SISTEMA DE SUSPENSIÓN:
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Clases de sistemas de suspensión
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Amortiguadores
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Sistema de suspensión delantera
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Suspensión Macpherson (de pierna)
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Suspensión de brazo largo y corto
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Suspensión de doble viga en I
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Sistema de suspensión traseros
La suspensión de un automóvil tiene como objetivo el absorber
las desigualdades del terreno sobre el que se desplaza, a la vez
que mantiene las ruedas en contacto con el pavimento,
proporcionando a los pasajeros un adecuado confort y seguridad
en marcha y protegiendo la carga y las piezas del automóvil,
también evitar una inclinación excesiva de la carrocería durante
los virajes, inclinación excesiva en la parte delantera durante
el frenado.
Las características del manejo de un automóvil dependen del
chasis y del diseño de la suspensión. En un extremo se encuentra
la suspensión diseñada para proporcionar un suave desplazamiento
encontrado en automóviles de lujo, en el otro extremo se
encuentra la suspensión diseñada para proporcionar un
desplazamiento firme y tenso como la suspensión de un automóvil
de carreras.
La gran mayoría de automóviles de motor poseen suspensiones que
proporcionan un desplazamiento entre los discos extremos.
En el diseño de la suspensión del automóvil la diferencia entre
el peso amortiguado y el no-amortiguado es importante. El peso
amortiguado es la totalidad del peso que se soporta por los
muelles del automóvil, lo cual incluye la carrocería,
estructura, motor, componentes de transmisión y todos lo que
estos contienen.
El peso no amortiguado es el de las partes entre los muelles y
la superficie del camino, lo cual incluye llantas, ruedas,
frenos, partes de la dirección y montaje del eje trasero.
El sistema esta compuesto por un elemento flexible (muelle de
resorte (ballesta) helicoidal, barra de torsión, estabilizador,
muelle de caucho, gas o aire, etc. Y un elemento de
amortiguación, cuya misión es neutralizar las oscilaciones del
amasa suspendida originada por el elemento flexible al adaptarse
a las irregularidades del terreno.
Los elementos más comunes encontrados en los sistemas de
suspensión son:
·
BRAZOS DE CONTROL: conectan la articulación de la dirección, eje
de la rueda, con la carrocería o chasis. Los brazos oscilan en
ambos extremos, permitiendo movimientos hacia arriba y hacia
abajo. Los extremos exteriores permiten acción oscilatoria para
la conducción.
·
ARTICULACION DE LA DIRECCION: forma del eje muñón o eje de rueda
para soporte del cojinete y de la rueda.
·
BUJES DE HULE: los bujes torsionales de caucho permiten la
acción oscilatoria hacia arriba y hacia abajo, de los brazos de
control.
·
ROTULAS: permiten la acción oscilatoria entre el extremo de los
brazos de control, para el movimiento de la suspensión hacia
arriba y hacia abajo para la acción de viraje del automóvil
·
RESORTES: soportan el peso del automóvil. La flexión de los
resortes en compresión y la extensión permite que las ruedas se
muevan hacia arriba y hacia abajo para amortiguar la conducción
·
AMORTIGUADORES: amortiguan la acción de los resortes, impidiendo
que la suspensión tenga una acción prolongada hacia arriba y
hacia abajo.
CLASES DE SISTEMAS DE SUSPENSION
INDEPENDIENTE
Una suspensión independiente consiste en que cada rueda esta
conectada al automóvil de forma separada con las otras ruedas,
lo cual permite que cada rueda se mueva hacia arriba y hacia
abajo sin afectar la rueda del lado opuesto. La suspensión
independiente se puede utilizar en las cuatro ruedas.
NO INDEPENDIENTE
En una suspensión no independiente las ruedas izquierda y
derecha están conectadas al mismo eje sólido. Cuando una rueda
se mueve hacia arriba o hacia abajo, hace que la rueda del lado
opuesto se incline en su parte superior hacia afuera o hacia
adentro. Normalmente es utilizada en la parte trasera de algunos
automóviles con tracción trasera y en algunos automóviles en la
parte delantera con tracción de cuatro ruedas.
SEMI-INDEPENDIENTE
Es utilizada en algunos automóviles de tracción delantera, lo
cual permite un movimiento independiente limitado de cada rueda,
al transmitir una acción de torsión al eje sólido de conexión.
RESORTES EN ESPIRAL
Lo resortes en espiral son los mas utilizados en los automóviles
actuales, se emplean tanto en la suspensión delantera como la
trasera. Un resorte en espiral es una varilla de acero
enrollada. La presión requerida para comprimir el resorte es el
coeficiente del resorte. El coeficiente del resorte es calculado
para hacerlo compatible con cada automóvil; en algunos casos
esto es distinto de derecha a izquierda. Los resortes en espiral
de coeficiente variable proporcionando tasas distintas de
compresión de resorte.
Los resortes se clasifican en función de la deflexión bajo una
carga dad, la ley de Hook indica que una fuerza aplicada a un
resorte hace que este se comprima en proporción directa a la
fuerza aplicada. Al retirarse la fuerza, el resorte regresa a su
posición original, en caso que no sea sobrecargado. Los
automóviles más pesados requieren resortes más duros. Los
resortes están diseñados para soportar en forma adecuada la
carga y proporcionar al mismo tiempo una conducción suave y
blanda como sea posible.
MUELLES DE HOJA
La mayor parte de muelles de hoja están fabricados en placas de
acero. Se utilizan muelles de una o varias hojas, en algunos
casos como en la parte delantera como la trasera. Actualmente
son utilizados exclusivamente en la parte trasera de automóviles
y camiones ligeros.
Unos muelles de una sola hoja son del tipo de placa de acero de
espesor variable, con una sección central gruesa y delgada hacia
ambos lados, lo cual permite un coeficiente de resorte variable
para una conducción suave y una buena capacidad de soporte de
carga. Un muelle de varias hojas posee una hoja principal con
las terminales en cada extremo y varias hojas sucesivas mas
cortas unidas mediante un perno central o abrazadera.
El perno central o abrazadera se ajusta al eje, lo cual impide
movimiento hacia delante i hacia atrás del eje, conservándolo
alineado. En algunos casos se utilizan tacones o grapadas entre
las hojas con el fin de reducir el desgaste, fricción y el
ruido. Los muelles de las hojas poseen un ojo en cada extremo
para fijarse con el chasis o bastidor.
BARRA DE TORSION
La barra de torsión esta sujeta al bastidor y se conecta
indirectamente con la rueda. En algunos casos el extremo trasero
de la barra esta fijo al chasis y el delantero al brazo de
control de la suspensión, que actúa como palanca; al moverse
verticalmente la rueda, la barra se tuerce. Las barras de
torsión pueden estar montadas longitudinalmente o
transversalmente. Las barras de torsión están hechas de una
aleación tratada por calor para el acero, durante la manufactura
son precisamente estiradas para darles una resistencia contra la
fatiga.
RESORTE DE AIRE
La membrana de resorte de aire esta fabricada de compuesto
plástico o caucho sintético. Se trata de un cilindro de aire con
una placa de montaje. El montaje inferior se mueve hacia arriba
dentro del cilindro conforme se comprime el aire en el mismo-
CAUCHO
Lo cauchos se utilizan entre los brazos de control, los
protectores, los estabilizadores y los amortiguadores. Ayuda a
absorber los golpes de la carretera, permiten algún movimiento y
reducen el ruido.
BRAZOS DE CONTROL
Son los acoplamientos que conectan la articulación de la
dirección, la punta del eje de la rueda con el chasis o la
carrocería durante el movimiento hacia arriba y hacia abajo.
Están construidas en acero estampado, forjado o de aluminio
forjado. Los brazos de control lateralmente angostos requieren
de una varilla de refuerzo para mantener el control de la rueda
hacia delante o hacia atrás.
Si los brazos de control superior e inferior poseen igual
longitud. La rueda sigue perpendicular al camino, al pasar por
un obstáculo, pero se mueve ligeramente hacia adentro, o cual
reduce la distancia de las ruedas delanteras, altera la
dirección y producen mayor desgaste de las llantas. En caso que
el brazo superior sea mas corto del inferior, la rueda se
inclina hacia adentro, al subir la distancia entre las ruedas no
cambia, lo cual produce más control y menos desgaste de las
llantas.
Los bujes de los brazos de control están colocados a presión o
atornillados en los extremos interiores de los brazos,
permitiendo el movimiento oscilatorio del brazo sobre el eje o
sobre un perno fijo en el chasis.
La gran mayoría de bujes son de tipo de caucho torsional. De
acuerdo el brazo se mueve hacia arriba o hacia abajo, se deforma
el caucho que hay dentro de las corazas de los bujes interiores
y exteriores, eliminando la fricción entre las partes de metal.
ROTULAS
La rotula sobre el brazo de control con el muelle de la
suspensión se denomina articulación de bola de transporte de
peso.
Cuando la unión de la dirección se conecta a la dirección por
encima del brazo de control se denomina articulación de bola de
tensión. Esta en tensión por que el peso del automóvil trata de
empujar la rotula desde el nudillo.
Cuando el brazo de control esta arriba del nudillo de la
dirección, empuja la rotula hacia la unión. Lo cual comprime la
coyuntura de bola y por ello se le denomina articulación de bola
de compresión.
La rotula sobre el brazo de control no cargado se precarga
porque no transporta peso. La articulación se precarga con un
disco elastométrico o con un resorte de metal. La articulación
se denomina articulación de bola precargada o de fricción. La
precarga es lo suficientemente grande para mantener la bola
asentada durante los cambios en las cargas en las carreteras
ásperas, en los desplazos laterales y en los altos de
emergencia.
VARILLA DE TENSION
La varilla de tensión impide que el extremo exterior de un brazo
de control se mueva hacia delante o hacia atrás, un extremo esta
fijo al chasis y el otro extremo al brazo de control en un
Angulo de control aproximado de 45º.
Los bujes de caucho en la parte delantera de la varilla de
tensión proporcionan amortiguamiento por los golpes en la
varilla de tensión.
BARRA ESTABILIADORA
Una barra inclinada o barra estabilizadora se usa en la
suspensión delantera de muchos vehículos y en algunas
suspensiones traseras, la barra estabilizadora es una varilla en
forma de U y en cada uno de los extremos conectada a los brazos
de control inferiores a través de montajes de caucho. En las
curvas la fuerza centrifuga transfiere parte del peso del
automóvil a las ruedas exteriores. En caso que posean suspensión
independiente no se puede contrarrestar la tendencia del
automóvil a inclinarse hacia el extremo de la curva.
Para reducir este efecto, los brazos de control izquierdo y
derecho se conectan a una barra estabilizadora, la cual es en
esencia una barra de torsión transversal, que cuando se inclina
el automóvil, se tuerce para resistir el movimiento y mantener
más nivelado el automóvil.
AMORTIGUADORES
El peso del automóvil que descansa sobre un muelle sin
amortiguador continua sacudiéndose hacia arriba y hacia abajo
después de una sacudida. El sacudimiento se detendrá
gradualmente por la fricción en el sistema de suspensión.
Los muelles es espiral de una sola hoja y las barras de torsión
poseen muy poca fricción y los muelles de hojas múltiples ayuda
a detener el sacudimiento con mayor rapidez. Un automóvil bajo
sacudimiento es muy difícil de controlar, por que el peso
efectivo sobre las llantas cambia de forma permanente.
Los amortiguadores se instalan sobre un sistema de suspensión
para detener rápidamente el sacudimiento natural de los muelles
del automóvil, lo cual mejora el desplazamiento, control y
manejo. El muelle controla el peso del automóvil y el
amortiguador controla el sacudimiento o la oscilación.
Un amortiguador es básicamente un cilindro con un pistón que se
mueve dentro de el. El pistón posee unas aberturas u orificios
internos.
El liquido o fluido hidráulico es empujado a través de los
orificios a medida que el pistón se mueve dentro del cilindro.
Lo cual permite al fluido hidráulico que entre en la cámara de
compresión y la cámara de rebote.
Hay un tubo de reserva alrededor de la parte externa del
cilindro de aplicación en la mayoría de amortiguadores. Una
válvula de toma de compresión ente el cilindro de aplicación y
la cámara de reserva controla el flujo de fluido hidráulico
entre ellos. El pistón es empujado hacia abajo dentro del
cilindro durante la compresión y hacia arriba durante el rebote.
La energía absorbida por el amortiguador se convierte en calor,
el cual calienta el fluido hidráulico. El calor pasa a través
del compartimiento y se dirige hacia el aire alrededor del
amortiguador. El control de fluido hidráulico durante la
compresión y el rebote usa las aberturas de los orificios y las
válvulas de disco.
El flujo de fluido hidráulico en una dirección asienta el disco
para restringir el flujo. El flujo en dirección reversa levanta
la válvula desde su asiento y permite que se desplace el fluido
hidráulico a través de la abertura.
Debido a que las válvulas son de flujo más que de presión, las
fuerzas de presión del amortiguador cambian a media que se
cambia la tasa de aplicación del amortiguador, por lo tanto
entre mas rápido se aplique el amortiguador, mas fuerza de
control tendrá.
Durante la extensión el amortiguador, el fluido hidráulico queda
atrapado arriba del pistón en la cámara de rebote pasa a traces
de la abertura del pistón a la cámara de compresión. La varilla
del pistón toma el lugar del fluido hidráulico en la cámara de
rebote y debido a que en la cámara de compresión no hay varilla,
durante la extensión algo de fluido hidráulico debe desplazarse
de la cámara de reserva a la cámara de compresión, compensando
la cantidad de reserva desplazado por la varilla.
Durante la compresión ocurre un flujo del fluido hidráulico de
reserva hacia ambas cámaras. La presión acumulada en la cámara
de compresión abre la válvula de compresión, permitiendo que el
fluido hidráulico se desplace hacia la cámara de reserva.
La reserva de fluido hidráulico alrededor del cilindro de
aplicación del amortiguador no se encuentra llena de fluido
hidráulico, el aire llena el espacio por arriba del fluido
hidráulico en los amortiguadores estándar. El fluido hidráulico
tiene turbulencia a medida que es forzado para que fluya hacia
adentro y hacia fuera de la reserva a través de un orificio
pequeño. La turbulencia causa que el aire de la reserva se
mezcle con el fluido hidráulico del amortiguador.
El mezclado causa que se formen burbujas de aire en el fluido
hidráulico. Lo cual se denomina aireación. La aireación reduce
la viscosidad del fluido hidráulico para disminuir la cantidad
de control del amortiguador.
En los caminos ásperos, los amortiguadores operan con mayor
intensidad y causa que el aire se mezcle con el fluido
hidráulico mas rápido de lo que puede escaparse.
AMORTIGUADORES DE GAS
Los amortiguadores de gas funcionan bajo los mismos principios
que los amortiguadores hidráulicos. Una cámara en el
amortiguador esta cargada de nitrógeno, el cual mantiene una
presión constante sobre el fluido hidráulico que hay en el
amortiguador, con el fin de evitar la aireación del fluido
hidráulico durante los movimientos rápidos de la suspensión. El
rendimiento del amortiguador mejora cuando no existen burbujas
de aire en el fluido hidráulico.
AMORTIGUADORES DE AIRE A PRESION
Los amortiguadores de aire a presión son básicamente iguales a
los amortiguadores hidráulicos. Las secciones superior e
inferior están selladas mediante un diafragma de noeprofeno a
fin de formar un cilindro de aire. Mediante un compresor de aire
controlado electrónicamente la presión en el cilindro es
mantenida entre aproximadamente 10 y 32 psi. Una tubería con su
conector proporciona presión de aire al amortiguador. De acuerdo
aumenta la carga del automóvil, los censores de altura señalan a
la unidad de control electrónica, para que active el control
del compresor y así aumentar la presión de aire en los
amortiguadores, el sistema esta diseñado para diferentes cargas
y mantener en forma automática la altura del automóvil.
AMORTIGUADORES AJUSTABLES
Los amortiguadores ajustables proporcionan una conducción firme,
mediana o suave. Al ajustar el amortiguador se modifica el
ajustable de las válvulas internas.
Un flujo mayor de fluido hidráulico entre las cámaras permite un
amortiguador más suave, un flujo restringido da como resultado
un amortiguador mas firme.
Algunos amortiguadores se ajustan en forma manual, al girar una
perilla de ajuste o el cuerpo del amortiguador controlado
eléctrica o electrónicamente se utiliza un solenoide eléctrico.
SISTEMA DE SUSPENSION DELANTERA
La articulación de la suspensión delantera es mucho más compleja
que la de la suspensión trasera.
Las suspensiones delanteras de todos los carros actuales son
independientes. Lo cual significa que cada rueda delantera esta
conectada por separado al chasis. Permitiendo que las ruedes
reacciones independientemente con las irregularidades del
camino.
Las suspensiones delanteras de todos los carros actuales son
independientes. Lo cual significa que cada rueda delantera esta
conectada por separado al chasis. Permitiendo que las ruedas
reaccionen independientemente con las irregularidades del
camino.
SUSPENSIÓN MACPHERSON (DE PIERNA)
En la gran mayoría de automóviles actuales se utiliza la
suspensión por pierna. Puede ser instalada adelante o atrás. Se
conforma de un solo brazo de control inferior, un ensamble de
pierna (tirante tubular), amortiguador y un resorte.
El brazo de control esta fijo a través de rotulas al chasis y a
la parte inferior de la pierna. La parte superior esta sujeta a
una sección reforzada de la carrocería.
La pierna modificada tiene un amortiguador de tipo pierna
espiral ubicado en el brazo de control inferior y el chasis. La
suspensión de pierna utiliza un cilindro de aire en la parte
superior de la pierna en forma de resorte.
SUSPENSION DE BRAZO LARGO Y CORTO
La suspensión de brazo largo y corto tiene en cada rueda un
brazo de control superior y un brazo de control inferior. Los
brazos están fijos al chasis en el extremo interior del brazo
mediante bujes que permiten el movimiento vertical de los
extremos exteriores de los brazos.
Los brazos están fijos, mediante rotulas a una articulación de
la dirección. Las rotulas permiten que la punta del eje de la
rueda se mueva hacia arriba o hacia abajo, así como girar a la
izquierda como a la derecha. La desigualdad de longitud de los
brazos hace que en la parte superior de la rueda se mueva hacia
adentro y hacia fuera con el movimiento de suspensión,
impidiendo que la llanta resbale o ruede lateralmente en la
parte inferior, donde esta en contacto con la superficie del
camino.
Cada rueda puede moverse hacia arriba y hacia abajo en forma
independiente. En la suspensión de brazo largo y corto, el
resorte en espiral puede colocarse entre el chasis y el brazo de
control inferior o parte superior del brazo de control superior.
SUSPENSION DE DOBLE VIGA EN I
La suspensión de doble viga en I es una forma de suspensión semi-independiente.
Son utilizadas dos vigas en I, para cada una de las ruedas, la
cual esta fija a un lado del chasis y se extiende hasta la punta
del eje y a la rueda del otro costado. El extremo de la rueda
viga I se mueve hacia arriba y hacia abajo y gira en el otro
extremo. Este tipo de suspensión es utilizado en algunas
camionetas livianas. En automóviles de tracción delantera, la
función de la doble viga en I se consigue en la parte delantera
mediante dos vigas de eje de acero, una de las cuales posee el
diferencial.
SISTEMA DE SUSPENSION TRASEROS
La suspensión trasera esta diseñada para proporcionar comodidad
en el manejo, mantener en contacto las ruedas con el camino;
aunque tiene mucho en común con la suspensión delantera, difiere
en diseño y disposición. El muelle de hojas absorbe la fuerza de
torsión del eje trasero durante la aceleración y el frenado.
La fuerza de torsión de tiende a torcer el comportamiento del
eje, el cual, a su vez trata de torcer el muelle. Esta acción se
denomina enrollado se reduce con una sección corta y dura del
muelle hacia delante. La fuerza de torsión y las cargas del
freno absorbidas durante la aceleración y el frenado tratan de
torcer el muelle de hojas.
La torsión del tren propulsor y las fuerzas de frenado pueden
torcer los muelles.
Para evitarlo, el eje o funda del eje se monta adelante del
centro del muelle, con un amortiguador colocado adelante y
atrás.
La estabilidad de la suspensión trasera se mejora montando
brazos de control que oscilan entre eje o funda del eje y el
chasis, y un brazo de control en diagonal, llamado tensor,
tirante o varilla de tensión.
Los resortes absorben los impactos del camino y soportan el peso
del automóvil; la posición y estabilidad del eje se logran con
brazos de control colocados entre la carrocería o el chasis y el
eje o funda del eje.
En los automóviles con tracción delantera la torsión del motor
no se transmite a la suspensión trasera. Muchos automóviles
poseen eje de viga flexible, que son un tipo de suspensión
trasera semi-independiente.
Los sistemas de suspensión trasera con tracción delantera
incluyen suspensión de pierna independiente, suspensión no
independiente de eje sólido, suspensión semi – independiente de
torsión de los brazos colgantes, suspensión independiente de
formas A
Fuente:
http://www.monografias.com/trabajos22/sistema-suspension/sistema-suspension.shtml |