Sistemas de Suspension_ Modelos de Suspension

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23/12/2014 Sistemas de Suspension: modelos de suspension

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Suspensin

Indice del curso

Modelos de suspensin mecnica

Segn el tipo de elementos empleados y la forma de montajes de los mismos, existen varios sistemas de suspensin, todos ellos basados en el mismoprincipio de funcionamiento. Constan de un s istema elstico, amortiguacin y barra estabilizadora independientes para cada uno de los ejes del vehculo.

Actualmente existen distintas disposiciones de s uspensin c uyo uso depende del t ipo de comportamiento que se busca en el vehculo: mayoresprestaciones, mas comodidad, s encillez y economa, etc.

Principio bsico

Las primeras suspensiones estaban formadas por un "eje rgido" en cuyos extremos se montaban las ruedas. Como consecuencia de ello, todo elmovimiento que afecta a una rueda se transmite a la otra del mismo eje. En la figura inferior podemos ver como al elevarse una rueda, se extiende suinclinacin al eje y de este a la otra rueda. Como el eje va fijado directamente sobre el bastidor, la inclinacin se transmite a todo el vehculo.Este montaje es muy resistente y mas econmico de fabricar, pero tiene la desventaja de ser poco cmodo para los pasajeros y una menor seguridad.
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El sistema de suspensin "independiente" tiene un montaje elstico independiente que no esta unido a otras ruedas. A diferencia del sistema rgido, elmovimiento de una rueda no se transmite a la otra y la carrocera resulta menos afectada.

Suspensiones delanteras y traseras

No todos los modelos de suspensin pueden ser montados en el eje delantero o trasero indistintamente la mayor o menor facilidad de adaptacin a lasnecesidades especficas de los dos ejes ha determinado una seleccin, por lo que cada tipo de suspensin se adapta mejor a uno de los dos ejes.

Clasificacin de las suspensionesSe pueden clasificar las suspensiones mecnicas en tres grupos:


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Suspensiones rgidas: en las que la suspensin de una rueda va unida a la otra mediante un eje rgido, se transmiten las vibraciones de una rueda a

la otra.

Suspensiones semirigidas: similares a las suspensiones rgidas pero con menor peso no suspendido.

Suspensiones independientes: en esta disposicin las ruedas tienen una suspensin independiente para cada una de ellas. Por lo tanto no se

transmiten las oscilaciones de unas ruedas a otras.

Suspensiones rgidas

Esta suspensin tiene unidas las ruedas mediante un eje rgido formando un conjunto. Presenta el inconveniente de que al estar unidas ambas ruedas, lasvibraciones producidas por la accin de las irregularidades del pavimento, se transmiten de un lado al otro del eje. Adems el peso de las masas nosuspendidas aumenta notablemente debido al peso del eje rgido y al peso del grupo cnico diferencial en los vehculos de traccin trasera. En estosltimos el grupo cnico sube y baja en las oscilaciones como un parte integradora del eje rgido. Como principal ventaja, los ejes rgidos destacan por su

sencillez de diseo y no producen variaciones significativas en los parmetros de la rueda como cada, avance, etc. El principal uso de esta disposicin desuspensin se realiza sobre todo en vehculos industriales, autobuses, camiones y vehculos todo terreno.En la figura inferior se muestra un modelo de eje rgido actuando de eje propulsor. En estos casos el eje est constituido por una caja que contiene elmecanismo diferencial (1) y por los tubos (3) que contienen los palieres. El eje rgido en este caso se apoya contra el bastidor mediante ballestas (2) quehacen de elemento elstico transmitiendo las oscilaciones. Completan el conjunto los amortiguadores (4).


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En la figura inferior vemos una suspensin rgida trasera montada en el vehculo de la marca Lada Niva, que sustituye las ballestas por muelles. Estasuspensin no presenta rigidez longitudinal, de forma que el eje rgido lleva incorporada barras longitudinales que mantienen el eje fijo en su posicin,evitando que se mueva en el eje longitudinal.


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Ademas para estabiliz ar el eje y generar un nico centro de balanceo de l a suspensin, se aade una barra transversal que une el eje con el bastidor. Aesta barra se le conoce con el nombre de de barra "Panhard". Tanto las barras longitudinales como la barra Panhard dispone de articulaciones elsticasque las unen con el eje y la carrocera.


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Suspensin semirigida

Estas suspensiones son muy parecidas a las anteriores su diferencia principal es que las ruedas estn unidas entre si como en el eje rgido perotransmitiendo de una forma parcial las oscilaciones que reciben de las irregularidades del terreno. En cualquier caso aunque la suspensin no es rgidatotal tampoco es independiente. La funcin motriz se separa de la funcin de suspensin y de guiado o lo que es lo mismo el diferencial se une al bastidor,no es soportado por la suspensin.

En la figura inferior se muestra una suspensin de este tipo. Se trata de una suspensin con eje "De Dion". En ella las ruedas van unidas mediantesoportes articulados (1) al grupo diferencial (2), que en la suspensin con eje De Dion es parte de la masa suspendida, es decir, va anclado al bastidor delautomvil. Bajo este aspecto se transmite el giro a las ruedas a travs de dos semiejes (palieres) como en las suspensiones independientes. A su vezambas ruedas estn unidas entre si mediante una traviesa o tubo De Dion (3) que las ancla de forma rgida permitiendo a la suspensin deslizamientoslongitudinales. Este sistema tiene la ventaja, frente al eje rgido. de que se disminuye la masa no suspendida debido al poco peso de la traviesa del eje DeDion y al anclaje del grupo diferencial al bastidor y mantiene los parmetros de la rueda prcticamente constantes como los ejes rgidos gracias al anclajergido de la traviesa. La suspensin posee adems elementos elsticos de tipo muelle helicoidal (4) y suele ir acompaada de brazos longitudinales quelimitan los desplazamientos longitudinales.


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Otra suspensin semirigida "De Dion" pero que utiliza ballestas en vez de muelles


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En la actualidad hay pocos coches que montan esta suspensin debido a que su coste es elevado. Alfa Romeo es uno de los fabricantes que monto estesistema, mas en concreto en el modelo 75 (figura inferior). En la actualidad lo montan vehiculos como el Honda HR-V y el Smart City Coupe.

El "eje torsional" es otro tipo de suspensin semirigida (semi-independiente), utilizada en las suspensiones traseras, en vehculos que tienen traccin

delantera (como ejemplo: Wolkswagen Golf). La traviesa o tubo que une las dos ruedas tiene forma de "U", por lo que es capaz de deformarse un ciertoangulo cuando una de las ruedas encuentra un obstculo, para despus una vez pasado el obstculo volver a la posicin inicial.

Las ruedas estn unidas rgidamente a dos brazos longitudinales unidos por un travesao que los une y que se tuerce durante las sacudidas no simtricas,dando estabilidad al vehculo. Esta configuracin da lugar, a causa de la torsin del puente, a una recuperacin parcial del ngulo de cada de alto efectode estabilizacin, caractersticas que junto al bajo peso, al bajo coste y al poco espacio que ocupan, ideal para instalarla junto con otros componentes

debajo del piso (depsito de combustible, escape, etc.). Esta configuracin han convertido a este tipo de suspensiones en una de las ms empleadas envehculos de gama media-baja.


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Suspensin independiente

Actualmente la suspensin independiente a las cuatro ruedas se va utilizando cada vez mas debido a que es la ms ptima desde el punto de vist a deconfort y estabilidad al reducir de forma independiente las oscilaciones generadas por el pavimento sin transmitirlas de una rueda a otra del mismo eje. La

principal v entaja aadida de l a suspensin independiente es que posee menor peso no s uspendido que otros tipos de s uspensin por lo que las accionestransmitidas al chasis son de menor magnitud. El diseo de este tipo de suspensin deber garantizar que las variaciones de cada de rueda y ancho deruedas en las ruedas directrices debern ser pequeas para conseguir una direccin segura del vehculo. Por contra para cargas elevadas esta suspensin

puede presentar problemas. Actualmente ste tipo de s uspensin es el nico que s e utiliza para las ruedas directrices.

El nmero de modelos de suspensin independiente es muy amplio y adems posee numerosas variantes. Los principales tipos de suspensin de tipoindependiente son:

Suspensin de eje oscilante.

Suspensin de brazos tirados.

Suspensin McPherson.

Suspensin de paralelogramo deformable.

Suspensin multibrazo (multilink)


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Suspensin de eje oscilante

La peculiaridad de este sistema que se muestra en la figura inferior es que el elemento de rodadura (1) y el semieje (2) son solidarios (salvo el giro de larueda), de forma que el conjunto oscila alrededor de una articulacin (3) prxima al plano medio longitudinal del vehculo. Este tipo de suspensin no se

puede usar como eje directriz puesto que en el movimiento oscilatorio de los semiejes se altera notablemente la cada de l as ruedas en las curvas.Completan el sistema de suspensin dos conjuntos muelle-amortiguador telescpico (4)

Una variante de este sistema es el realizado mediante un eje oscilante pero de una sola articulacin mostrado en la figura inferior. Esta suspensin esutilizada por Mercedes Benz en sus modelos 220 y 300. La ventaja que presenta es que el pivote de giro (1) est a menor altura que en el eje oscilante dedos articulaciones. El mecanismos diferencial (2) oscila con uno de los palieres (3) mientras que el otro (4) se mueve a travs de una articulacin (6) que

permite a su vez un desplazamiento de t ipo axial en el rbol de transmisin. El sist ema t ambin c uenta c on dos conjuntos muelle-amortiguador (7).


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Suspensin de brazos tirados o arrastrados

Este tipo de suspensin independiente se caracteriza por tener dos elementos soporte o "brazos" en disposicin longitudinal que van unidos por unextremo al bastidor y por el otro a la mangueta de la rueda. Si el eje es de traccin, el grupo diferencial va anclado al bastidor. En cualquier caso lasruedas son tiradas o arrastradas por los brazos longitudinales que pivotan en el anclaje de la carrocera.Este sistema de suspensin ha dado un gran nmero de variantes cuyas diferencias estriban fundamentalmente en cul es el eje de giro del brazo tiradoen el anclaje al bastidor y cul es el elemento elstico que utiliza.

En la figura inferior se muestra como los brazos tirados pueden pivotar de distintas formas: en la figura de la derecha los brazos longitudinales pivotansobre un eje de giro perpendicular al plano longitudinal del vehculo. Este tipo de suspensin apenas produce variaciones de va, cada o avance de larueda. En la figura de la izquierda pivotan los brazos sobre ejes que tienen componentes longitudinales, es decir sobre ejes oblicuos al plano longitudinaldel vehculo. A esta ltima variante tambin se la conoce como "brazos semi-arrastrados" y tiene la ventaja de que no precisa estabilizadoreslongitudinales debido a la componente longitudinal que tiene el propio brazo o soporte. Aqu las variaciones de cada y de va dependen de la posicin einclinacin de los brazos longitudinales por lo tanto, permite que se varie durante la marcha la cada y el avance de las ruedas con lo que se mejora laestabilidad del vehculo. En cuanto al tipo de elementos elsticos que se utilizan en estas suspensiones, se encuentran las barras de torsin y losmuelles.

Sistemas de suspensin de brazos tirados con barras de torsin. Las barras se montan de manera transversal a la carrocera. Como minimo se utilizandos, pudiendo llegar incluso a montar cuatro en vehculos cuyo tarado deba ser mayor. Por ejemplo, existen modelos que montan dos barras de torsin enel puente trasero, mientras que un modelo similar pero con mayor motorizacin, monta cuatro barras unidas por una gemela.


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Suspensin McPherson

Esta suspensin fue desarrollada por Earle S. McPherson, ingeniero de Ford del cual recibe su nombre. Este sistema es uno de los ms utilizados en eltren delantero aunque se puede montar igualmente en el trasero. Este sistema ha tenido mucho xito, sobre todo en vehculos ms modestos, por susencillez de fabricacin y mantenimiento, el coste de produccin y el poco espacio que ocupa.Con esta suspensin es imprescindible que la carrocera sea mas resistente en los puntos donde se fijan los amortiguadores y muelles, con objeto deabsorber los esfuerzos transmitidos por la suspensin.


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La figura inferior muestra un modelo detallado de una suspensin McPherson con brazo inferior y barra estabilizadora.La mangueta (1) de la rueda va unida al cubo (2) permitiendo el giro de ste mediante un rodamiento (3). A su vez la mangueta va unida al bastidor a travsde dos elementos caractersticos de toda suspensin McPherson:

El brazo inferior (4) que va unido a la mangueta (1) mediante una unin elstica (A) (rtula) y unido al bastidor mediante un casquillo (B).

El conjunto muelle helicoidal-amortiguador. El amortiguador (5) va anclado de forma fija a la parte superior de la mangueta (1) y el muelle (6) es

concntrico al amortiguador y est sujeto mediante dos copelas superior (C) e inferior (D). El amortiguador est unido al bastidor por su parte

superior mediante un cojinete de agujas (7) y una placa de fijacin (8). En las ruedas delanteras se hace necesaria la existencia de este cojinete

axial ya que el amortiguador al ser solidario a la mangueta gira con sta al actuar la direccin.


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La suspensin tipo McPherson forma un mecanismo de tipo tringulo articulado formado por el brazo inferior (4), el conjunto muelle-amortiguador y el propiochasis. El lado del tringulo que corresponde al muelle-amortiguador es de compresin libre por lo que slo tiene un nico grado de libertad: la traccin ocompresin de los elementos elsticos y amortiguador. Al transmitirse a travs del muelle-amortiguador todos los esfuerzos al chasis es necesario undimensionado ms rgido de la carrocera en la zona de apoyo de la placa de fijacin (8).Como elementos complementarios a esta suspensin se encuentra la barra estabilizadora (9) unida al brazo inferior (4) mediante una bieleta (10) y albastidor mediante un casquillo (E), y en este caso un tirante de avance (11).

"Falsa" McPherson

Actualmente existen mltiples variantes en c uanto a la sustit ucin del t irante inferior (4) que pueden ser realizada por un t ringulo inferior, doble bieletatransversal con tirante longitudinal, etc. A estos ltimos sistemas tambin se les ha denominado "falsa" McPherson, aunque en cualquier caso todos ellosutilizan el amortiguador como elemento de gua y mantienen la estructura de tringulo articulado.La suspensin clsica McPherson dispone de la barra estabilizadora como tirante longitudinal, mientras que las denominadas "falsa" McPherson yaabsorben los esfuerzos longitudinales con la propia disposicin del anclaje del elemento que sustituye al brazo inferior.

En la figura inferior se muestra un esquema McPherson donde se ha sustituido el brazo inferior por un tringulo (1) que va unido a la mangueta (2)mediante una rtula (A) y a la cuna del motor (3) mediante dos casquillos (C) y (D). El resto de los componentes es similar al de una McPhersonconvencional.


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Suspensin de paralelogramo deformable

La suspensin de paralelogramo deformable junto con la McPherson es la ms utilizada en un gran nmero de automviles tanto para el tren delanterocomo para el trasero. Esta suspensin tambin se denomina: suspensin por trapecio articulado y suspensin de tringulos superpuestos.

En la figura inferior se muestra una suspensin convencional de paralelogramo deformable. El paralelogramo est formado por un brazo superior (2) y otroinferior (1) que estn unidos al chasis a travs de unos pivotes, cerrando el paralelogramo a un lado el propio chasis y al otro la propia mangueta (7) de la


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rueda. La mangueta est articulada con los brazos mediante rtulas esfricas (4) que permiten la orientacin de la rueda. Los elementos elsticos yamortiguador coaxiales (5) son de tipo resorte helicoidal e hidrulico telescpico respectivamente y estn unidos por su parte inferior al brazo inferior y porsu parte superior al bastidor. Completan el sistema unos topes (6) que evitan que el brazo inferior suba lo suficiente como para sobrepasar el limite elsticodel muelle y un estabilizador lateral (8) que va anclado al brazo inferior (1).

Con distintas longitudes de los brazos (1) y (2) se pueden conseguir distintas geometras de suspensin de forma que puede variar la estabilidad y ladireccin segn sea el diseo de estos tipos de suspensin.


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La evolucin de estos sistemas de suspensin de paralelogramo deformable ha llegado hasta las actuales suspensiones llamadas multibrazo o multilink.

Suspensiones Multibrazo o Multilink

Las suspensiones multibrazo se basan en el mismo concepto bsico que sus precursoras las suspensiones de paralelogramo deformable, es decir, elparalelogramo est formado por dos brazos transversales, la mangueta de la rueda y el propio bastidor. La diferencia fundamental que aportan estasnuevas suspensiones es que los elementos gua de la suspensin multibrazo pueden tener anclajes elsticos mediante manguitos de goma. Gracias a

esta variante las multibrazo permiten modificar tanto los parmetros fundamentales de la rueda, como la cada o la convergencia, de la forma msapropiada de cara a la estabilidad en las distintas situaciones de uso del automvil. Esto significa que las dinmicas longitudinal y transversal puedenconfigurarse de forma precisa y prcticamente independiente entre s, y que puede alcanzarse un grado mximo de estabilidad direccional y confort

A principios de l os noventa s e comenz a instalar estos sist emas multibrazo en automviles de s erie y a dando buenos resultados aunque habareticencias para los ejes no motores. En la actualidad las grandes berlinas adoptan este sistema en uno de los trenes o en ambos. Para que unasuspensin se considere multibrazo debe estar formada al menos por tres brazos.

Las suspensiones multibrazo se pueden clasificar en dos grupos fundamentales:

Suspensiones multibrazo con elementos de gua transversales u oblicuos con funcionamiento similar al de las suspensiones de paralelogramo

deformable.

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Suspensiones multibrazo que adems disponen de brazos de gua longitudinal con un funcionamiento que recuerda a los sistemas de suspensin

de ruedas tiradas por brazos longitudinales.

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 tresbrazos. La suspensin delantera consta de un brazo superior (1) que va unido a una mangueta (2) larga y curvada mediante un buje de articulacin (A) y unbrazo inferior transversal (3) que va unido a la mangueta por una rtula doble (B) y al bastidor por un casquillo (C) que asla de las vibraciones. Cierra el

paralelogramo deformable el propio bastidor como en c ualquier suspensin de es te tipo.Esta suspensin dispone adems de un tercer brazo (4) que hace de tirante longitudinal y que est unido al bastidor y mangueta de la misma forma que el

brazo inferior transversal (3). La gran altura de la prolongacin de la mangueta consigue una disminucin de los cambios de convergencia de la rueda y unngulo de avance negativo.

La suspensin trasera (figura inferior) consta de un brazo superior (1) con forma de tringulo 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 suspensin delantera.

Ambos sist emas poseen c omo elementos elsticos muelles helicoidales y amortiguadores t elescpicos (5) y tambin barra es tabilizadora. Obs ervar queen la disposicin delantera el amortiguador va anclado a la barra inferior transversal (3) mediante una horquilla.

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2014Aficionados a la Mecnica. Pagina creada por Dani meganeboy.

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