Cuando la gente piensa en el rendimiento de un automóvil, normalmente piensa en caballos de fuerza, par motor y aceleración de cero a 1. Pero toda la potencia generada por un motor de pistón es inútil si el conductor no puede controlar el coche. Por eso, los ingenieros automotrices dirigieron su atención al sistema de suspensión casi tan pronto como dominaron el motor de combustión interna de cuatro tiempos.
La función de la suspensión de un automóvil es maximizar la fricción entre los neumáticos y la superficie de la carretera, proporcionar estabilidad de la dirección con un buen manejo y garantizar la comodidad de los pasajeros. En este artículo, exploraremos cómo funcionan las suspensiones de los automóviles, cómo han evolucionado a lo largo de los años y hacia dónde se dirige el diseño de las suspensiones en el futuro.
Si una carretera fuera perfectamente plana, sin irregularidades, no serían necesarias las suspensiones. Pero las carreteras están lejos de ser planas. Incluso las carreteras recién pavimentadas tienen imperfecciones sutiles que pueden interactuar con las ruedas de un automóvil. Son estas imperfecciones las que aplican fuerzas a las ruedas. Según las Leyes del Movimiento de Newton, todas las fuerzas tienen ambasmagnitudydirecciónUn bache en la carretera hace que la rueda se mueva hacia arriba y hacia abajo perpendicularmente a la superficie de la carretera. La magnitud, por supuesto, depende de si la rueda está golpeando un bache gigante o una mota diminuta. De cualquier manera, la rueda del automóvil experimenta unaceleración verticala medida que pasa sobre una imperfección.
La suspensión de su automóvil maximiza la fricción entre los neumáticos y la carretera y proporciona estabilidad en la dirección.
Sin una estructura intermedia, toda la energía vertical de la rueda se transfiere al cuadro, que se mueve en la misma dirección. En tal situación, los neumáticos pueden perder completamente el contacto con la carretera. Luego, bajo la fuerza descendente de la gravedad, los neumáticos pueden volver a golpear la superficie de la carretera. Lo que se necesita es un sistema que absorba la energía de la rueda acelerada verticalmente, permitiendo que el cuadro y la carrocería se desplacen sin problemas mientras los neumáticos siguen los baches de la carretera.
El estudio de las fuerzas que actúan sobre un automóvil en movimiento se denominadinámica del vehículo, y es necesario comprender algunos de estos conceptos para poder apreciar por qué es necesaria una suspensión en primer lugar. La mayoría de los ingenieros automotrices consideran la dinámica de un automóvil en movimiento desde dos perspectivas:
Conducir:la capacidad de un automóvil para suavizar un camino lleno de baches
Manejo:la capacidad de un automóvil para acelerar, frenar y tomar curvas de forma segura
Estas dos características se pueden describir con más detalle en tres principios importantes:aislamiento vial, comportamiento en carreteraytomar curvasLa siguiente tabla describe estos principios y cómo los ingenieros intentan resolver los desafíos específicos de cada uno.
La suspensión de un automóvil, con sus distintos componentes, aporta todas las soluciones descritas.
Veamos las partes de una suspensión típica, trabajando desde el panorama más amplio del chasis hasta los componentes individuales que forman la suspensión propiamente dicha.
Contenido
Piezas de suspensión de automóviles
Amortiguadores: Amortiguadores
Amortiguadores: puntales y barras estabilizadoras
Tipos de suspensión: Delantera
Tipos de suspensión: Trasera
Suspensiones especializadas: el Baja Bug
Suspensiones especializadas: Pilotos de Fórmula 1
Suspensiones especializadas: Hot Rods
Piezas de suspensión de automóviles
La suspensión de un automóvil es en realidad parte del chasis, que comprende todos los sistemas importantes ubicados debajo de la carrocería del automóvil. Estos sistemas incluyen:
Elmarco: componente estructural que soporta la carga y que sostiene el motor y la carrocería del automóvil, que a su vez están sostenidos por la suspensión
Elsistema de suspensión:configuración que soporta el peso, absorbe y amortigua los impactos y ayuda a mantener el contacto de los neumáticos
ElSistema de dirección: mecanismo que permite al conductor guiar y dirigir el vehículo
ElNeumáticos y ruedas:componentes que hacen posible el movimiento del vehículo mediante el agarre y/o la fricción con la carretera
Entonces, la suspensión es solo uno de los sistemas principales de cualquier vehículo.
Con esta descripción general en mente, es momento de observar los tres componentes fundamentales de cualquier suspensión: resortes, amortiguadores y barras estabilizadoras.
Los sistemas de resortes actuales se basan en uno de cuatro diseños básicos:
Muelles helicoidalesSon el tipo de resorte más común y, en esencia, son una barra de torsión de alta resistencia enrollada alrededor de un eje. Los resortes helicoidales se comprimen y expanden para absorber el movimiento de las ruedas.
BallestasConsisten en varias capas de metal (llamadas "hojas") unidas entre sí para actuar como una sola unidad. Las ballestas se utilizaron por primera vez en carruajes tirados por caballos y se encontraron en la mayoría de los automóviles estadounidenses hasta 1985. Todavía se utilizan hoy en día en la mayoría de los camiones y vehículos pesados.
Barras de torsiónLos amortiguadores de torsión utilizan las propiedades de torsión de una barra de acero para proporcionar un rendimiento similar al de un resorte helicoidal. Así es como funcionan: un extremo de una barra está anclado al chasis del vehículo. El otro extremo está unido a un brazo oscilante, que actúa como una palanca que se mueve perpendicularmente a la barra de torsión. Cuando la rueda choca contra un bache, el movimiento vertical se transfiere al brazo oscilante y luego, a través de la acción de palanca, a la barra de torsión. La barra de torsión luego gira a lo largo de su eje para proporcionar la fuerza del resorte. Los fabricantes de automóviles europeos utilizaron ampliamente este sistema, al igual que Packard y Chrysler en los Estados Unidos, durante las décadas de 1950 y 1960.
Resortes de aireLos amortiguadores neumáticos consisten en una cámara cilíndrica de aire situada entre la rueda y la carrocería del coche, y utilizan las propiedades compresivas del aire para absorber las vibraciones de las ruedas. Esta tecnología se utiliza en muchos vehículos de lujo en la actualidad, pero el concepto tiene más de un siglo de antigüedad y se podía encontrar en los carruajes tirados por caballos. Los amortiguadores neumáticos de esta época se fabricaban con diafragmas de cuero llenos de aire, muy parecidos a un fuelle; en la década de 1930 se sustituyeron por amortiguadores neumáticos de caucho moldeado.
Según la ubicación de los resortes en un automóvil (es decir, entre las ruedas y el chasis), los ingenieros a menudo encuentran conveniente hablar demasa suspendiday elmasa no suspendida.
Elmasa suspendidaes la masa del vehículo soportada sobre los resortes, mientras que lamasa no suspendidaLa rigidez de los resortes se define de manera general como la masa entre la carretera y los resortes de la suspensión. La rigidez de los resortes afecta la forma en que la masa suspendida responde mientras se conduce el automóvil. Los automóviles con suspensión flexible, como los automóviles de lujo (piense en el Mercedes-Benz Clase C), pueden absorber los baches y proporcionar una conducción súper suave; sin embargo, un automóvil de este tipo es propenso a hundirse y agacharse durante el frenado y la aceleración y tiende a experimentar balanceo o balanceo de la carrocería en las curvas. Los automóviles con suspensión rígida, como los automóviles deportivos (piense en el Mazda Miata MX-5), son menos indulgentes en carreteras con baches, pero minimizan bien el movimiento de la carrocería, lo que significa que se pueden conducir de manera agresiva, incluso en las curvas.
Por lo tanto, si bien los resortes por sí solos parecen dispositivos simples, diseñarlos e implementarlos en un automóvil para equilibrar la comodidad del pasajero con el manejo es una tarea compleja. Y para complicar aún más las cosas, los resortes por sí solos no pueden proporcionar un andar perfectamente suave. ¿Por qué? Porque los resortes son excelentes para absorber energía, pero no tan buenos paraDisipándosees. Otras estructuras, conocidas comoAmortiguadores, están obligados a hacer esto.
