Entre rueda y carrocería

Cada vehículo tiene un sistema de suspensión, es decir, un sistema más o menos complejo que conecta el cuerpo o el marco de soporte con las ruedas y asegura una conducción eficiente, cómoda y segura. He aquí un breve compendio de conocimientos sobre lo que caracteriza a los sistemas de suspensión más populares en turismos y cómo funcionan.

Solían decir que el coche está sobre ruedas. Y esto es cierto en el sentido de que las ruedas están en contacto directo con el suelo. Pero así como las piernas humanas son solo una parte de la extremidad inferior, las ruedas son solo el elemento final (y al mismo tiempo menos complejo) del complejo sistema que sostiene el cuerpo principal del automóvil. Este sistema, comúnmente conocido como suspensodebe hacer frente a muchos requisitos extremos: sobrecargas que surgen tanto durante la aceleración como en condiciones de conducción con carga y sin carga, debe hacer frente a los movimientos del cuerpo resultantes del movimiento en línea recta y en otras direcciones, minimizar las molestias causadas por la conducción en carreteras irregulares o incluso en terrenos difíciles, finalmente garantizar la comodidad y seguridad del conductor y los pasajeros del vehículo.

¿Existe uno universal que pueda satisfacer perfectamente todos estos requisitos y mostrarse bien en cualquier condición? Por supuesto que no. Los fabricantes de automóviles han presentado varias soluciones probadas y de uso común, pero cada una tiene sus propias ventajas y desventajas, siendo una especie de compromiso funcional.

Rebotan, conducen y abruman

En cada suspensión se pueden distinguir tres nodos principales: elementos elásticos; elementos de guía y conexión y elementos de amortiguación.

El papel principal de los elementos de resorte es el llamado. masas no suspendidas del vehículo (ruedas, frenos, ejes, algunos elementos de suspensión) y mantenimiento de la altura de conducción. Esta función puede ser realizada por resortes de láminas, también llamados resortes planos, espirales (helicoidales), barras de torsión, resortes de caucho o plástico, sistemas neumáticos.

Desde principios del siglo 70 hasta la década del XNUMX, los elementos de resorte más utilizados en los vehículos, primero tirados por caballos y luego mecánicos, fueron muelles, generalmente de forma semielíptica. Todavía podemos verlos hoy, especialmente en la suspensión trasera de camionetas, camionetas y SUV con suspensión dependiente. Son baratos, sencillos, capaces de soportar cargas significativas y, además, tienen una propiedad importante: pueden ser un sistema de suspensión independiente, ya que pueden transmitir fuerzas en las tres direcciones. Desafortunadamente, proporcionan un confort de conducción bastante pobre. Están hechos en forma de una varilla plana o un paquete de varillas planas hechas de acero para resortes, llamadas plumas, interconectadas por un tornillo de fijación y abrazaderas.

Componentes de la suspensión trasera del vehículo, que de alguna manera se derivan de ballestas, barras de torsión. Tienen la forma de una varilla larga de acero, un tubo o un haz de varillas planas. Un extremo de la barra de torsión está unido al marco oa la carrocería del automóvil, y el otro extremo está conectado de forma pivotante a la palanca de control. El movimiento vertical de la rueda provoca un desplazamiento angular del balancín y torsión de la varilla que, por su elasticidad, actúa sobre la rueda del coche como un muelle tradicional.

Sin embargo, en la actualidad, los fabricantes de automóviles utilizan con mayor frecuencia un elemento de resorte. muelles helicoidalesfabricado enrollando una varilla de acero para resortes alrededor de una forma cilíndrica, cónica o de barril. Mirando debajo del chasis del automóvil, debería ver un resorte masivo por rueda. Los resortes tienen muchas ventajas: ocupan poco espacio, tienen un diseño simple y, al mismo tiempo, tienen las mejores propiedades de resorte y son muy versátiles: son ideales para el uso diario, así como para los deportes de motor o fuera de la carretera.

Un elemento de resorte importante en la suspensión es estabilizador de inclinación. En la mayoría de los casos, tiene la forma de una barra de metal de sección transversal circular, doblada en una forma similar a la letra U. Está unida al cuerpo en el medio y los extremos están conectados a los balancines o al soporte con goma. . manguitos o los llamados eslabones estabilizadores. Como resultado, la respuesta elástica de la barra estabilizadora reduce el balanceo de la carrocería en las curvas y el balanceo al pasar por baches. Las varillas reactivas desempeñan un papel similar, que se pueden instalar transversalmente (las llamadas varillas Panhard) o longitudinalmente.

La gran mayoría de las suspensiones requieren el uso de conectores adicionales capaces de transmitir fuerzas transversales y oblicuas. Y ahora aparece en el escenario vakhachque es el elemento guía más utilizado en la actualidad. Los brazos de control son brazos articulados que permiten que las ruedas se muevan verticalmente y transmitan fuerzas horizontales. Dependiendo de la ubicación del eje de su rotación, las palancas de control se pueden dividir en: longitudinal (tirar o empujar), transversal u oblicua.

Otro elemento clave de la suspensión son amortiguadoresque son un par inextricable con resortes helicoidales. Son responsables de amortiguar las vibraciones de la carrocería en los baches y de garantizar que la rueda permanezca en contacto constante con la superficie de la carretera. Si no estuvieran allí, el automóvil se balancearía como una cuna sobre resortes y rebotaría fuera de la carretera como una pelota. El sistema de amortiguación afecta indirectamente el funcionamiento de los sistemas de seguridad como ABS y ESP.

Actualmente, los amortiguadores telescópicos más habituales (petróleo y gas-oil), especialmente los telescópicos, integrados con un muelle helicoidal, son los denominados. Soportes de McPherson. En muchas de las llamadas suspensiones semiactivas, puede encontrar amortiguadores con un grado de amortiguación ajustable.

La mayoría de los elementos de suspensión están conectados mediante bisagras especiales y bujes de goma, comúnmente conocidos como bloques silenciosos.

Dependiente, solo o con viga

De acuerdo con la forma en que se conectan los elementos de suspensión individuales y el principio de su funcionamiento, estos sistemas se dividen en tres categorías principales: suspensiones dependientes, independientes y semidependientes con el llamado haz de torsión.

El primero de estos tipos es históricamente el más antiguo. Suspensión dependiente caracterizado por el hecho de que las ruedas del eje considerado están rígidamente conectadas entre sí montándolas sobre un elemento común, que puede ser una viga de eje no motriz o un eje motriz rígido. Esta disposición significa que cuando una de las ruedas golpea un bache en la carretera y cambia de posición, automáticamente obliga a la otra rueda a moverse.

Las desventajas de este tipo de suspensión, además de la interacción no siempre deseable de las ruedas de un eje (peor que el manejo del automóvil en las curvas, fácil separación de las ruedas de la superficie), son: una gran masa del elemento de conexión de las ruedas, especialmente si hay un engranaje en el eje, y la necesidad de encontrar un gran espacio para el movimiento vertical un eje que funcione en conjunto con las ruedas: en la parte trasera ocupa espacio para el equipaje y en la parte delantera fuerza el motor, lo que, a su vez, eleva el centro de gravedad del automóvil.

Sin embargo, la suspensión dependiente también tiene ventajas: las masas no suspendidas son pequeñas y la suspensión en sí es estructuralmente simple, duradera y capaz de transportar cargas pesadas, por lo que se utilizan fácilmente en camiones, autobuses y vehículos todo terreno. En una suspensión dependiente, a menudo puede encontrar ballestas. Otra solución son los resortes helicoidales que interactúan con las barras de torsión.

En el caso de los turismos, las suspensiones independientes se utilizan con mayor frecuencia en el eje delantero, y las independientes o sobre la base de una barra de torsión en el eje trasero. Pero incluso si tenemos el mismo tipo de suspensión en ambos ejes, todavía no son idénticos. ¿De dónde viene esta diferencia? No es un capricho de los constructores. Solo es necesario tener en cuenta un factor adicional en el frente: la necesidad de usar un trapezoide de dirección, que permitirá que las ruedas giren.

W suspensión independiente cada rueda del coche se mueve independientemente de las demás. Esto requiere el uso de más horquillas y joysticks, pero el sistema no ocupa mucho espacio y mejora significativamente la comodidad y la tracción del automóvil. Las soluciones de suspensión independiente más comunes utilizadas en el eje delantero son el sistema de doble horquilla, el ya mencionado puntal MacPherson o el sistema multibrazo (multi-link).

El primero tiene la métrica más antigua. El muñón de dirección está unido por un pasador de bola a dos palancas transversales transversales: superior e inferior. Los brazos de suspensión están unidos al marco o al cuerpo y tienen una función de soporte: uno de los brazos de suspensión está sostenido por un resorte y un amortiguador, a menudo en forma de un conjunto de puntal de suspensión. Este tipo de suspensión es muy bueno para contrarrestar las inclinaciones laterales de la carrocería.

Sin embargo, los más populares son los altavoces MacPherson, llamados así por su inventor, un diseñador estadounidense. Erlea S. McPhersonquien aplicó por primera vez su ingenioso invento al prototipo Chevrolet Cadet en 1946. ¿Por qué es tan popular esta solución? Es económico, de diseño sencillo, ocupa poco espacio y es muy eficaz. El elemento principal del puntal McPherson es un amortiguador con un resorte helicoidal superpuesto. Los extremos del vástago del pistón del amortiguador y el resorte están en el punto de apoyo en el arco de la rueda (vidrio).

El soporte superior del amortiguador permite que la columna gire alrededor de su eje y, por lo tanto, las ruedas. Su parte inferior está rígidamente unida al muñón de la dirección y al muñón de la dirección, por medio de un rodamiento de bolas con una palanca transversal transversal. Como resultado, un solo sistema realiza simultáneamente las funciones de resorte y amortiguación y guía las ruedas. Las debilidades de las MacPherson son: la transferencia de parte de las vibraciones del sistema de dirección directamente al cuerpo, la fuerte fricción en el asiento del vástago debido a la rotación alrededor de su eje y el hecho de que la rueda no está perpendicular al suelo en todo su recorrido. operación. rango.

Suspensión multibrazo estructuralmente, esta es la etapa más alta de "desarrollo" de tales sistemas. Esta es una combinación bastante compleja de brazos de arrastre, laterales, inclinados y articulados. No existe un único esquema de suspensión multibrazo, cada fabricante ha desarrollado sus propias patentes. "Multi-link" proporciona los cambios mínimos posibles en los ángulos de convergencia e inclinación bajo la influencia de los cambios en la carga del automóvil y su movimiento. En pocas palabras, incluso en las curvas rápidas, el automóvil conserva una alta estabilidad y una buena tracción. Combina un alto confort con un rendimiento de conducción deportivo, razón por la cual los vemos con mayor frecuencia en autos premium, especialmente en aquellos con más peso. Los propietarios de tales automóviles también tienen un mayor presupuesto para reparaciones y mantenimiento, lo que es de gran importancia en este caso, porque la suspensión de enlaces múltiples, debido a la cantidad de elementos y la necesidad de reducir el peso no suspendido, que a menudo conduce a ello de aleaciones ligeras - es muy caro. Sin embargo, la cantidad de ventajas sigue siendo tan grande que los sistemas multibrazo se instalan cada vez más en los ejes delantero y trasero, incluso en marcas populares.

Vale la pena señalar que en la categoría de suspensiones independientes en el eje trasero, la variedad es incluso mayor que en el caso de la suspensión delantera. Además del mencionado sistema multibrazo, se utilizan sistemas con palancas transversales inclinadas, longitudinales y transversales. Todos estos elementos, como amortiguadores y resortes, cada fabricante los monta de manera un poco diferente.

Suspensión semi-independiente

En el tercer tipo - suspensión semi-independiente – el movimiento de una rueda tiene un efecto mínimo sobre el movimiento de otra rueda en el mismo eje. Este grupo incluye, en primer lugar, las suspensiones con barra de torsión, que consta de dos brazos de arrastre unidos por un lado directamente al cuerpo y por el otro lado con la ayuda de un travesaño.

¿Por qué la viga se llama viga de torsión? Porque está sujeto a deformaciones causadas por el trabajo del balancín. Además, también actúa como estabilizador. Este tipo de suspensión sigue siendo de diseño muy simple, bastante eficiente, barata de fabricar y reparar, y también ligera (pequeñas masas no suspendidas), ocupa poco espacio (maletero más grande) y tiene pocos cambios en los ángulos de inclinación debido a las fuerzas laterales.

La viga de torsión se ha utilizado constantemente desde los años 70, principalmente en autos mini, urbanos y compactos. A los fabricantes franceses y del Lejano Oriente les gusta especialmente. Por su diseño, este tipo de suspensión solo se puede utilizar en un eje no motriz.

La suspensión de barra de torsión también tiene una serie de desventajas: la interacción de los movimientos de las ruedas entre sí, las altas tensiones de torsión y de corte en la barra y, como resultado, las altas cargas en las soldaduras, el aislamiento deficiente de la vibración del cuerpo. y ruido debido a superficies irregulares.

Neumática, todoterreno, deportiva

Hay otro tipo de suspensión, insuperable en comodidad: Suspensión de aire. Independientemente de la carga, los parámetros de resorte y, por lo tanto, la distancia al suelo siguen siendo los mismos. En algunos casos, se puede aumentar la distancia al suelo estándar, lo cual es de gran importancia para los SUV y SUV. Además, los amortiguadores del sistema neumático suelen tener características de amortiguación controladas electrónicamente (graduales o continuas), lo que permite, por ejemplo, seleccionar un modo de confort para una conducción tranquila y un modo deportivo para una conducción más dinámica.

En la suspensión neumática, los elementos de resorte tradicionales se reemplazan por bolsas de goma especiales llamadas fuellelleno de nitrógeno comprimido o compresor de aire. Los fuelles a menudo están integrados con cámaras de aire, sus pistones están conectados a los balancines y están conectados a las ruedas. La válvula de compensación asociada al movimiento del balancín asegura una altura de suspensión constante. Cuando la suspensión está cargada y comprimida, el sistema aspira aire adicional y lo libera a medida que se expande el sistema de suspensión. A veces, la suspensión neumática está disponible solo en el eje trasero, por ejemplo, en algunos modelos de camionetas, y luego se llama nivomat. Las suspensiones neumáticas son muy sensibles al mal uso y mantenimiento, y los costos de reparación suelen ser altos.

Divulgación del estado neumático suspensión adaptativa, en el que la distancia al suelo real depende de la velocidad de movimiento; por ejemplo, al acelerar, la distancia al suelo disminuye para bajar el centro de gravedad. Sin embargo, la guinda del pastel hidroneumaticapor los que la marca Citroën es famosa. Los franceses fueron pioneros en la suspensión hidroneumática en 1954 con la suspensión trasera Traction Avant 15 Six H y la desarrollaron en el tecnológicamente revolucionario DS y sus sucesores: SM, CX, BX, XM, Xantia, C5 y C6.

A pesar de las sucesivas generaciones de soluciones hidroneumáticas y de marca de otros fabricantes de automóviles, el principio general de un resorte de suspensión hidroneumático y un amortiguador sigue siendo similar a la solución que aprendimos en DS. No hay componentes familiares en la suspensión, como amortiguadores, resortes, resortes o barras de torsión. En cambio, en cada rueda tenemos un sistema de presión en forma de bola (esfera) de metal medio llena de gas comprimido y medio fluido hidráulico y separadas por un diafragma. La bola está unida a un cilindro de aluminio con un pistón de acero en el centro. Los brazos de suspensión están conectados a un vástago de pistón, cuyo trabajo hace que el aceite fluya hacia el cilindro, luego el líquido presiona el gas, que lo comprime y, por lo tanto, amortigua el movimiento vertical causado por los golpes en la rueda. Varios tipos de sensores y válvulas controladas electrónicamente juegan un papel muy importante en el correcto funcionamiento de la hidroneumática.

Finalmente, algunas palabras más sobre los detalles de la suspensión para todoterreno y deportes de motor. Cuidarlo y adaptarse a las tareas que se le asignan es una de las tareas más importantes a las que se enfrentan los propietarios de todoterrenos, así como de coches deportivos y de carreras.

W SUV La suspensión dependiente funciona mejor en ejes rígidos con muelles helicoidales. La suspensión tradicional sobre ballestas no es muy inferior a ella. Igualmente importante es cómo ajusta las "bisagras". En un automóvil convencional, así como en los SUV populares, una suspensión de largo recorrido muy suave generalmente se considera una desventaja. En el campo, lo contrario es cierto: una curvatura del eje bien pensada, es decir, la posibilidad de un gran recorrido de rueda en relación al chasis u otra rueda del mismo eje, afecta significativamente la valentía del auto.

W carros deportivos las suspensiones se endurecen y la comodidad es de importancia secundaria. Recuento de tracción y agarre. La distancia al suelo también afecta la calidad de conducción de este vehículo. Esto está relacionado con el centro de gravedad del coche. Cuanto más bajo es, más rápido y más estable podemos tomar turnos. Por eso, en los coches deportivos es frecuente encontrar suspensiones coilover, en las que el diseño especial de los muelles facilita el ajuste de la distancia al suelo del coche, y en los más avanzados, también la rigidez de la suspensión. El ancho de vía también es importante: cuanto más grande sea la rueda, mejor será el agarre en las curvas.

Las fallas en la suspensión pueden provocar el desgaste prematuro de los neumáticos, las articulaciones de la suspensión y la dirección, los cojinetes de las ruedas y los soportes de la carrocería, así como el aumento de las distancias de frenado.

Por eso merece la pena conocer cómo funciona el sistema de suspensión de nuestro coche, en qué elementos se compone y cuidar de forma continuada su correcto funcionamiento. El estado de la suspensión todavía se subestima en nuestro país, aunque es uno de los componentes clave del automóvil, en constante funcionamiento, y nuestra seguridad depende en gran medida de ello.