Sistema de suspensión, amortiguación
SISTEMA DE SUSPENSIÓN
DEFINICIÓN SISTEMA DE SUSPENSIÓN
En el sistema de dirección de un vehículo influye en gran medida el sistema de suspensión. Esto se debe a que con el recorrido de la suspensión, tanto ángulos como componentes varían la posición, modificando el comportamiento del sistema. En sentido opuesto, el movimiento de las ruedas por medio de la dirección también implica un movimiento en el sistema de suspensión. El chasis de un vehículo es rígido (aunque por características de los materiales siempre goza de algo de flexibilidad) por ello necesita ser sustentado sobre un sistema que sea capaz de adaptar el tren rodante a la orografía del terreno y los posibles defectos de este, a la vez de mantener permanente contacto entre el neumático y la calzada, con el fin de que la adherencia y estabilizad del vehículo sea máxima. Este sistema es el sistema de suspensión. Dicho sistema se basa principalmente en el uso de componentes capaces de almacenar energía y devolverla al firme, aislando el chasis y carrocería del vehículo. Estos componentes son el amortiguador y un resorte.
El resorte puede encontrarse de diferentes formas, un muelle, ballestas, balonas neumáticas etc. La función del resorte es transformar la energía producida por un defecto en el firme o movimiento de la rueda en energía potencial elástica, de forma que una vez superado ese defecto que acciona la suspensión, el muelle sea capaz de devolver la rueda a su posición en contacto con el firme. El amortiguador tiene la función de suavizar el movimiento forzado por el resorte, sobre todo en el movimiento de extensión, donde si el amortiguador no existiese (o estuviese en mal estado) la rueda volvería a su posición de forma brusca, produciendo un movimiento vibratorio debido al muelle. El amortiguador reduce y elimina este efecto.
CARACTERÍSTICAS QUE DEBE REUNIR EL SISTEMA DE SUSPENSIÓN
El sistema de suspensión realiza una función muy importante dentro de la seguridad activa de un vehículo. Es el principal responsable de la estabilidad y la correcta respuesta del coche ante cualquier movimiento o acción (giro, aceleración o frenado) y toma importante papel en la dinámica vehicular, tanto lateral como longitudinal. Por ello, ha de reunir unas características básicas.
Resistencia:
El sistema debe tener resistencia suficiente para sostener el peso del chasis, carrocería y todos los componentes instalados. De igual modo ante posibles fuertes absorciones de defectos en el firme (baches, badenes, y obstáculos varios). Si el sistema no gozase de resistencia suficiente se podrían producir deformaciones permanentes en el sistema, que afectarían negativamente al funcionamiento.
Elasticidad:
Para mantener constantemente el contacto del neumático con el firme, absorbiendo la orografía y recuperando su posición de la manera más rápida.
Suavidad:
La suspensión no solo es un sistema de seguridad activa, sino también de confort, por lo tanto, las vibraciones producidas por la elasticidad del sistema (resortes, uniones etc.) han de ser amortiguadas de forma que dichas vibraciones no influyan en el habitáculo y el confort de los ocupantes sea máximo. Si bien es cierto que esta característica depende del tipo de vehículo y tarado de la suspensión.
Aunando estas características, el vehículo no solo tendrá una correcta estabilidad, sino que tanto el conductor como los ocupantes gozarán de un importante grado de confort. Los ocupantes percibirán este grado de confort gracias a la absorción de las irregularidades de la calzada mediante el sistema de suspensión. El conductor además, tendrá un mayor confort y menor fatiga en la conducción cuanto más sencillo sea el manejo del vehículo.
TIPOS DE SUSPENSIÓN SEGÚN SU GEOMETRÍA
Actualmente existen diferentes tipos de sistemas de suspensión. Se puede establecer una clasificación en torno al tipo de resorte y amortiguador utilizado: -
Suspensión por ballestas:
Utiliza placas superpuestas fijadas en los extremos como elemento elástico, aprovechando la flexibilidad del material. Un sistema antiguo, que se puede ver aun en algunos 4x4 o vehículos industriales.
- Suspensión neumática:
Utiliza una balona de aire como resorte, permite variar la dureza y altura de la suspensión introduciendo mayor o menor cantidad de aire en las balonas.
- Suspensión por muelle:
Resorte metálico tradicional que trabaja a torsión. También los amortiguadores pueden ser de gas, hidráulicos, de simple (un único coeficiente de amortiguación) o doble efecto (tienen un coeficiente de amortiguación en compresión y otro en extensión). En este proyecto, esta clasificación no es excesivamente significativa, ya que al fin y al cabo, todos los resortes se reducen a una constante de elasticidad “k” y los amortiguadores a una constante (o dos en el caso de los de doble efecto) de amortiguamiento “C”. Sin embargo, existe otra clasificación, según su geometría, que cobra vital importancia en una simulación de este tipo, ya que el análisis mediante Multibody tiene en cuenta la dinámica y cinemática de cada componente del sistema, así como sus fijaciones, rótulas etc. El comportamiento por tanto no será el mismo. Por ello, en las imágenes siguientes se muestran los principales tipos de geometría de suspensión, tanto delantera como trasera, de forma esquematizada. En apartados sucesivos, se estudiará a fondo el sistema de suspensión del vehículo elegido.
Partes de la suspensión
La suspensión automotriz utiliza las fuerzas mecánicas de torsión para amortiguar y suavizar el desplazamiento de su vehículo, sobre las irregularidades (baches, hundimientos, topes) que se encuentran en el camino. La partes de la suspensión delantera son definitivamente las más importantes del sistema.
Las partes de la suspensión están compuestas por elementos flexibles, como el muelle de ballesta o helicoidal, la barra de la torsión, el muelle de goma, de gas o de aire; y los amortiguadores.
¿Cuáles son las partes de la suspensión?:
Amortiguadores:
Dan estabilidad al vehículo a través de la adherencia de los neumáticos al terreno.
Ballestas:
Láminas de acero para muelles, unidas con unas abrazaderas que permiten el deslizamiento entre las hojas cuando han sido deformadas por el peso que soportan.
Barras estabilizadoras:
Evita que cuando un vehículo toma una curva, la carrocería se incline hacia ese lado con un peligro de que se vuelque.
Barra de torsión:
Es un resorte basado en la una varilla de acero elástico sujeta por uno de sus extremos, mientras en el otro aplica un esfuerzo de torsión.
Constitución:
Es una pieza de acero elástico que está constituido con hilo de diámetro variable (entre 10 a 15 milímetros).
Horquillas de suspensión:
Es un tipo de suspensión fabricada de acero o de aluminio que sirve para unir a la rueda frontal con el conjunto de cubo de punto único y en el chasis con los dos puntos. Evita que la rueda gire hacia los laos, manteniendo el neumático recto.
Muelles helicoidales:
Estas partes de la suspensión sirven para conseguir una elasticidad luego del recorrido que realiza el resorte sin ocupar espacio ni sumar peso.
Rotulas:
Pieza que permite el movimiento de la suspensión en sus tres ejes, son muy importantes para la seguridad.
Fallas habituales en las partes de la suspensión delantera
Es habitual que se desgaste el cojinete delantero, y para identificarlo basta con escuchar un ruido o ronroneo constante al desplazarnos. Primero se desgasta una, lo que hace que el ruido sea mayor cuando damos un giro.
Si ha comenzado a sonar el cojinete por desgaste, es imprescindible que dicha pieza sea reemplazada antes de los 3.000 kms de que notaran el ruido, principalmente porque el desgaste puede ser tan grave en las partes de suspensión delantera que pueden trabajarse, impidiendo el control de la dirección.