Sistema de Suspensión: Componentes y Funcionamiento en Vehículos

Sistema de Suspensión

Se encarga de mantener la carrocería sobre el suelo; tiene que absorber irregularidades para que se transmitan lo menos posible. Función realizada por:

• Ballestas: Compuestas por láminas de acero flexibles, "hojas", se fijan al chasis. La hoja principal, "Maestra", se ancla a la carrocería, con un extremo fijo y el otro unido mediante "Gemela". Las hojas se mantienen en su lugar mediante un tornillo central (Capuchino) y bridas para evitar que giren. Pueden instalarse de forma longitudinal o transversal, requieren engrasado frecuente, deben ser recurvadas y templadas periódicamente. Ventajas y Desventajas: Soportan grandes cargas, son sencillas de manipular, tienen un peso elevado y requieren mantenimientos periódicos.
• Barras de torsión: Formadas por barras de acero fijadas a la carrocería y a los brazos de suspensión. Ventajas: Ajuste fácil de la altura, aumento de rigidez, basta con cambiar la barra.
• Muelles: Lineales, con una rigidez constante: se comprimen una distancia Y por cada fuerza X aplicada, manteniendo la misma resistencia. Progresivos, ofrecen más fuerza a medida que se comprimen (suspensión más flexible y cómoda), fabricados con enrollamiento helicoidal de acero, se comprimen y descomprimen por torsión ante esfuerzos. Las primeras y últimas espiras suelen ser planas. Ventajas y Desventajas: Compactos y fáciles de instalar, duración prolongada y sin mantenimientos, solo soportan esfuerzos a compresión.

La dureza de la suspensión influye en la altura y el comportamiento. Para reducir la altura con muelles, hay que cambiarlos por otros más cortos y duros, con un límite legal de ±3 cm. Si se excede, se necesita homologación. La progresividad se puede lograr mediante dos muelles o variando el diámetro de las espiras, que deben montarse con las espiras más juntas en la parte superior.

Efectos de endurecer los muelles: Permite que la rueda vuelva rápidamente al suelo, pero si es demasiado rígido, puede perder contacto con el suelo tras un bache, lo que resulta en menor comodidad y más vibraciones. Los todoterrenos utilizan sistemas elásticos más largos y suaves.

Lassuspensiones roscadas se utilizan principalmente en vehículos de competición. La precarga del muelle se ajusta mediante una tuerca que controla el punto inicial de compresión. Cuanto más se aprieta, más comprimido estará el muelle desde el inicio. La altura se ajusta mediante tuercas en la parte inferior, que determinan el punto de apoyo del muelle. Ventajas: Permiten adaptar el comportamiento de la suspensión a distintas condiciones, ideal para optimizar el rendimiento en competición, permitiendo ajustes precisos.

Sistema de Amortiguación

Amortiguadores, situados cerca de cada rueda, reducen oscilaciones de los elementos elásticos, haciendo que se muevan más lentamente tras absorber un impacto.

Funcionamiento

Cuando un elemento elástico se deforma, almacena energía y la libera, provocando oscilaciones continuas. Sin control, esto genera problemas de comodidad y seguridad; los amortiguadores frenan el retorno de los elementos elásticos tras un bache, evitando que sigan rebotando y mejorando la estabilidad.

¿Qué hacen realmente?

Controlan las oscilaciones de los elementos elásticos; son cruciales para evitar derivas y pérdida de estabilidad.

Problemas y Mantenimiento

Los conductores a menudo no notan el desgaste; la ITV puede detectar problemas. Sin amortiguadores, se dificulta la maniobrabilidad en carretera. La vida útil depende del uso, y se recomienda revisarlos cada 100k km.

Funcionamiento de los Amortiguadores

Existen 2 tipos:

• Monotubo: Estructura: Un tubo de acero con un pistón que se desplaza dentro de un fluido (aceite). Funcionamiento: En la fase de compresión, el aceite fluye rápidamente para permitir que el muelle se comprima y absorba el impacto; en la fase de expansión, el aceite fluye lentamente, controlando la descompresión del muelle y evitando el rebote. La cámara de compensación ajusta el volumen causado por el vástago dentro del amortiguador, y un pistón flotante separa el aceite de una cámara de gas. Beneficios: Aseguran un funcionamiento suave y controlado de la suspensión.
• Bitubo: Su diferencia principal radica en la cámara de compensación, que se encuentra externa al tubo del pistón. Funcionamiento: El aceite fluye desde el tubo interior al exterior, comprimiendo el gas de la cámara externa. Ventajas y Desventajas: Pistones más grandes debido a su mayor ancho, más compactos y de menor costo, pero con peor refrigeración del aceite y menor recorrido del pistón, ya que el aceite no fluye por gravedad tras inactividad.

Amortiguadores regulables: Permiten ajustar el flujo de aceite, controlando la compresión y extensión del muelle, lo que resulta en un movimiento más suave o rápido. Ventajas: Mejor control del vehículo, aunque no se debe confundir con el endurecimiento. Precauciones: Requiere experiencia.

Rod Through

No tiene cámara de compensación; el pistón tiene vástago en ambos lados, y el aceite se desplaza sin compensar el volumen del vástago. El pistón se desliza dentro del cilindro, y el volumen de aceite desplazado de una cámara pasa completamente a la otra.

Amortiguadores de Dirección

Principalmente en motos, evitan que la dirección regrese bruscamente, previniendo situaciones como "tank slapper". Pueden ser lineales o rotativos.

Amortiguadores Nivomat mantienen estable la altura trasera del vehículo, ajustándose al peso. Su vástago interno actúa como una bomba de presión, moviendo aceite entre cámaras de baja y alta presión. Al comprimir, el aceite se desplaza, comprimiendo el gas y nivelando la altura del vehículo. Al liberar la carga, el vehículo sube y el aceite sobrante se evacua.

Tipos de Suspensiones

Suspensiones de Eje Único

De Eje Rígido: Configuración antigua, un eje sostiene las ruedas y se monta sobre muelles, ballestas o barras con amortiguadores. Al pasar baches, las ruedas inclinan y el eje se mueve, requiriendo elementos auxiliares para anclarlo a la carrocería y evitar desplazamientos. Necesita componentes adicionales para controlar los movimientos laterales y longitudinales del eje.

Barra Panhard: Barra de acero que conecta un lado del puente del eje rígido con la carrocería. Es simple, económica y robusta, permitiendo ciertos movimientos del eje, lo que hace que suba y baje describiendo un arco. Se usa en vehículos grandes debido a su durabilidad. En algunos casos, se utiliza una barra regulable para adaptarse al eje.

Paralelogramo de Watt: Conecta carrocería y eje mediante dos tirantes y un balancín. Mejora la barra Panhard al evitar el movimiento en arco, produciendo una trayectoria en forma de "ocho" (lemniscata). Este sistema es ideal para vehículos pequeños, ofreciendo un movimiento más controlado.

Mecanismo Scott Russell: Usa dos barras en tijera para mover el eje verticalmente sin desplazamientos laterales, mejorando el sistema Watt. Su complejidad y ventajas limitadas lo hicieron ser reemplazado por el sistema Watt.

Eje Semi Rígido: Utilizado en turismos de gama baja o media, es una pieza en "U" que permite cierto movimiento independiente, aunque no es completamente independiente. Se comporta parcialmente como una suspensión independiente. Es simple, ligero y compacto, pero no controla los ángulos de alineación de las ruedas.

Eje De Dion: Suspensión rígida, donde el diferencial está unido al bastidor y forma parte de la masa suspendida. Conecta las ruedas traseras mediante brazos oblicuos y sujeción transversal. Es más pesado y costoso que otros sistemas independientes.

Suspensiones Independientes

Cada rueda se mueve de manera independiente, reduciendo el impacto en la carrocería. Los brazos están conectados a la carrocería con silentblocks y a la mangueta con rótulas, y a menudo se utilizan barras de torsión para controlar la altura de la carrocería.

Ventajas y Desventajas: - Peso, movimiento independiente de las ruedas, mejor estabilidad de alineación, pero desgaste de rodamientos.

Sistema McPherson: Es una suspensión ligera y económica, que consta de: Rótulas que conectan la rueda con un brazo oscilante, Muelles-amortiguadores unidos a la mangueta, y una parte superior fija al chasis con copela de rodamiento.

Paralelogramo Deformable: Principalmente en ejes delanteros de vehículos de gama media y alta, y a veces en trenes traseros. Está compuesto por dos brazos articulados que forman un paralelogramo, unidos a la mangueta. Permite que la rueda suba y baje de manera controlada. Ventajas: Mantiene el ángulo de caída de la rueda durante los movimientos, mejorando el comportamiento de la suspensión.

Suspensión Multibrazos: Utilizada en vehículos de gama alta, cuenta con varios brazos conectando la carrocería y la mangueta, controlando el movimiento de la rueda. Ventajas y Desventajas: Mantiene ángulos de rueda al subir/bajar, reduce vibraciones hacia la carrocería, fácil ajuste de los ángulos, pero dificultad para identificar daños en brazos tras un golpe. Más silentblocks implican un mayor riesgo de fallos.

Sistema Anti Balanceo

Reduce la inclinación y mejora la estabilidad. Esta inclinación provoca que las ruedas cambien su ángulo de caída, afectando la distribución de la fuerza en los neumáticos y la eficiencia de las suspensiones.

Barras Estabilizadoras: Distribuyen esfuerzos entre las suspensiones, conectadas con bridas y unidas a los brazos de suspensión con bieletas. Permiten una mejor disipación de la energía, evitando que las suspensiones se compriman o extiendan de manera desequilibrada.

Barras Estabilizadoras Activas: Ajustan su rigidez según las condiciones de conducción, adaptándose a diferentes situaciones de marcha.

Funcionamiento

Dos barras conectadas por un actuador eléctrico que ajusta su altura para equilibrar el vehículo en las curvas.

Sensores

• Volante: Determina el ángulo de giro.
• Aceleración Vertical: Detecta baches.
• Pedales: Aceleración y freno afectan la distribución de peso.
• Velocidad: Aumenta la rigidez a alta velocidad.
• Sensor de Par: Mide la torsión en la barra.

En terrenos irregulares, el sistema desactiva la barra para mejorar la absorción de impactos solo en una rueda.

Elementos Clave de la Suspensión

• Silentblocks: Anillos de caucho que absorben vibraciones y permiten movimiento entre componentes metálicos.
• Rótulas: Unen componentes móviles, soportan peso y están protegidas por goma para evitar daños por suciedad.
• Brazos de Suspensión: Conectan la mangueta con la carrocería, formando un triángulo que absorbe tensiones.
• Tirantes de Suspensión: Conectan la mangueta al chasis, similares a los brazos de suspensión.
• Tope de Suspensión: Taco de goma que evita que los muelles lleguen a su tope en baches grandes.
• Mangueta: Soporta el rodamiento de la rueda y conecta componentes clave, fabricada en fundición para resistir esfuerzos.