Introducción a las suspensiones de automóviles.

Introducción a las suspensiones de automóviles.

La suspensión de un coche es un dispositivo para guiar la rueda cinemáticamente con respecto al chasis. También contribuye a otras funciones como la dirección o el frenado.

Los principales objetivos de la suspensión son:

  • para soportar el peso del vehículo en todas las condiciones de manejo,
  • optimizar el contacto del neumático con el suelo,
  • mantener el plano de las ruedas en una buena configuración de dirección y ángulo de inclinación con respecto a la carretera,
  • oponerse a una reacción a las fuerzas laterales y longitudinales producidas en la zona de contacto del neumático,
  • para mantener los movimientos de balanceo al tomar una curva (aceleración lateral) y cabeceo (zambullirse al frenar y ponerse en cuclillas al acelerar),
  • aislar el caso de irregularidades en la carretera para garantizar la comodidad de los pasajeros,
  • para garantizar la seguridad de los pasajeros manteniendo la integridad del vehículo durante el impacto (arriba de la acera, impacto lateral del bordillo, bache...).

Los fabricantes de automóviles utilizan varios criterios de diseño para definir la arquitectura de suspensión:



  • Criterios para el comportamiento del vehículo:
    • Manejo
    • Comodidad
    • Acústica / Vibración
  • Criterios para la integración del vehículo:
    • Instalación
    • habitabilidad
    • Dimensiones
  • criterio de costo
  • Criterio de masa

La maniobrabilidad y el filtrado del vehículo (comodidad vibroacústica) son, por lo tanto, gestionados por las suspensiones del vehículo.(parte delantera y trasera).

Esas funciones se pueden clasificar de la siguiente manera: seguridad activa, dirección, comportamiento y confort.

seguridad activa

La seguridad activa engloba todos los dispositivos para prevenir accidentes (golpes, pérdida de adherencia, caídas…) mediante una acción preventiva (información al conductor) y/o dinámica (el dispositivo “se hace cargo” de la dirección del vehículo).

Ejemplos de pruebas de seguridad activa durante el desarrollo de la suspensión:

Estabilidad de dirección: el conductor aplica un ángulo de volante y suelta el volante bruscamente para evaluar la inestabilidad de la dirección. El criterio es la amplitud y el número de oscilaciones después de la estabilización del volante. Evitación: el conductor realizala prueba del alcepara evaluar el comportamiento del vehículo durante una evasión a baja velocidad.

Direccion

Radio de giro (Ejemplos: 4,3 m para el Smart ForTwo y 6 m para el Peugeot 508). Fuerzas de retroalimentación en el volante durante una maniobra de estacionamiento (baja velocidad). Centrado : marcha en línea recta a diferentes velocidades (80 y 100 km/h) con oscilaciones del volante de pequeña amplitud. El criterio de validación es la retroalimentación de fuerza en el volante y el retraso entre la entrada del conductor y la respuesta de guiñada del vehículo (criterio subjetivo). Gradiente de fuerza : marcha en línea recta por una carretera llana a diferentes velocidades (80, 100, 120, 145 km/h) con oscilaciones del volante de gran amplitud. El criterio de validación es la retroalimentación de fuerza en el volante y la diferencia de fase entre la entrada del conductor y la respuesta de guiñada del vehículo (criterio subjetivo).

Consulta el artículo “ Tecnología de superposición de torsión ” para ver cómo se puede mejorar la respuesta del volante con un sistema electrónico.

Comportamiento

El comportamiento es la capacidad de un vehículo para seguir una trayectoria impuesta. Distinguimos el comportamiento en línea recta y el comportamiento en las curvas.

Comportamiento en línea recta

Estabilidad direccional : capacidad de un vehículo para seguir una trayectoria dada en autopistas, buenas y malas carreteras Sensibilidad de inclinación : capacidad de avanzar en un plano inclinado Sensibilidad al viento cruzado : manejabilidad con el volante bloqueado, con viento cruzado Tracción : capacidad de las ruedas motrices para no patinar cuando se aplica un par motor Estabilidad de frenado: capacidad del vehículo para mantener la trayectoria solicitada inicialmente por el conductor al frenar.

Comportamiento en las curvas

Entrada de esquina : capacidad de un vehículo para colocarse en la trayectoria deseada Trayectoria : capacidad de seguir la trayectoria Salida de esquina: capacidad de un vehículo para dejar la trayectoria deseada Tracción: capacidad de las ruedas motrices para no resbalar cuando se aplica un par motor y un ángulo del volante Esfuerzo de dirección : fuerza la retroalimentación en el volante al tomar una curva

En resumen, el vehículo debe:

  • Responder a las órdenes dadas por el conductor:
    • en estado estacionario
    • En transitorio (durante la fase de giro, por ejemplo)
  • Sea insensible a las perturbaciones externas:
    • Irregularidad del camino
    • Superelevación
    • Viento de costado
  • Ser robusto para:
    • todos los casos de carga
    • diferente agarre en carretera (seco, mojado…)
    • dispersión de fabricación
    • neumáticos de repuesto diferentes
    • diferente presiones de neumáticos
    • desgaste de los componentes de la suspensión

Confort vibroacústico

Comodidad incluye todos los fenómenos vibratorios experimentados dentro del vehículo. Estos fenómenos pueden ocurrir a través de:

  • el estilo de conducción,
  • la carretera (baches, baches, tapas de registro, pavimentación, etc.),
  • el vehículo (vibraciones de marcha,…).

También hay vibraciones repentinas provenientes de un acoplamiento entre las tensiones de la carretera y los defectos de la suspensión.

Acústico incluye todos los fenómenos vibratorios donde la frecuencia es superior a 50Hz. El conductor puede percibir diferentes sonidos en el vehículo:

  • Ruido de rodadura por irregularidades en la calzada y/o neumáticos (50 – 1000Hz)
  • retumbo (30 - 250 Hz) debido al tren motriz
  • ruidos anormales (chirrido de frenos, ruido cuando el coche baja por una acera, etc…)

Conclusión:

La suspensión es uno de los dispositivos más importantes del vehículo para la seguridad activa y el comportamiento del automóvil. Hoy en día existen varios tipos de suspensiones delanteras y traseras que se utilizan en función de los criterios de rendimiento del vehículo que definen los fabricantes de automóviles (coste, comportamiento, confort,…etc). Basándose en esos criterios, los ingenieros pueden elegir el buen tipo de suspensión (McPherson, doble horquilla, multibrazo, etc.) y comenzarel diseño de la suspensión.