Suspensión activa
La suspensión activa es un término que se utiliza principalmente en los deportes de motor. En la industria automotriz, esto se conoce más precisamente como suspensión activa (alternativamente chasis activo ). Un actuador suministra total o parcialmente las fuerzas que de otro modo serían generadas pasivamente por resortes o amortiguadores. El objetivo es reducir los inevitables movimientos de balanceo y cabeceo del cuerpo al tomar una curva ( estabilización del balanceo ) o al frenar o acelerar. Además, se regula la distancia entre el vehículo y la carretera. Estas funciones consumen energía, que normalmente tiene que estar disponible hidráulicamente y, a veces, también eléctricamente. Ésta se distingue de las suspensiones semiactivas, en las que es posible cambiar entre diferentes características del resorte o de los elementos amortiguadores (ver suspensión hidratante , amortiguadores magnetorreológicos ).
Un primer inserto encontró la suspensión activa en la fórmula 1 , donde una electrónica controlada por computadora en la suspensión para mejorar la aerodinámica del vehículo contribuyó durante el período de las temporadas 1987-1993. A finales de 1993 fue prohibido por la FIA .
De 2008 a 2014, en la Fórmula 1 se utilizó el sistema FRIC de control puramente hidráulico . FRIC es un acrónimo de Front and Rear Inter-Connected. En 2014, FRIC fue clasificado por la FIA en la Fórmula 1 como una ayuda aerodinámica móvil y, por lo tanto, ilegal. FRIC se utiliza actualmente en el Campeonato Mundial de Resistencia de la FIA ( WEC).
historia
El desarrollo de la suspensión activa se inició en Lotus bajo Colin Chapman ya en 1981/1982. Por primera vez adecuada para las carreras, la suspensión activa se utilizó en 1987 en Lotus Cars en el modelo 99T . Al mismo tiempo, Williams también desarrolló una suspensión de rueda activa en el FW11B . Sin embargo, la suspensión activa aún estaba inmadura y el software no pudo explotar de manera óptima el potencial de esta invención. Sin embargo, el Lotus 99T con Ayrton Senna ganó las carreras en Mónaco y Estados Unidos ( Detroit ). Nelson Piquet ganó la carrera en Italia con un Williams Honda . En 1988 el desarrollo continuó sin cesar, especialmente en Williams y Lotus; sin embargo, la técnica resultó ser demasiado compleja y se suspendió hasta nuevo aviso, hasta que Williams la reanudó al final de la temporada de 1991 . El gran avance se produjo en la temporada 1992 ; Nigel Mansell fue el campeón mundial de pilotos superior en el Williams FW14B , el equipo Williams se aseguró el Campeonato de Constructores. La tecnología que le dio al equipo Williams una enorme ventaja fue adoptada y desarrollada por otros equipos al comienzo de la temporada 1993 . Alain Prost ganó el segundo título para un Williams con suspensión activa este año.
Modo de acción
Toda la información importante para el funcionamiento del sistema (por ejemplo, velocidad de conducción, aceleraciones, recorrido del resorte, ...) se registra mediante sensores . El ordenador de a bordo utiliza esto para calcular la fuerza necesaria en cada rueda, se utilizan diferentes actuadores en función de la aplicación, el consumo de energía y otros criterios. Con ajuste de base de resorte z. B. la fuerza se aplica hidráulicamente con un cilindro en serie con un resorte. Esto es necesario porque cada sistema de accionamiento solo tiene una capacidad limitada. Las excitaciones de alta frecuencia que ya no se pueden controlar activamente se mantienen alejadas de la estructura. Además de los componentes mecánicos, el modo de funcionamiento depende en gran medida del software, por lo que aquí se requiere el conocimiento y la imaginación de los ingenieros.
Suspensión activa en el automovilismo
Dado que la aerodinámica de los coches de carreras es muy sensible a los cambios en el ángulo de inclinación y la distancia al suelo, la posición del vehículo se establece independientemente de las condiciones externas (velocidad de conducción, contenido del depósito, ...) de tal manera que los implementos aerodinámicos tengan un flujo favorable y la distancia al suelo sea lo más constante posible. Al distribuir las diferencias de carga de las ruedas entre los ejes delantero y trasero, se puede mejorar el subviraje / sobreviraje en las curvas y la tracción al acelerar fuera de las curvas.
Suspensión activa en el tráfico rodado
En 1983, la primera suspensión de ruedas semiactiva controlada electrónicamente para suspensión de acero y en 1986 para suspensión neumática hizo su debut en el Toyota Soarer : Toyota Electronic Modulated Suspension (TEMS, nombre actual: Adaptive Variable Suspension).
En marzo de 1989, cuando se presentó el Mercedes-Benz SL R129, se ofreció como opción el sistema ADS (Adaptive Damping System). Esto implicó una suspensión de ruedas parcialmente hidráulica con control de nivel para los ejes delantero y trasero. La amortiguación óptima se calculó electrónicamente de forma continua para cada rueda sobre la base de los parámetros de los sensores de aceleración de las ruedas y los sensores de aceleración longitudinal y lateral del vehículo y se ajustó en cuatro etapas. Además, el vehículo se redujo en 20 mm a velocidades superiores a 120 km / hy la distancia al suelo se pudo aumentar en 40 mm con solo presionar un botón a velocidades inferiores a 40 km / h.
En 1989, el Toyota Celica (y el Toyota Soarer / Lexus SC de 1991 ) introdujeron una suspensión Toyota Active Control hidráulica computarizada que no requería estabilizadores y los equilibrios inestables . Según Toyota, esta fue la primera suspensión completamente activa del mundo. (Mercedes-Benz introdujo un sistema similar en 1999: Active Body Control )
En 1991, Nissan introdujo una suspensión activa hidráulica controlada electrónicamente en el Cima y el Infiniti Q45 : suspensión activa total.
Citroën introdujo en 1995 en el Citroen Xantia una estabilización activa de chasis (AFS). El Xantia Activa fue el modelo superior (técnico) de la serie Xantia de Citroën. La presentación fue a finales de 1994, y se construyeron un poco más de 18.000 unidades entre la primavera de 1995 y el otoño de 2001.
Además de Hydractive II, la Activa también contaba con la denominada Estabilización Activa del Chasis (AFS), en el francés SC.CAR = Systems Citroën de Contrôle Actif du Roulis , que fue la primera barra estabilizadora activa que se ofreció en serie en la industria automotriz. Con este sistema, la inclinación lateral se reduce al mínimo (−0,2 ° a 1 °) mediante un control mecánico con cilindros hidráulicos que actúan sobre las barras estabilizadoras. Según el fabricante, esta tecnología permite aceleraciones laterales de hasta 1,2 g con superficies de carretera con un agarre óptimo y aún ofrece un confort de suspensión superior a la media y, por tanto, un agarre seguro en carretera. En comparación con los modelos estándar, el Activa tiene asientos con laterales reforzados, que también son regulables neumáticamente en la primera serie (X1). Esto garantiza un mayor apoyo lateral.
Funcionamiento de AFS / SC.CAR: Ambos estabilizadores cruzados (28 mm delante, 25 mm detrás de diámetro) están diagonalmente opuestos (delantero izquierdo y trasero derecho) a través de un diferencial - cilindro hidráulico conectado a los rieles de retención.
Estos cilindros están conectados a una válvula de control que es accionada directamente por los trapecios delanteros usando varillas de empuje a través de un mecanismo de palanca de resorte. Cualquier momento de balanceo que se produzca (inclinación lateral) actúa en la dirección opuesta sobre las horquillas: una rueda se comprime y la otra rebota. Como resultado, la válvula de control, el corrector de inclinación, es sacada / empujada de su posición de reposo (posición recta) por las varillas de empuje en una dirección, por lo que establece una presión en los cilindros hidráulicos proporcional al momento de balanceo.
Esto cambia la longitud de los cilindros hidráulicos y contrarresta la tensión en la barra estabilizadora. "Empujan" la carrocería hacia la posición horizontal contra el momento de balanceo que actúa sobre las barras estabilizadoras, lo que permite tomar curvas de hasta 0,6 g de aceleración lateral con una inclinación lateral de −0,2 a 0,5 °. A partir de 0,6 g de aceleración lateral, los cilindros de accionamiento se detienen, desde aquí el Xantia Activa se inclina hasta 1 ° en la curva hasta llegar al área límite de la curva, que corresponde al valor de un buen deportivo con una configuración correspondientemente ajustada. Con esta tecnología, el Xantia Activa es hasta el día de hoy (2020) el plusmarquista en la prueba de los alces , que el Citroën supera con 85 km / h antes que el Porsche 911 GT3 o el Audi R8 .
Dado que este estabilizador de balanceo activo funciona independientemente del chasis Hydractive II, su deflexión del resorte se retiene casi por completo incluso en las curvas y, por lo tanto, garantiza una adherencia a la carretera mucho mejor en estas situaciones que las suspensiones de ruedas convencionales. Al conducir en línea recta, se acciona una válvula solenoide a través de la unidad de control de la suspensión hidráulica, que conecta una bola de resorte adicional en el circuito de control hidráulico del cilindro de accionamiento. Como resultado, por un lado, la rigidez de las varillas estabilizadoras afinadas se reduce "virtualmente" por el llenado de gas de la bola de resorte para reducir los movimientos de copia y así aumentar la comodidad. Además, su efecto de almacenamiento tiene un efecto amortiguador sobre el bucle de control, de modo que cuando se conduce en línea recta, no se producen oscilaciones de control no deseadas debido a una breve actuación del corrector de inclinación provocada por la suspensión.
En 1999, Mercedes-Benz introdujo un sistema de suspensión activa en el CL con el nombre de Active Body Control , en el que se influía activamente en los grados de libertad de movimiento para levantar, cabecear y rodar. Con fuerzas hidráulicas adicionales en cada rueda, se evitan en gran medida los movimientos de balanceo y cabeceo en las curvas o al acelerar longitudinalmente, sin que se vea afectado el confort de conducción en superficies irregulares. Esto permite un comportamiento de conducción muy bueno y un gran confort de conducción.
Otros modelos de Mercedes-Benz (Adaptive Damping System ADS), Porsche (Porsche Active Suspension Management PASM), Audi (adaptive air suspension), BMW (EDC), Opel (FlexRide) y Renault tienen tecnologías que no todas tienen grados de holgura corporal. regulado: Control de amortiguación continuo .
Otros desarrollos se basan en unidades de control electrónico que registran el estado de conducción a través de sensores y actuadores de control ( estabilizadores activos ) en consecuencia. Por ejemplo BMW ( Dynamic Drive : estabilizadores activos, nombres alternativos: Adaptive Drive, Active Roll Stabilization ARS) o Porsche PDCC.
La empresa Bose desarrolla una suspensión activa basada en un motor lineal. La carga estática de la rueda se lleva aquí mediante un resorte pasivo.
enlaces web
Evidencia individual
- ↑ Christopher Hilton: Nigel Mansell. El luchador y su triunfo (1992) ISBN 978-3-908007-49-4 , p. 187
- ^ Tapa blanda automotriz. Bosch 2003, págs. 758–759 ( vista previa limitada en la búsqueda de libros de Google)
- ^ Una historia de 75 años a través de datos> Negocio automotriz> Productos, tecnología> Desarrollo técnico> Chasis . Toyota. 2012. Consultado el 5 de enero de 2015.
- ↑ https://www.sae.org/publications/technical-papers/content/840341/
- ↑ Toyota Soarer UZZ32 . UZZ32. 2 de noviembre de 2014. Consultado el 18 de enero de 2015.
- ^ Una historia de 75 años a través de datos> Negocio automotriz> Productos, tecnología> Desarrollo técnico> Chasis . Toyota. 2012. Consultado el 5 de enero de 2015.
- ^ Desarrollo de un sistema de control electrónico para suspensión activa - Publicación de la conferencia IEEE . Consultado el 20 de julio de 2018.
- ↑ https://www.jstage.jst.go.jp/article/isfp1989/1993/2/1993_2_99/_pdf
- ↑ http://papers.sae.org/901747/ Society of Automotive Engineers: Desarrollo de la suspensión activa completa por Nissan
- ↑ Chasis Bose activo: Spiegel Online