la
manzana y del amortiguador en funcionamiento vertical simétrico estas pieza se
soldaron a la altura requerida por el manual de ensamblaje Austin y se hicieron parte del
chasis para la sujeción de las mesas superior como inferior a cada lado del prototipo a
partir del nacimiento de los parantes verticales del chasis.
Estas platinas fueron colocadas en los parantes verticales del chasis con el fin de sujetar
la mesa superior e inferior de cada lado por medio de soldadura.
Por otra parte las mesas superiores e inferiores se colocaron con pernos acerados de alto
grado de dureza y bujes guías de perno para no forzar el movimiento normal del sistema
de suspensión como lo recomienda el manual propuesto en este proyecto de esta manera
se reduce el desgaste del perno y se alarga la vida útil del prototipo.
Revisar anexo 3 de planos según el tema leído. Plano 9: Eslabón base para mesa
superior., Plano 10: Eslabón base para mesa inferior.
93
El último plano a mostrarse en esta parte mecánica ha sido modificado para el diseño
CAD al igual que algunas piezas ya que en este tipo de ensambles se requiere de un
conocimiento basto en cuanto a lo que a animación se refiere, este eslabón nos permitió
realizar las simulaciones en a herramienta CAD y se obvio el trazado del terminal de
conexión entre mesa y manzana propio para esta configuración como se puede observar
en la fig.12 mostrada más adelante.
Revisar anexo 3 de planos según el tema leído. Plano 11: Eslabón conector mesa
manzana.
En lo que a diseño se refiere se tomo como medida de seguridad y pensó optar por el
dimensionamiento y creación de eslabones de juntura como se observa en la fig. 12. este
se encarga de unir la manzana, la mesa superior y la mesa inferior. Desde sus extremos
externos de tal manera que permite el movimiento del conjunto del sistema.
En otra perspectiva se reviso la factibilidad de realizar en cuanto a diseño grafico quiere
decir en software de diseño para imágenes y planos alguna piezas que en función y uso
se asemejan en gran parte a los componentes reales del sistema ya que su desarrollo en
herramientas CAD es bastante complejo llegando a la determinación de crear el
ensamblaje en herramientas CAD con algunas modificaciones que permitan revisar su
funcionamiento virtual lo mas allegado al real.
3.2.3. Simulación y prototipo.
A continuación se muestra la imagen principal del ensamble implementado bajo la
plataforma Inventor y luego las imágenes de simulación del funcionamiento real
tomadas de Citroën, en el caso del prototipo las piezas automotrices son de tamaño real
94
por lo cual solo se realizo la medición de presión en el sistema hidráulico, que consta de
una bomba hidráulica acoplada a un motor de 1.5 Hp. A 1750 rpm. Y 110 Vac. Que
permite que dicha bomba presurice el sistema hidráulico a 200 psi. Además se calibro
una válvula de alivio para auxilio del sistema entre 90-110 psi. Para el funcionamiento
de los amortiguadores tomando en cuenta el peso de casi 150 Kg. Que posee el proyecto
en conjunto.
Fig. 1: Ensamble principal del prototipo.
Fuente: Plataforma Inventor
Revisado por: Ing. Simón Hidalgo
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
95
Las siguientes imágenes muestran el funcionamiento real del amortiguador y nos da una
mejor idea del funcionamiento del sistema fuera de la simulación empleada para el
prototipo de suspensión activa presentado y propuesto.
Revisar anexo 4 de Perspectiva de Ensamble.
Fig. 2: Amortiguador en reposo.
Fuente: http://www.youtube.com/watch?v=Tomy9qPisaM&feature=related
Elaborado por: J. Adrián Bolaños
96
Fig. 3. Amortiguador bajo presión.
Fuente: http://www.youtube.com/watch?v=Tomy9qPisaM&feature=related
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
Fig. 4: Amortiguador en expansión.
Fuente: http://www.youtube.com/watch?v=Tomy9qPisaM&feature=related
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
97
Por otra parte el sistema electrónico del control usa dos señales rampa que sugiere el
trabajo de los sensores y acelerómetro respectivamente estos se simulan mediante
potenciómetros y 1 acelerómetro que ingresan a un micro controlador PIC.16F877A que
tiene programada la lógica de funcionamiento y permite la respuesta de los actuadores
que en este caso son electroválvulas que se conectan a los outputs del PIC. Pasando por
un encendido de transistores TIP.122, estos se switchean y permiten la conexión de
las electroválvulas.
Además hay dos fuentes tanto para el circuito del PIC, para el LCD y Para los circuitos
de control que polarizan con 5 Vdc. y otra de 12 Vdc. Para el encendido de las
electroválvulas.
A continuación observaremos una grafica del circuito realizado en la plataforma ISIS.
Fig. 5: Ensamble del circuito plataforma ISIS
Fuente: Plataforma ISIS
Revisado por: Ing. Simón Hidalgo
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
98
Revisar anexo 5 de perspectiva del circuito.
Con estos antecedentes se asegura que el funcionamiento del sistema es el correcto y
bajo las condiciones de fabricación tanto de los elementos mecánicos, piezas
electromecánicas y electrónicas.
A continuación se presentara las imágenes de simulación electrónica en la plataforma
Proteus visible en el LCD. Que nos indica en porcentaje de 0 a 100 % la posición del
volante hacia la derecha o izquierda y la posición del acelerador de min. A Max.
Además especifica el funcionamiento de las electroválvulas. Ya sea (Sup. i) admisión
izquierda, (Inf. i) escape izquierda, (Sup. d) admisión derecha, (Inf. d) escape derecha.
99
CAPÌTULO IV
4. DESARROLLO DEL PRODUCTO MECATRÓNICO.
4.1 CONSTRUCCIÓN DEL PROTOTIPO.
Para empezar con la construcción y moldeamiento del proyecto se arranco con la
construcción del chasis que se construyó con vigas de perfil “U” reforzados tomando
medidas de fabrica del Toyota Tercel adecuándolas a la suspensión hibrida entre Fiat
Uno Fire, Citroën Xantia además de tracción Austin Mini Mil. Con el objetivo de
ensamblar la configuración adaptada de este proyecto como se muestra en los planos
mecánicos.
Foto. 1: Ensamble principal del prototipo.
Revisado por: Ing. Simón Hidalgo
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
100
Al realizar el ensamble se realizo un cálculo de peso obteniéndose un aproximado de
150 Kg. Mencionado anteriormente en la simulación del proyecto obtenido los
siguientes resultados.
Para el sistema de suspensión adecuado para el chasis diseñado anteriormente y
tomando en cuenta las medidas descritas en los planos se hicieron los siguientes
trabajos:
Foto. 2: Ensamble del sistema de suspensión y sistema hidráulico.
Revisado por: Ing. Simón Hidalgo
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
Se fijó la esfera presurizada de Citroën, se midió y soldó los eslabones de tierra
Se ensambló la tracción y suspensión
Se realizó el trabajo de presurización y control de cebado de la bomba
hidráulica adecuando el sistema de cañerías.
Se instaló el sistema de alivio del prototipo para auxilio y control de la presión.
101
Se instaló los sistemas de control como circuitos, pantalla, fuentes, actuadores,
sensores, etc.
Foto. 3: Ensamble del sistema de tracción
Revisado por: Ing. Simón Hidalgo
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
Foto. 4: Sistema sencillo bomba hidráulica amortiguador.
Revisado por: Ing. Simón Hidalgo
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
102
Foto. 5: Sistema alivio para bomba hidráulica amortiguador.
Revisado por: Ing. Simón Hidalgo
Elaborado por: J. Adrián Bolaños
Foto. 6: Válvula de alivio.
Revisado por: Ing. Simón Hidalgo
Elaborado por: J. Adrián Bolaños
En la siguiente foto se muestra una pieza indispensable para el control como lo es el
volante ya que sin este es imposible hacer las medidas de giro de manera real se
incorporo además un acelerómetro en su configuración.
103
Foto. 7: Volante de PC. Empleado en el control como mando principal.
Revisado por: Ing. Simón Hidalgo
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
Foto. 8: Cableado interno del volante para la adquisición de señales.
Revisado por: Ing. Simón Hidalgo
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
104
Ahora se mostrará los circuitos y placas usadas para el control del proyecto de control
de suspensión activa propuesto.
Foto. 9: Circuito de control y fuente de alimentación.
Revisado por: Ing. Simón Hidalgo
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
Este circuito como bien se ha dicho es el que comandara las variables de entrada
emitidas por el volante y el acelerador y enviara los pulsos de respuesta que los
actuadores receptaran para cerrar el control.
Respecto a la muestra de datos se coloco una pantalla LCD que permite observar en
tiempo real todo lo que está ocurriendo en el momento del funcionamiento como:
Posición del volante.
Posición del acelerador
Admisión y escape de las electroválvulas.
105
Foto. 10: Placa LCD De información principal.
Revisado por: Ing. Simón Hidalgo
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
En síntesis su función es la de panel de control ya que muestra las funciones que el
sistema realiza en el momento justo de acción.
Foto. 11: Brakers de encendido del prototipo.
Revisado por: Ing. Simón Hidalgo
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
106
Los brakers por su parte hacen de switch y fusible ya que por sus características
eléctricas permiten la conexión de los motores y del circuito sin afectar su
funcionamiento normal.
Por último y no menos importante en este sistema se tiene como actuadores principales
a un juego de 4 electroválvulas que son la que permiten el ingreso y la salida del fluido
de transmisión quiere decir que se dispusieron 2 para admisión y dos para escape.
Las características de las mismas son:
12Vdc.
4.8 W
400 mA
Foto. 12: Electroválvula de admisión o escape.
Revisado por: Ing. Simón Hidalgo
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
107
Diagrama para la lógica empleada en el prototipo de control de suspensión activa.
Diagrama 2: lógica de funcionamiento.
“Encendido del sistema”
“Son las variables que simula n los diferentes
Estados del sistema de suspensión.”
SI NO
SI NO
Revisado por: Ing. Simón Hidalgo
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
INICIO
Arranque y presentación del
programa
Presentación de datos
Giro de volante der.
O izq.
Posición del pedal mayor
al 50%
CORRECION
NORMAL
CORRECION
EN ALTA VELOCIDAD
FIN
Defino variables Volante y acelerador
108
4.2. GUÍAS DE FUNCIONAMIENTO.
4.2.1 Manual de funcionamiento.
Para comenzar tenemos que tomar en cuenta que este es un material didáctico y requiere
de una supervisión calificada para el mismo.
Así comenzamos con el siguiente orden de arranque.
Encendido del ECU.
Encendido de la bomba hidráulica.
Para el encendido del ECU. Y de la bomba hidráulica, el prototipo cuenta con 2 motores
de 110 Vac. Uno para la bomba hidráulica y otro para la tracción además el ECU.
Funciona con 110 Vac. Al igual que los motores estos tres elementos se incorporan a
tres brakers para encendido y protección del sistema estos brakers se encuentran
ubicados al lado derecho del prototipo en uno de los brazos del chasis y se los reconoce
por su color blanco.
Tomando de referencia el eje de transmisión derecho se encenderá 1.circuitoECU. 2.
bomba y sistema hidráulico.
En el caso de la transmisión se encenderá hasta terminar con el cebado del sistema.
Fase de cebado de la bomba.
Para el auto cebado el sistema y concretados los pasos mencionados anteriormente
tenemos que girar el volante hacia la derecha y esperar que el sistema actué durante 4
ciclos comprendiéndose así admisión y escape como ciclo y luego hacia la izquierda de
igual manera, el giro del volante para el cebado es de 0 a 100% y de vuelta al descanso
observando el display contándose un ciclo.
Encendido de la tracción.
109
En este punto se enciende el tercer braker para arrancar la tracción y se empieza con la
demostración de funcionamiento.
Etapa normal de funcionamiento.
Aquí se procede con la observación, toma de mediciones y experiencias posibles.
A continuación se mostrara el diagrama de flujo empleado en la lógica de diseño.
Diagrama 3: secuencia de encendido.
1
2
3
4
5
6
Revisado por: Ing. Simón Hidalgo
Elaborado por: J. Adrián Bolaños R.
INICIO
FIN
Encender circuito
Encender la bomba
Cebar la bomba
Activar tracción
Revisión de lógica
de circuitos
Analizar y observar
resultados
110
4.2.2 Guía de mantenimiento.
Para mantener en las mejores condiciones de funcionamiento se debe observar
que el nivel de aceite en el reservorio de la bomba complete como mínimo los ¾
de su capacidad.
Durante su funcionamiento se debe esperar el tiempo necesario para el auto
cebado y correcto funcionamiento.
Se cambia el líquido hidráulico cada 50000 horas de funcionamiento para
preservar en buenas condiciones los amortiguadores y electroválvulas.
Los sistemas electrónicos tendrán que recibir mantenimiento y limpieza cada vez
que el usuario o encargado del prototipo crea conveniente teniendo en cuenta
que las impurezas del ambiente presentes en el taller mecánico generan falsos
circuitos en el sistema.
Mantener en buen estado las instalaciones eléctricas mediante un chequeo
periódico.
No debemos olvidar que el uso apropiado de la herramienta y equipo es
indispensable para su durabilidad.
4.2.3 Guía de mejoramiento.
Se tiene que tomar en cuenta las limitaciones del sistema sin embargo se puede
mejorar el sistema de manera básica usando el sistema de amortiguación y la
lógica del ECU.
El mismo sistema puede ser adaptado a un auto de pruebas en movimiento ya
que sus piezas son adaptables y reemplazables.
111
No se recomienda hacer ninguna modificación sin el debido estudio de
funcionamiento y características del sistema.
112
CAPÌTULO V
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.
5.1. CONCLUSIONES.
Como se ha visto en el trabajo los sistemas activos de seguridad son entes que la
industria automotriz propone y aplica en sus nuevos diseños teniendo en cuenta
que estos ayudaran a que las mejoras realizadas en motores y carrocerías no sean
un factor de riesgo para los ocupantes.
Las tecnologías introducidas al mercado invitan a una preparación técnica más
adecuada para el control y mantenimiento de los nuevos sistemas automotrices
en el país.
La implementación de este sistema es una base de ayuda para el técnico que
empieza a ver el funcionamiento de los sistemas activos y es de gran
importancia que el mismo explore más las técnicas y procedimientos para el uso
de las tecnologías automotrices mejoradas.
En el caso del proyecto creo que el desarrollo de una tecnología o proyecto
dentro del país enriquece no solo el conocimiento del estudiante sino también
que este puede enfocar su talento al desarrollo del país y de los demás.
En cuanto a los parámetros y objetivos planteados se desarrolló una estructura
que permite el montaje de un sistema de suspensión activa con base
electrohidráulica con bases técnicas y se demostró su aplicación.
Se implementó con éxito el prototipo de suspensión activa controlado desde la
ECU o unidad de control diseñado para propósitos de prácticas en laboratorio.
113
Se diseñó una ECU o unidad de control apropiada para el diseño mecánico de
suspensión activa controlando así el sistema electro hidráulico de manera segura
y normalizada.
Se adecuó el prototipo de suspensión de manera didáctica para poder realizar
laboratorios de banco.
5.2. RECOMENDACIONES.
Potenciar los equipos y herramientas de laboratorio ya que las nuevas
tecnologías deben ser estudiadas y analizadas para su comprensión y manejo.
Enfocar las prácticas de laboratorio al correcto empleo del equipamiento técnico
como herramientas, útiles entre otros. Que tienen que ser correctamente
manejados en el desarrollo del trabajo de campo.
Educar en cuanto el mantenimiento correcto de los equipos de laboratorio para
que su duración sea prolongada y su funcionamiento sea adecuado.
Los estudiantes o profesores técnicos se deben formar con disciplina y de
manera ética ya que estos valores son indispensables para un trabajo adecuado y
profesional.
114
REFERENCIAS
BIBLIOGRÁFICAS.
115
Manual De Ensamblaje Fiat, última edición 2004.
Manual De Ensamblaje Toyota, última edición 1999.
Manual Austin Morris De Ensamblajes Mecánicos, edición 1995.
Manual De Ensambles De Sistema Citroën, edición 1995-2005.
Manual Citroën De Ajustes y Calibración de Suspensiones pasivas y
activas, edición 2000-2005.
Manual CEAC De Suspensiones Pasivas, edición 1995.
Manual CEAC De Suspensiones Activas, edición 1997-2007.
Manual ITA De Sistemas Activos edición, 2005.
Colección temática automotriz, S.M. Alonso Pérez, 1994.
Manual Chitón Centrum, edición 1995-2003
Germán Filippini, Estudio del comportamiento dinámico de vehículos
terrestres mediante bond graphs, publicación año 2000
Conocimientos Básicos Del Automóvil, Edgar Mayz Acosta, publicación
2001.
Fundación Universidad De Atacama, Unidad Técnico Pedagógica,
Sr. Jorge Hernández Valencia, Tipos De Suspensión, publicación
2003.
Investigación Mech. Eng. Universidad Nacional De Rosario, Argentina,
temario 2005.
Enciclopedia mentor, edición 2006
Www.Google.Com Imágenes Suspensión Independiente Y Sistemas
Activos.
116
Seguridadvehicular-Seguridad Activa.Doc, última revisión 2004.
117
ANEXOS
118
Anexo 1: Presupuesto general.
HARDWARE Y SOFTWARE
Concepto
cantidad precio unitario subtotal
Nº de unidades USD. USD.
Guardafangos 1 60,00 60,00
Capot 1 100,00 100,00
Esferas presurizadas 2 150,00 300,00
Amortiguadores 2 180,00 360,00
Bomba de inyección hidráulica 1 600,00 600,00
Sensores y Actuadores 4 15,00 60,00
Placas de Circuitería y programación 2 80,00 160,00
Motor AC 110v 1.5Hp 2 290,00 580,00
Eje de transmisión 2 55,00 110,00
Eje homocinético 2 110,00 220,00
Manzana de soporte 2 85,00 170,00
Mesa delantera 4 115,00 460,00
Juego Cañerías 1 35,00 35,00
Juego Acoples 1 40,00 40,00
TOTAL 3255,00
Elaborado por: J. Adrián Bolaños
119
Anexo 1: Presupuesto general.
RECURSOS HUMANOS
Descripción
nº horas v/h subtotal
tiempo horas USD. USD.
Mano de obra directa 200 4,00 800,00
Mano de obra indirecta 50 2,00 100,00
TOTAL 900,00
Elaborado por: J. Adrián Bolaños
MATERIAL DIDACTICO Y DE TRANSPORTE
Descripción
Precio
USD.
Asesoría Técnica y bibliográfica 60,00
Transporte 60,00
TOTAL 120,00
Elaborado por: J. Adrián Bolaños
120
Anexo 1: Presupuesto general.
OTROS INSUMOS
Descripción
Precio
USD.
Remachados 10,00
Soldadura 50,00
Material para ensamblaje y pernos 10,00
Libros y consulta didáctica 90,00
TOTAL 160,00
Elaborado por: J. Adrián Bolaños
INVERSIÓN INICIAL
N. CONCEPTO VALOR DETALLE
1
Material didáctico y
transporte 120
2 Hardware y Software 3255
3 R.R.H.H. 900
4 Otros Insumos 70 SIN LIBROS NI CONSULTA DIDACTICA
TOTAL 4345 FO MOMENTO CERO DEL EJERCICIO
4355+30% DE UTILIDAD =$5655
Elaborado por: J. Adrián Bolaños
121
Anexo 2: Programa de validación y software de funcionamiento.
program VOLANTE
symbolsd=portd.1 'superior derecho
symbol id=portd.0 'inferior derecho
symbol si=portd.2 'superior izquierdo
symbol ii=portd.3 'inferior izquierdo
DIM TXT AS STRING[20]
dim ad1, ad2 as word
dimvolante,acelerador as float
dim giro,_der,_izq as byte
sub procedure adc
ad1 = Adc_Read(0) delay_ms(1)
ad2 = Adc_Read(1) delay_ms(1)
acelerador=-0.182*ad2+169.9
ifacelerador>100 then acelerador=100 end if
ad2=acelerador
if (ad1>510) and (ad1<550) then
ad1=0
Lcd_Out(1, 10, "recto ")
giro=0
else
if ad1<510 then
volante=-0.196*ad1+100
122
Lcd_Out(1, 10, "derecha ")
giro=1 'giro derecha
end if
if ad1>540 then
volante=0.208*ad1-112.5
Lcd_Out(1, 10, "izquierda")
giro=2 'giro izquierda
end if
ad1=volante
if ad1 >100 then ad1=100 end if
end if
end sub
sub procedure init
LCD_INIT (PORTB)
Lcd_Cmd(Lcd_CURSOR_OFF)
trisc.2=0
portc.2=1
ADCON1 = $80 ' Configure analog inputs and Vref
TRISA = $FF ' PORTA is input
trisd=0 portd=0
end sub
sub procedure caso1
if ad2<50 then
ifgiro=1 then
123
if _der=0 then
Lcd_Out(2, 11, "sup i")
_der=1
si=1 delay_ms(2000)
Lcd_Out(2, 11, "inf i")
ii=1
end if
end if
ifgiro=2 then
if _izq=0 then
Lcd_Out(2, 11, "sup d")
_izq=1
sd=1 delay_ms(2000)
Lcd_Out(2, 11, "inf d")
id=1
end if
end if
ifgiro=0 then
if _der=1 then
si=0 delay_ms(3000)
ii=0
Lcd_Out(2, 11, " ")
_der=0
end if
124
if _izq=1 then
sd=0 delay_ms(3000)
id=0
Lcd_Out(2, 11, " ")
_izq=0
end if
end if
end if
end sub
sub procedure caso2
if ad2>=50 then
ifgiro=1 then
if _der=0 then
Lcd_Out(2, 11, "sup i")
_der=1
si=1 delay_ms(1000)
Lcd_Out(2, 11, "inf i")
ii=1
end if
end if
ifgiro=2 then
if _izq=0 then
Lcd_Out(2, 11, "sup d")
_izq=1
125
sd=1 delay_ms(1000)
Lcd_Out(2, 11, "inf d")
id=1
end if
end if
ifgiro=0 then
if _der=1 then
si=0 delay_ms(2000)
ii=0
Lcd_Out(2, 11, " ")
_der=0
end if
if _izq=1 then
sd=0 delay_ms(2000)
id=0
Lcd_Out(2, 11, " ")
_izq=0
end if
end if
end if
end sub
MAIN:
init
_der=0
126
_izq=0
giro=0
Lcd_Out(1, 1, " U.T.E. ")
Lcd_Out(2, 1, " ")
DELAY_MS(2000)
Lcd_Out(1, 1, " SUSPENCION ")
Lcd_Out(2, 1, " ACTIVA ")
DELAY_MS(2000)
Lcd_Out(1, 1, " ")
Lcd_Out(2, 1, " ")
WHILE TRUE
adc
caso1 '0<acel<50
caso2 '50=<acel<100
bytetostr(ad1,txt)
Lcd_Out(1, 1, txt)
bytetostr(ad2,txt)
Lcd_Out(2, 1, "ACEL=")
Lcd_Out(2, 7, txt)
WEND
END.
127
Anexo 3: PLANOS.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
128
Anexo 4: PERSPECTIVA DEL SISTEMA.
Anexo 5: CIRCUITO EN 3D
129
Anexo 6: Glosario De Términos
Memoria ROM: Acrónimo de Read Only Memory, en informática, memoria
basada en semiconductores que contiene instrucciones o datos que se pueden
leer pero no modificar.
Memoria PROM o EPROM: acrónimo inglés de Erasable Programmable
Read Only Memory y son chips de memoria que se programan después de su
fabricación. Son un buen método para que los fabricantes de hardware inserten
códigos variables o que cambian constantemente en un prototipo
Memoria RAM: Memoria de acceso aleatorio, en informática, memoria basada
en semiconductores que puede ser leída y escrita por el microprocesador u otros
dispositivos de hardware tantas veces como se quiera. Es una memoria de
almacenamiento temporal, donde el microprocesador coloca las aplicaciones que
ejecuta el usuario y otra información necesaria para el control interno de tareas
Tarado: Peso no calibrado de un sistema de suspensión controlada se toma
como variable para el cálculo de sensores y respuesta de actuadores.
Efecto hall: es un fenómeno por el cual una corriente eléctrica atraviesa un
material conductor mientras se aplica un campo magnético que forma un ángulo
recto con la corriente. Esto daba como resultado una acumulación de electrones,
llamada tensión de Hall, a lo largo de uno de los filos del conductor
Holgura: espacio vacío que queda entre dos piezas que han de encajar una en
otra
Electroválvula: válvula o llave de paso controlada eléctricamente.
130
Calculador: a partir de los datos que recibe, permite la elección de la
amortiguación deseada por el conductor en la suspensión controlada mediante
interruptor; en la suspensión inteligente se modifica el tarado de los
amortiguadores según las circunstancias de la marcha.
Racor: Pieza metálica con dos roscas internas en sentido inverso, que sirve
para unir tubos y otros perfiles cilíndricos.
Distender: Aflojar, relajar, disminuir la tensión.
Varillaje: Conjunto de varillas de un elemento
Fuelle: Instrumento para recoger aire y lanzarlo con una dirección
determinada.
131
Anexo 7: TAREAS Y MODELO DE FICHA DE LABORATORIO
132
Recomendación de tareas para la práctica de laboratorio en el tema de suspensión
activa o adaptativa.
El prototipo de suspensión activa presentado en este trabajo tiene la posibilidad de
estudiarse en varias meterías durante la instrucción técnica.
La siguiente guía permitirá desarrollar con mayor facilidad las diferentes prácticas que
se pueden realizar en el prototipo.
Los posibles temas a tratar son:
Tipos de suspensión activa.
Características y reconocimiento de una suspensión activa.
Elementos de la suspensión activa.
Modelado y mediciones.
Ajuste y calibración.
Talleres de física hidráulica.
Mantenimiento.
Electrónica y control.
Sensores y actuadores.
Modificación de parámetros de control.
En escala y en el orden mostrado se puede realizar las prácticas de laboratorio adicional
a esto el glosario de herramientas requerido para su realización cuentan de parte del
133
técnico sin embargo se necesita en algunos casos herramientas especiales tanto para
calibración mecánica como electrónica estas se muestran en el siguiente listado.
Medidor de presión hidráulica entre 60 y 200 psi. De presión.
Herramientas CAD para modelado.
Calibradores micrométricos.
Multimetro.
Osciloscopio.
Amperímetro.
Programadores de PIC.
Herramienta de reparación electrónica.
En cuanto al formato requerido para el desarrollo de la práctica se siguiere el siguiente
formato:
FORMATO DE PRÁCTICA PARA PROTOTIPO DE SUSPENSIÓN ACTIVA. Nº de practica Tema de la practica Nº de practicantes.
Fecha Nombres
Materia
Calificación
OBJETIVO GENERAL DE LA PRÁCTICA.
Objetivos específicos de la practica
134
DESARROLLO
Herramientas Equipos Descripción Cantidad Descripción Cantidad
PROCEDIMIENTO
135
OBSERVACIONES
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
ADJUNTOS Y ANEXOS Se harán de ser necesarios y en páginas aparte.