¿Qué es la suspensión dependiente e independiente de un automóvil?

¿Qué es la suspensión dependiente e independiente de un automóvil?

La suspensión es un sistema que conecta la carrocería del vehículo a las ruedas. Está diseñado para amortiguar los golpes y las sacudidas que se producen debido a caminos irregulares y garantizar la estabilidad de la máquina en diversas condiciones.

Las partes principales de la suspensión son elementos elásticos y amortiguadores (muelles, resortes, amortiguadores y piezas de goma), guías (palancas y vigas que conectan el cuerpo y las ruedas), elementos de soporte, estabilizadores y varias piezas de conexión.

Hay dos tipos principales de suspensión: dependiente e independiente. Se refiere a la dependencia o independencia de las ruedas de un mismo eje al circular por pavimento irregular.

suspensión dependiente. Las ruedas de un eje están rígidamente conectadas entre sí y el movimiento de una de ellas provoca un cambio en la posición de la otra. En el caso más simple, consta de un puente y dos resortes longitudinales. También es posible una variante con palancas de guía.

Suspensión independiente. Las ruedas del mismo eje no están conectadas entre sí y el desplazamiento de una no afecta la posición de la otra.

El principio de funcionamiento de la suspensión dependiente.

Si observa el esquema de suspensión dependiente, puede ver que la conexión afecta el movimiento vertical de las ruedas y su posición angular en relación con el plano de la carretera.

Cuando una de las ruedas sube, la segunda bajará, ya que los elementos elásticos y toda la paleta guía se encuentran en el interior de la vía del vehículo. Al comprimir el resorte o el resorte en el lado izquierdo del automóvil, se descarga el cuerpo, respectivamente, el resorte derecho se endereza parcialmente, la distancia entre el cuerpo y el camino a la derecha aumenta. No siempre es inequívoco, ya que la imagen se distorsionará por los balanceos de la carrocería resultantes y mucho depende de la altura del centro de masa del automóvil y la distancia a lo largo del eje desde el resorte o las palancas hasta la rueda. Estos efectos, que hacen que el vehículo ruede y tienda a balancearse, se tienen en cuenta en el cálculo de las suspensiones.

Dado que ambas ruedas están en planos paralelos, si despreciamos los ángulos de inclinación creados artificialmente, la inclinación de una de ellas, por ejemplo, hacia la izquierda provocará un ángulo similar para la segunda en la misma dirección. Pero en relación con el cuerpo, el ángulo de camber instantáneo cambiará de la misma manera, pero con el signo opuesto. El cambio de camber en la rueda siempre perjudica la tracción, y con este esquema esto sucede inmediatamente con ambas ruedas en el eje. De ahí el funcionamiento insatisfactorio de las suspensiones dependientes a altas velocidades con cargas laterales en las curvas. Y las desventajas de tal suspensión no se limitan a esto.

El papel de un resorte en el sentido general de la palabra puede ser directamente estructuras de resorte típicas hechas de diferentes materiales y con un número diferente de láminas en el conjunto, incluidas las de rigidez variable (con resortes), así como resortes o cámaras de aire similares a ellos en el diseño.

Suspensión de resorte. Los resortes pueden ubicarse longitudinal o transversalmente, formar diferentes arcos, desde un cuarto de elipse hasta uno completo. La suspensión sobre dos resortes semielípticos ubicados a lo largo del cuerpo se ha convertido durante mucho tiempo en un clásico. Otros diseños se utilizaron en la primera mitad del siglo pasado.

Las propiedades de la ballesta son tales que tiene una rigidez normalizada en el plano vertical, y en todos los demás, su deformación puede despreciarse, por lo que este diseño no contiene una paleta guía separada. Todo el puente está unido al marco o al cuerpo exclusivamente a través de los resortes.

Este colgante incluye:

• resortes que contienen una o más láminas metálicas planas, a veces se utilizan materiales compuestos;
• abrazaderas que sujetan juntas las láminas de resorte de las estructuras de composición tipográfica;
• entre las láminas se ubican arandelas anti-crujidos, que reducen la fricción y mejoran el confort acústico;
• resortes de suspensión, que son resortes adicionales más pequeños que entran en acción cuando se selecciona una parte del recorrido de la suspensión y cambia su rigidez;
• escaleras que sujetan el resorte a la viga del puente;
• soportes de montaje frontales e inferiores con bujes o bloques silenciosos, que permiten compensar un cambio en la longitud del resorte durante la compresión, a veces se les llama pendientes;
• cojines-astilladoras que protegen las láminas de deformaciones irreversibles con flexión máxima al final de la carrera de trabajo.

Todas las suspensiones dependientes están equipadas con amortiguadores instalados por separado, cuyo tipo y ubicación no dependen del tipo de elemento elástico.

Los resortes son capaces de transmitir fuerzas de tracción y frenado desde la viga del eje a la carrocería con una ligera deformación, evitar que el eje gire sobre su propio eje y resistir fuerzas laterales en las esquinas. Pero debido a la inconsistencia de los requisitos de rigidez en diferentes direcciones, lo hacen todo igualmente mal. Pero esto no es esencial en todas partes.

En los vehículos pesados ​​de varios ejes, se pueden utilizar suspensiones de tipo equilibrado, cuando un par de resortes sirve a dos ejes adyacentes, descansando sobre sus extremos, y se fija en el marco en el centro. Esta es una suspensión típica de camión con sus propias ventajas y desventajas.

Suspensión dependiente de resorte. El papel del elemento elástico lo realizan resortes cilíndricos o cámaras de aire, por lo que este tipo requiere una paleta de guía separada. Puede ser de diferentes diseños, la mayoría de las veces se utiliza un sistema de cinco varillas de chorro, dos superiores, dos inferiores y una transversal (barra Panhard).

Hay otras soluciones, por ejemplo, a partir de dos varillas longitudinales por una transversal, o con la sustitución de la varilla Panhard por un mecanismo de paralelogramo de Watt, que estabiliza mejor el puente en sentido transversal. En cualquier caso, los resortes trabajan solo en compresión, y todos los momentos del puente se transmiten a través de empujes de chorro con bloques silenciosos en los extremos.

El principio de funcionamiento de la suspensión independiente.

Las suspensiones independientes son muy utilizadas en las ruedas direccionales delanteras de los turismos, ya que su uso mejora notablemente la disposición del vano motor o maletero y reduce la posibilidad de autooscilación de las ruedas.

Como elemento elástico en una suspensión independiente, los resortes generalmente se usan, con algo menos de frecuencia, barras de torsión y otros elementos. Esto amplía la posibilidad de utilizar elementos elásticos neumáticos. El elemento elástico, a excepción del resorte, no tiene prácticamente ningún efecto sobre la función del dispositivo de guía.

Para suspensiones independientes, existen muchos esquemas de dispositivos de guía, que se clasifican según el número de palancas y la ubicación del plano de giro de las palancas.  

En un frente independiente suspensión de varillaje, el cubo de la rueda está montado con dos cojinetes de rodillos cónicos de contacto angular en el muñón del muñón de la dirección, que está conectado a la cremallera mediante un pivote. Se instala un cojinete de bolas de empuje entre el puntal y el muñón de la dirección.

La cremallera está conectada de forma pivotante mediante casquillos roscados a las palancas bifurcadas superior e inferior, que, a su vez, están conectadas a ejes fijados a las barras transversales del bastidor por medio de casquillos de goma. El elemento elástico de la suspensión es un resorte, que descansa con su extremo superior a través de una junta antivibratoria contra la cabeza estampada del travesaño, y con su extremo inferior contra la copa de apoyo, atornillada a los brazos inferiores. El movimiento vertical de las ruedas está limitado por el tope de los topes de goma en la viga.

Un amortiguador hidráulico telescópico de doble efecto está instalado dentro del resorte y conectado con el extremo superior al marco transversal a través de cojines de goma, y ​​con el extremo inferior a las palancas inferiores.

Recientemente, la suspensión de la "vela oscilante" se ha generalizado. McPherson. Consiste en una palanca y un puntal telescópico, por un lado, rígidamente conectado al muñón de la dirección y, por el otro, fijado en el talón. El talón es un cojinete de empuje montado en un bloque de goma flexible montado en el cuerpo.

La cremallera tiene la capacidad de moverse debido a la deformación del bloque de goma y girar alrededor de un eje que pasa por el cojinete de empuje, la bisagra exterior de la palanca.

Las ventajas de esta suspensión incluyen una pequeña cantidad de piezas, menos peso y espacio en el compartimiento del motor o en el maletero. Por lo general, el puntal de suspensión se combina con un amortiguador y el elemento elástico (resorte, elemento neumático) se monta en el puntal. Las desventajas de la suspensión MacPherson incluyen un mayor desgaste de los elementos de guía del puntal con grandes recorridos de suspensión, posibilidades limitadas para variar los esquemas cinemáticos y un mayor nivel de ruido (en comparación con una suspensión de dos brazos transversales).

El dispositivo y el funcionamiento de las suspensiones MacPherson se describen en detalle a continuación..

La suspensión de puntal oscilante tiene un brazo forjado al que se conecta el brazo estabilizador mediante almohadillas de goma. La parte transversal del estabilizador está unida al travesaño de la carrocería con almohadillas de goma y soportes de acero. Así, el brazo diagonal del estabilizador transmite las fuerzas longitudinales de la rueda a la carrocería y por tanto forma parte del brazo guía de suspensión integrado. Los cojines de goma le permiten compensar las distorsiones que ocurren cuando se balancea un brazo compuesto de este tipo, y también amortiguan las vibraciones longitudinales transmitidas desde la rueda al cuerpo.

La varilla del puntal telescópico se fija en la base inferior del bloque de goma del talón superior y no gira junto con el puntal y el resorte instalado en él. En este caso, con cualquier rotación de las ruedas direccionales, la cremallera también gira con respecto a la biela, eliminando la fricción estática entre la biela y el cilindro, lo que mejora la respuesta de la suspensión ante pequeñas irregularidades del camino.

El resorte no está instalado coaxialmente con la cremallera, sino que está inclinado hacia la rueda para reducir las cargas transversales en la varilla, su guía y el pistón, que se producen bajo la influencia de la fuerza vertical en la rueda.

Una característica de la suspensión de las ruedas direccionales es que debe permitir que la rueda gire independientemente de la desviación del elemento elástico. Esto está asegurado por el llamado conjunto de pivote.

Las suspensiones pueden ser de pivote y sin pivote.:

1. Con una suspensión de pivote, el muñón se fija en un pivote, que se monta con cierta inclinación con respecto a la vertical en el puntal de suspensión. Para reducir el momento de fricción en esta junta, se pueden utilizar rodamientos de bolas de aguja, radiales y axiales. Los extremos exteriores de los brazos de suspensión están conectados a la cremallera mediante juntas cilíndricas, generalmente hechas en forma de cojinetes lisos lubricados. La principal desventaja de la suspensión pivotante es la gran cantidad de bisagras. Al girar las palancas del dispositivo de guía en el plano transversal, es imposible lograr el "efecto anti-hundimiento" debido a la presencia del centro del balanceo longitudinal de la suspensión, ya que los ejes de giro de las palancas deben ser estrictamente paralelo.
2. Se han generalizado mucho más los soportes de suspensión independientes Besshkvornevy, donde las bisagras cilíndricas de un estante se reemplazan por esféricas. El diseño de esta bisagra incluye un pasador con cabeza semiesférica, está equipado con un inserto de soporte de cerámica-metal, que trabaja en la superficie esférica del cuerpo de la bisagra. El dedo descansa sobre un inserto de caucho especial revestido de nailon montado en un soporte especial. La carcasa de la bisagra está unida al brazo de suspensión. Cuando se gira la rueda, el pasador gira alrededor de su eje en los revestimientos. Cuando la suspensión se desvía, el pasador, junto con el inserto, gira en relación con el centro de la esfera; para esto, hay un orificio ovalado en el cuerpo. Esta bisagra es portante, ya que a través de ella se transmiten las fuerzas verticales de la rueda al elemento elástico, el muelle, que se apoya en el brazo de suspensión inferior. Los brazos de suspensión están unidos al cuerpo por medio de cojinetes lisos cilíndricos o por medio de bisagras de caucho y metal, que funcionan debido a la deformación por cizallamiento de los casquillos de caucho. Estos últimos requieren lubricación y tienen una propiedad de aislamiento de vibraciones.

¿Qué suspensión es mejor?

Antes de responder a esta pregunta, debe considerar los pros y los contras de ambos tipos de colgantes.

Entre las ventajas colgadoиmi suspensiones: alta resistencia y confiabilidad del diseño, agarre uniforme con la carretera y mayor estabilidad en las curvas, así como la invariabilidad del espacio libre, el ancho de vía y otros indicadores de posición de las ruedas (muy útil en todoterreno).

Entre las desventajas de la suspensión dependiente:

• la rigidez de la suspensión puede causar molestias al conducir por una carretera en mal estado;
• control reducido del vehículo;
• la complejidad del ajuste;
• las piezas pesadas aumentan significativamente la masa no suspendida, lo que afecta negativamente la suavidad de marcha y las características dinámicas de la máquina, y también aumenta el consumo de combustible.

Suspensión independiente y sus beneficios:

• mayor comodidad de marcha, ya que el choque de una de las ruedas con un desnivel no afecta en nada a la otra;
• menos riesgo de volcarse al chocar con un agujero grave;
• mejor manejo, especialmente a alta velocidad;
• el peso reducido proporciona un rendimiento dinámico mejorado;
• Amplia gama de opciones de ajuste para lograr parámetros óptimos.

Las desventajas incluyen:

• debido al diseño complejo, el servicio será costoso;
• mayor vulnerabilidad al conducir fuera de la carretera;
• el ancho de pista y otros parámetros pueden cambiar durante la operación.

Entonces, ¿cuál es mejor? La suspensión es uno de los componentes de la máquina que se repara con mayor frecuencia. Esto debe tenerse en cuenta al elegir un automóvil. La reparación de una suspensión independiente costará más que una dependiente. Además, lo más probable es que el independiente deba repararse más a menudo.. No será superfluo preguntar sobre la disponibilidad de repuestos. Es posible que las piezas originales de calidad adecuada para automóviles extranjeros deban pedirse por separado.

Para circular principalmente por asfalto, la mejor opción es la suspensión independiente delantera y la trasera dependiente. Para un SUV u otro automóvil que se supone que debe usarse fuera de la carretera, la suspensión dependiente es la mejor opción, en ambos ejes o al menos en la parte trasera. El puente no aguantará la mayor parte de la tierra. Y la tierra y la nieve se pegarán muy activamente a las partes de la suspensión independiente. Al mismo tiempo, incluso con un puente doblado en una carretera de montaña, el automóvil permanecerá en movimiento. Pero la avería de la suspensión independiente no permitirá que el coche siga moviéndose. Es cierto que en condiciones urbanas, el manejo con tal esquema no será el mejor.

En los últimos años, los fabricantes han comenzado a equipar algunos automóviles con suspensiones que pueden operar en varios modos. Su electrónica le permite cambiar rápidamente, sobre la marcha, los parámetros en función de la situación del tráfico. Si los fondos lo permiten, vale la pena mirar modelos que tengan dicho sistema.