LA SUSPENSIÓN EN EL AUTOMOVIL.

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN.

CONCEPTO DE LA SUSPENSIÓN.

FUNCIONES DE LA SUSPENSIÓN.

PRINCIPIO BÁSICO DE FUNCIONAMIENTO.

ELEMENTOS ELÁSTICOS.

AMORTIGUADORES.

ELEMENTOS ESTRUCTURALES.

SUSPENSIÓN DEPENDIENTE.

SUSPENSIÓN INDEPENDIENTE.

TIPOS DE SUSPENSIÓN.

SUSPENSIONES ESPECIALES.

INTRODUCCIÓN

Los sistemas de suspensión tienen como función

mantener la estabilidad del vehículo a la vez que

deben de ofrecer un grado de confortabilidad

aceptable para los ocupantes del mismo, de esta

manera se crea una relación contradictoria entre

confort y seguridad.

Esto es debido a que para conseguir una suspensión

confortable es preciso un elemento elástico de gran

flexibilidad y un amortiguador de coeficiente bajo y

para asegurar la estabilidad se requiere menos

flexibilidad del elemento elástico y alto coeficiente del

amortiguador.

CONCEPTO DE SUSPENSIÓN

Se denomina suspensión al conjunto demecanismos intercalados entre la masasuspendida y la masa no suspendida.

Masa suspendida: constituida por la carrocería, bastidor, conjuntos mecánicos,los propios ocupantes y carga del vehículo.

Masa no suspendida: esta constituida por lasruedas, componentes de trasmisión, guiado,frenos y algunos componentes estructuralesde la propia suspensión.

FUNCIONES DE LA SUSPENSIÓN

Soportar las cargas del vehículo trasmitidas a las ruedas. Mantener la estabilidad del vehículo. La masa suspendida tiene que permanecer lo más horizontal posible, para que la superficie del cuadrilátero de sustentación (vía/batalla) se mantenga constante, por lo cual la suspensión debe ser capaz de eliminar los movimientos perturbadores del vehículo; balanceo y cabeceo (oscilaciones sobre el eje longitudinal y transversal respectivamente).

La suspensión debe ser confortable.

La suspensión debe evitar que se transmitan íntegramente todas las irregularidades del terreno al vehículo, para así poder construirse más ligero, al no precisar de tanta resistencia estructural.

PRINCIPIO BÁSICO DE

FUNCIONAMIENTO

Por su carácter elástico las ruedas se adaptan a laspequeñas irregularidades del terreno no perdiendocontacto con éste, cuando la irregularidad del terreno es mayor se necesita un elemento elástico (resorte) para absorber las irregularidades. Este elemento secomprime, almacenando energía, mientras la masa suspendida permanece horizontal. Posteriormente laenergía almacenada es devuelta en forma deoscilaciones, generando rebotes en la rueda y balanceo en la masa suspendida. Para absorber y eliminar estosrebotes lo antes posible se disponen los amortigua-dores. Debemos mencionar que el resorte tiene un límite elástico y si éste se supera, el resorte sufriría unadeformación permanente, haciendo que varíen sus características.

ELEMENTOS ELASTICOS

BALLESTAS: Está compuesta por una serie de laminasde acero resistente y elástico. La primera y mas larga(hoja maestra) termina en dos extremos curvadosformando sendos orificios interponiendo casquillos de bronce para su articulación con el bastidor (larguero). Las demás van siendo mas pequeñas y curvadas. Todaslas hojas se disponen agrupadas, unidas entre sí mediante un perno y se mantienen alineadas para que no puedan abrirse en abanico mediante unasabrazaderas llamadas abarcones. Como el flexado de la ballesta varía, su longitud al menos en uno de los extremos, en su fijación al bastidorva articulada mediante la llamada gemela. Esteelemento elástico ha sido muy utilizado en el pasado, yaque permite obtener un cierto amortiguamiento debido a la fricción producida entre las distintas hojas.

GEMELA

PUNTO FIJO

BRIDA

PERNO

LAMINAS

ELEMENTOS ELASTICOS

ESFERA NEUMATICA: Formada por unas cápsulas herméticas con estructura metálica rellenas de gas a presión, generalmente aire en los sistemas empleados en vehículos industriales y nitrógeno en los sistemas hidroneumáticos, presenta múltiples ventajas:

Facilidad de variar su punto de dureza, al modificarse la presión de aire contenido en su interior de tal forma que a mayor presión mayor dureza.

Curva de flexibilidad variable y progresiva, ya que el aire, contra mas comprimido, mas esfuerzo requiere realizar para seguir comprimiéndolo aumentando por tanto su tarado en la parte final del recorrido.

ELEMENTOS ELÁSTICOS

MUELLES: Consiste en un hilo deacero elástico enrollado en formade hélice, cuyo diámetro varia enfunción del esfuerzo a soportar. La elasticidad del muelle dependedel número de espiras, de su diámetro, del diámetro del hilo yde las características del material con el que esta elaborado.Con la utilización de diferentesdiámetros de espiras de formacónica se consigue una flexibilidadprogresiva a medida que seaplasta el muelle.A mayor diámetro de espiras, así como distancia entre las mismas, mayor flexibilidad. Las dos espirasde los extremos son planas parafacilitar su montaje y acoplamiento.

DIÁMETRO DEL HILO

PASO

DIÁMETRO DEL MUELLE

LONGITUD

ELEMENTOS ELASTICOS

BARRA DE TORSIÓN: El

funcionamiento se basa en

conseguir una elasticidad

determinada, mediante la

torsión de una barra, sujeta en

uno de sus extremos al chasis

y por el otro a un brazo de

suspensión giratorio, de tal

manera que se produce un giro

elástico sobre su eje,

recuperando su estado

primitivo cuando cesa el

esfuerzo aplicado en el brazo

de suspensión. En sus

extremos lleva un estriado de

fijación, de tal forma que,

variando su posición se puede

ajustar la precarga de la

misma para compensar la

perdida la fatiga producida por

su envejecimiento.

ESTRIADO FIJO

ESTRIADO AL EXTREMO GIRATORIO

BARRA

DE

TORSIÓN

La barra estabilizadora en principio no es un elementodel sistema de suspensión propiamente dicho aunque absorbe y limita el balanceo de la carrocería en curvacontribuyendo a la estabilidad. Es una barra de torsión desección constante que une los brazos de suspensión de ambas ruedas de un mismo eje. La barra estabilizadora crea un vinculo o dependencia de los movimientosverticales de una rueda respecto a la otra. Es un complemento a la función estabilizadora de lasuspensión.

ELEMENTOS ELSATICOS

AMORTIGUADORES

MECANICOS:

De fricción: en los que la energía cinética se transforma en calorífica, mediante el rozamiento directo entre dos superficies.Para ello se disponen sendos elementos de fricción, uno solidario a la carrocería, y otro a la rueda, a través del del correspondiente elemento de suspensión.

De inercia: cuyo funcionamiento esta basado en producir un efecto oscilante pero en sentido opuesto al generado por la suspensión de tal forma que se anule. Para ello dentro del cilindro solidario a la rueda se dispone una masa que se desplaza por interior del mismo, disponiendo en su interior de un muelle que mantiene la masa de suspensión, conjuntamente con la gravedad, ya que dicho muelle se encuentra sobre la masa. Cuando la suspensión se comprime la inercia hace que la masa se oponga a su desplazamiento junto con el de la rueda.

AMORTIGUADORES

HIDRÁULICOS

Principio de funcionamiento: Su funcionamiento se basa en laretención que produce un liquido deviscosidad determinada (aceite concaracterísticas antiespumantes) al pasar por uno o varios conductos de pequeño diámetro. Se disponede un cilindro lleno de aceite porcuyo interior se desliza un pistón enel cual se disponen dos válvulasunidireccionales para que elamortiguador tenga funciones diferenciadas de compresión y extensión. Dispone de un vástago que va fijado a la carrocería, así como del llamado cilindro, el cual vaunido a la rueda a través del elemento de suspensión.

CILINDRO

VASTAGO

ACEITE

PISTÓN

VALVULAS

AMORTIGUADOR BITUBO:En el amortiguador el volumen de la cámara quecontiene el vástago es notablemente menor, produciendo problemas de desalojo de aceite en el movimiento de cierre.En este tipo, el problema se soluciona disponiendo de una cámara complementaria alrededor del cilindro principal y comunicándola por un paso calibrado o válvula de pie con la cámara superior. Cuando se produzca la carrera ascendente el volumen de aceite sobrante por la incorporación del vástago escapa por el paso calibrado a la cámara auxiliar. Siendo el efecto contrario en la carrera descendente, tomando el volumen de aceite de la cámara complementaria que deja el vástago.

AMORTIGUADORES

AMORTIGUADORES

AMORTIGUADOR DE CÁMARA DE VOLUMEN VARIABLE.

En el interior del cilindro se aloja tambiénun pistón flotante, que forma en la parteinferior una cámara de volumen variable,llena de aire o de gas a presión. Esta cámara trata de igualar las diferenciasde volumen producidas por la presenciadel vástago, durante el movimiento decompresión, aumentando en proporciónel volumen que ocupa el vástago.Siendo efecto contrario en la carreradescendente, el volumen que deja el vástago lo absorbe la cámara al expandirse.Una de las ventajas de estos amortiguadores es que se evita la formación de espumas en el aceite.Existen amortiguadores con cámaravariable separada del cuerpo del amortiguador.

ELEMENTOS ESTRUCTURALES

Son aquellos que posibilitan el funcionamiento de laSuspensión sujetando y guiando a la rueda en su desplazamiento. Se intercalan con los restantes dispositivos de tracción y dirección sirviendo también de soporte y fijación a los componentes citados, así como entre ellos mismos.

TRAPECIOS: Se fabrican en chapa de acero, en acero eincluso en fundición de aluminio, Se intercalan entre lamangueta y la carrocería, fijándose a ésta normalmente pormedio de silenblocks, mientras que a la mangueta se fijanmediante rótulas. Actúan como guía del conjunto rueda – mangueta en recorrido oscilante además de proporcionarsujeción al conjunto. Dependiendo del tipo de suspensión sepuede disponer de uno o dos trapecios. Debido a que poseendos puntos de anclaje al chasis no necesitan el acople de tirantes.

BRAZOS: Su función es similar a la de los trapecios,diferenciándose en que estos últimos sólo tienen un punto desujeción al chasis. En el eje delantero se disponen de formatransversal guiando el desplazamiento de la rueda. Para contrarrestar las oscilaciones longitudinales disponen de tirantes de reacción.En el eje trasero normalmente se disponen longitudinalmentetomando el nombre de brazos tirados.

TIRANTES: Suelen tener forma tubular y sirven comocomplemento a otros sistemas de suspensión que por si solos no dan una sujeción lo suficientemente eficaz al conjunto rueda-mangueta, normalmente se utilizan en brazos que se disponen transversalmente.

MANGUETAS: En ellas va fijada la rueda, permitiendo sugiro a través de un buje, y directa o indirectamente todos losdemás elementos de la suspensión. Están fabricadas enaceros de alta calidad ya que deben de soportar todos losesfuerzos que produce la marcha del vehiculo a través de las ruedas y transmitirlos sin interferencia a la suspensión del vehiculo. ROTULAS, ARTICULACIONES, SILENBLOCKS: Paraunir los distintos componentes de los sistemas de dirección ysuspensión se utilizan articulaciones que permitan absorberlos movimientos y oscilaciones sin interferir en la transmisióndel movimiento.

ELEMENTOS ESTRUCTURALES

ELEMENTOS ESTRUCTURALES

El elemento mas utilizado es la rótula, esta formada por una esfera, a cuyo extremo es solidario a uno de los elementosde la unión articulada, el alojamiento de la esfera posee lamisma forma interior, de tal forma, que sin dejar de ser solidarios entre si pueden adoptar diversa posiciones angulares entre sí.

En el caso de que el movimiento solo precise de giro y no devariación de posición angular se utilizan casquillos y/osilenblocks. Estos últimos poseen un aislamiento de goma entre los dos componentes a unir para evitar la transmisión de ruidos y vibraciones, al tiempo que ofrecen elasticidad a la articulación.

SUSPENSIÓN DEPENDIENTE.

Esta suspensión, en desuso en turismos, dispone unidas

entre sí ambas ruedas de un mismo eje (delantero o

trasero), uniéndose éste al bastidor mediante los

elementos de suspensión.

En esta disposición prescinde del eje que une las ruedas y cada una de ellas está sostenida por su propio sistema de suspensión y unión al bastidor. Con la suspensión independiente el movimiento de subida y bajada de una de las ruedas por efecto de las irregularidades del terreno no afecta al movimiento de la otra. Los vehículos con suspensión independiente poseen un centro de oscilación mas alto por tanto se reduce el brazo de oscilación, el momento de torsión y el balanceo (produce menos inclinación en curvas). Esta suspensión tiene menos golpeteo y mayor adherencia en la rueda. Los choques y vibraciones no se transmiten entre ruedas del mismo eje,

SUSPENSIÓN INDEPENDIENTE

TIPOS DE SUSPENSION

SUSPENSIÓN “MC PHERSON” : Es el sistema desuspensión independiente más utilizado en la actualidad enel eje delantero. Esta formado por un brazo o trapecio inferior, articulado por un extremo a la mangueta y por el otro al chasis, así como por un conjunto formado porun amortiguador y un muelle dispuestos generalmente deforma concéntrica, el cual se fija a la parte superior de lamangueta mediante el cilindro del amortiguador y a lacarrocería, a través de la llamada torreta. En algunos casos se sustituye el muelle por un elemento elástico de tiponeumáticoEl conjunto Mc Pherson dispone de los pertinentesalojamientos para el elemento elástico, así como de uncojinete axial, generalmente en la parte superior, para permitir la orientación de las ruedas. Esta disposición desuspensión es muy utilizada debido a que su diseño haceque el ángulo de la rueda con respecto al suelo durante lamarcha del vehiculo varíe muy poco.

TIPOS DE SUSPENSIÓN

SUSPENSIÓN DE PARALELOGRAMO DEPORMABLE:Es un sistema independiente, utilizado casi exclusivamenteen el eje delantero con el que se consigue un excelenteguiado de la rueda durante su movimiento oscilatorio.

Esta constituida por dos trapecios articulados, en ocasiones uno de los trapecios se sustituye por un brazo. Por unextremo están fijados al chasis y por el opuesto a la mangueta con la interposición de rotulas para permitir el girode la misma. Tanto el amortiguador como el muelle, se pueden disponer, bien sobre el trapecio o brazo superior,bien sobre el inferior.Cuando la rueda se levanta debido a una irregularidad, hace subir a la vez consigo los dostrapecios, que están unidos a ella mediante las rótulas y lamangueta, comprimiendo el muelle que se opone al esfuerzo. El amortiguador será el encargado, como ya explicamos, de absorber las oscilaciones producidas por elmuelle. Como elemento elástico puede emplear tanto muelles como barras de torsión o resortes neumáticos, utilizándose incluso ballestas transversales, en cuyo caso ésta oficia como trapecio superior.

TIPOS DE SUSPENSIÓN

SUSPENSIÓN DE EJE RIGIDO: Es una suspensión independiente que en la actualidad esta casi en desuso. Esta formada por un eje transversal realizado en chapa de acero o por un tubo hueco (por el interior van los palieres) según se disponga en un eje motriz o no. En el caso de que el eje sea motriz su disposición es concéntrica, en caso de no ser motriz puede adelantarse un poco.Suele disponer de algún elemento de guiado tales como tirantes, brazos etc… al no ser que utilice como elemento elástico una ballesta, ya que esta realizaría también esa función.Su uso en el automóvil cada vez es menor y de usarse se utilizan en trenes traseros de algunos vehículos pequeños. Su mayor utilización hoy en día esta en los vehículos pesados y en algunos todo terreno.Esta suspensión tiene la ventaja de que mantiene siempre las ruedas en contacto con el suelo, además ofrece un perfecto guiado de los palieres evitando así la necesidad de juntas de articulación en los mismos. También se debe destacar su sencillez y robustez. El mayor inconveniente es que las alteraciones de una rueda repercuten sobre la otra, haciendo que esta suspensión tenga menor estabilidad y adherencia en curva y menor grado de confortabilidad frente a cualquier irregularidad del terreno. Otro inconveniente es el gran peso de masa no suspendida, sobretodo en disposiciones motrices, que condiciona el funcionamiento de el sistema de suspensión.

EJE DE DION: Es una variante de la suspensión de eje rígido perfeccionada para vehículos de propulsión, cuyo principio se basa en separar el conjunto grupo-diferencial (que se fija a la carrocería) del eje de suspensión, aminorando así notablemente el peso de la masa no suspendida.El eje dispone de unos brazos de guiado y utiliza como elementos elásticos muelles helicoidales. Su uso es minoritario dado que en la actualidad se montan sistemas de tipo multibrazo que disponen de mayores ventajas.

TIPOS DE SUSPENSIÓN

TIPOS DE SUSPENSIÓN

EJE TORSIONAL: Es otra variante del eje rígido empleada

en ejes traseros no motrices, se caracteriza por su gran

sencillez y efectividad. Se asemeja a la suspensión de

brazos tirados a diferencia de que el travesaño presenta

una cierta flexibilidad que permite movimientos relativos

entre ambas ruedas del eje, de ahí la ventaja sobre la

suspensión de eje rígido en la que ambas ruedas oscilaban

a la vez. Se la considera una suspensión

semiindependiente. Dada la ausencia de motricidad

presenta las mismas ventajas que el eje rígido pero

suprimiendo a su vez el gran inconveniente de este que era

su gran peso de masa no suspendida ya que el eje torsional

esta construido en chapa de acero. Su uso esta muy

extendido en vehículos de segmentos inferiores y medios.

SUSPENSIÓN DE BRAZOS TIRADOS: Es un sistema independiente de suspensión que se utiliza en el eje trasero de vehículos con tracción delantera. Las ruedas traseras son simplemente arrastradas mediante unos brazos longitudinales de gran sección y robustez. Proporciona un buen guiado en línea pero su gran inconveniente es que en curvas de gran apoyo debido a sus disposición, la rueda exterior toma un excesivo ángulo de caída lo cual trae consigo una disminución de la adherencia. Como elemento elástico se emplean muelles helicoidales o barras de torsión siendo, siendo mas apropiado debido a su estructura las barras de torsión, al permitir la ubicación transversal de las mismas y de esta manera prescindir de los muelles para diseñar el maletero sin el inconveniente de tener que realizar las sujeciones para fijar estos.

TIPOS DE SUSPENSIÓN

SUSPENSIÓN MULTIBRAZO: Es un sistema de suspensión

independiente utilizado en vehículo modernos de propulsión

que proporciona un buen guiado de las ruedas en sus

oscilaciones, a la vez que absorbe todas las reacciones

dinámicas que generan las mismas al tratarse de ruedas

motrices. Esta suspensión tiene la particularidad de que

durante el guiado varia los ángulos de caída y convergencia

para favorecer la pisada del neumático sobre el terreno y

asegurar el buen funcionamiento de estas para transmitir el

par al que se someten ya que hablamos de ruedas motrices.

Este tipo de suspensión dispone de hasta cinco elementos

de guiado y sujeción formando una estructura muy eficaz

presentando una notable motricidad y estabilidad además de

confortabilidad. Como elementos elásticos suelen emplearse

muelles helicoidales aunque cada vez con más frecuencia

se recurren a elementos elásticos neumáticos ya que

permiten suspensiones de tarado variable, pilotadas

electrónicamente etc…

TIPOS DE SUSPENSIÓN

SUSPENSIONES ESPECIALES

SUSPENSIÓ HIDRONEUMÁTICA CONVENCIONAL:Los muelles mecánicos tradicionalesson sustituidos por elementoselásticos hidroneumáticos,constituidos por un aceite mineral yun gas (nitrógeno), el cual constituyeel elemento elástico, su presión y volumen varia con la carga.El aceite no es comprimible con lo queasegura la unión entre órganos mecánicos.En este tipo de suspensión la regulación de altura de casco se realiza haciendo salir o entrar ciertacantidad de liquido del interior delcilindro, dado que la altura varia con lacarga esta regulación se produceautomáticamente por medio de unregulador que esta en continuocontacto con la carrocería (autonivelante).

SUSPENSIONES ESPECIALES

SUSPENSIÓN HIDROACTIVA: Una suspensión ideal debetener en cuenta las condiciones de rodaje y el modo deconducción para optimizar permanentemente el confort en laasí como el comportamiento en carretera y la seguridadactiva. Para ello la suspensión hidroactiva posee dos regímenes o posiciones:

Régimen elástico que asegura el confort y una conducción agradable. Régimen firme para un buen comportamiento en carreteras y seguridad activa.

PRINCIPIO BÁSICO DE FUNCIONAMIENTO: Si a un sistemahidroneumático común se le añade una esfera y unamortiguador adicional a cada tren (delantero/trasero), laflexibilidad aumenta dado que, aumenta el volumen de nitrógeno. En esta disposición estaríamos en el régimen de o posición elástica. El régimen de firmeza se consigue aislandola esfera y amortiguador adicional, en este caso el volumen denitrógeno desminuye, y el amortiguamiento aumenta.

SUSPENSIONES ESPECIALES

SUSPENSION NEUMÁTICA: Este tipo sustituye los

elementes elásticos (muelles, ballestas o barras de torsión),

por unos cojines de aire en cada rueda. Este tipo se utiliza

normalmente en vehículos industriales por que permiten

mantener la misma distancia entre la carrocería y el suelo

independientemente de la carga con dispositivos que varíen

la presión del aire dentro del cojín neumático. Al mismo

tiempo, la combinación con el muelle da como resultado una

suspensión de flexibilidad variable que da al vehículo confort o

seguridad dependiendo de la marcha y la carga.